structura ap

Download Structura AP

Post on 08-Apr-2018

236 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • 8/7/2019 Structura AP

    1/61

    Structura automatelor

    programabile

    (n lucru)

  • 8/7/2019 Structura AP

    2/61

    Introducere

    Automatul programabil se poate prezenta sub form : monolitic un ansamblu de blocuri funcionale care sunt grupate n jurul unei

    c i de comunicaie (magistral intern ). n acest caz, fiecare bloc poate fi realizat fizic sub forma unuimodul specific.Organizarea modular permite att o flexibilitate crescut nconfigurarea AP n funcie de necesit ile utilizatorului ct i odepanare i o ntreinere mai uoar .Un AP este un calculator industrial care a fost adaptat din punctde vedere al hardware-lui i al software-lui pentru a fi utilizat nanumite aplicaii specifice

  • 8/7/2019 Structura AP

    3/61

    Tipurile de AP

    Tip Rack

    Modulare

    Tip MiniCompacte

    Tip MicroTip Extensibil

  • 8/7/2019 Structura AP

    4/61

    Dimensiunile AP

    AP Micro : < 32 I/OAP Mici: 32-128 I/OAP Medii: 128 -1024 I/OAP Mari: 1024 - 4096 I/O

    AP Foarte Mari: 4096- 8192 I/O

  • 8/7/2019 Structura AP

    5/61

    Elementele componente ale AP

    Unitatea central de prelucrareProgramatorul/Monitorul

    Module de intrare/ie ireSertare i carcase

    i opionalImprimantUnit i de stocare a informaiei

  • 8/7/2019 Structura AP

    6/61

    Elementele componente ale AP

  • 8/7/2019 Structura AP

    7/61

    Unitatea central de prelucrare

    ConineProcesorul

    MemoriaSursa de alimentare

  • 8/7/2019 Structura AP

    8/61

    Procesorul

    Unul sau mai multe microprocesoare carerealizeaz :

    calcule aritmetice i logice;Comunicaia i interaciunea dintre celelaltecomponente.

  • 8/7/2019 Structura AP

    9/61

    Memoria

    Aceasta poate fi de mai multe tipuri:ROM

    RAM

  • 8/7/2019 Structura AP

    10/61

    Memoria

    ROM (read only memory) aceast memorie este utilizat pentrustocarea sistemului de operare al AP;RAM (random access memory) este mp r it n mai multe blocuriavnd fiecare o utilizare specific .Sunt pstrate: imaginile ie irilor i intr rilor AP, valorile prestabilite i actuale ale temporizatoarelor i contoarelor, zona de lucru a procesorului, zona de stocare a programului,

    alte zone de memorie avnd destina ie special .Memoria RAM i pierde coninutul la ntreruperea sursei de alimentarede aceea, pentru men inerea programului i a datelor stocate naceasta, AP trebuie s aib prevzut o surs de alimentare auxiliar (baterie).

  • 8/7/2019 Structura AP

    11/61

    Sursa de alimentare

    Realizeaz adaptarea i conversia tensiuniialternative n tensiune continu pentru

    alimentarea diferitelor elemente ale AP.Poate furniza o tensiune pentru alimentareaelementelor conectate la intr ri i ie iri(senzori, elemente de execu ie etc)

  • 8/7/2019 Structura AP

    12/61

    Programatorul/Monitorul

    Acesta este un dispozitiv care comunic cuelementele AP i care permite transferarea

    programului de aplicaie n memoria AP,monitorizarea i vizualizarea funcion rii AP.Programatorul poate fi: un programator manual, un terminal industrial un calculator personal.

  • 8/7/2019 Structura AP

    13/61

    Module de intrare/ie ire.

    Aceste module sunt dispozitive prin care APcomunic cu sistemul de ac ionare sau

    instalaia pe care trebuie s le comande i cumediul exterior.

  • 8/7/2019 Structura AP

    14/61

    Sertare i carcase .

    Aceste elemente permit montarea ntr-unansamblu unitar a elementelor AP.

  • 8/7/2019 Structura AP

    15/61

    Imprimant

    Imprimantele sunt folosite pentru listareaprogramului de aplicaie dup care

    funcioneaz AP i a altor mesaje iinformaii legate de sistemul comandat.

  • 8/7/2019 Structura AP

    16/61

    Unit i de stocare a informaiei

    Sunt folosite ca dispozitive de stocare secundare pentru: programul de aplicaie din memoria AP alte date i informaii utile pentru salvarea acestora sau nc rcarea

    lor pe/de pe suportul magnetic (band sau disc magnetic).Programele de aplica ii pot fi realizate i nregistrate pe suportmagnetic n laboratoare de dezvoltare a aplica iilor de baz pentru AP i apoi nc rcate n memoria AP aflate n sistemelede comand plasate n halele de produc ie.Versiunile mai vechi de AP erau dotate cu casetofoane.Versiunile recente utilizeaz unit i de disc flexibil sau unit i dedisc dur.

  • 8/7/2019 Structura AP

    17/61

    Modulele de intrare/ieire totul

    sau nimic (digitale)

    Semnalele sunt de tip logicValorile tipice sunt: 0 logic = 0 V 1 logic =

    5 V cc12 V cc24 V cc48 V cc

    12 V ca24 V ca120 V ca240 V ca

  • 8/7/2019 Structura AP

    18/61

    Modulele de intrare digitale

    Permite unit ii centrale a AP s efectueze ocitire a st rii logice a traductoarelor sausenzorilor care i sunt asociai.Modulele au n general 4, 8, 16 sau 32 deintr ri.

    Fiec rei intr ri i corespunde o cale careprelucreaz semnalul electric pentru aelabora o informaie binar , bitul de intrarecare este memorat.

  • 8/7/2019 Structura AP

    19/61

    Modulele de intrare digitaleSchema bloc a c ii de semnal pentru o intraredigital

  • 8/7/2019 Structura AP

    20/61

    Modulele de intrare digitaleAnsamblul de bii de intrare formeaz cuvntul de intrare .Periodic, procesorul automatului adreseaz (cite te modulul),coninutul cuvntului de intrare este astfel copiat n zona dedate ale automatului.

    Fiecare cale este filtrat mpotriva paraziilor i a contactelor imperfecte i izolate electric pentru a m ri fiabilitatea isecuritatea sistemului (izolare galvanic ).

    Un modul de intrare este definit n principal prin num rul deintr ri pe care le are i caracteristicile electrice acceptate(tensiune, tipul curentului etc.).

  • 8/7/2019 Structura AP

    21/61

    Structura i conectarea senzorilor (cu3 fire) la intr rile digitale tip NPN

    Vcc senzor

    Masasenzor

    Maro

    Negru

    Albastru

    APAP

    +24 VAP

    0V APMasaintern

    Vccintern

    In NPN

    Structur NPNcu 3 fire

    Structur NPNcu 3 fire

  • 8/7/2019 Structura AP

    22/61

    Structura i conectarea senzorilor (cu2 fire) la intr rile digitale tip NPN

    Structur NPN 3fire

    Structur NPN 3fire

    Mas senzor

    Negru

    Albastru

    APAP

    +24 V AP

    0V APMas intern

    Vcc intern

    In NPN

  • 8/7/2019 Structura AP

    23/61

    Structura i conectarea senzorilor (cu3 fire) la intr rile digitale tip PNP

    Structur PNPcu 3 fire

    Structur PNPcu 3 fire APAP

    +24 VAP

    In

    PNP

    0V APMas intern

    Vcc senzor

    Mas senzor

    Maron

    Negru

    Albastru

  • 8/7/2019 Structura AP

    24/61

    Structura i conectarea senzorilor (cu2 fire) la intr rile digitale tip PNP

    Vcc senzorMaron

    Negru

    APAP

    +24 VAP

    InPNP

    0V AP Mas intern

    Structur PNP 2 fireStructur PNP 2 fire

  • 8/7/2019 Structura AP

    25/61

    Module de num rare de mare vitez

    Sunt module de intrare digitale care au de ndeplinit funcia denum rare a impulsurilor aplicate la intrarea modulului.Informaia transmis c tre memoria automatului, atunci cndAP va adresa acest modul, va fi num rul de impulsuri sosite de

    la ultima adresare sau num rul total de impulsuri num rate dela iniializare.Sunt utilizate n general pentru num rarea impulsurilor cufrecven mare provenind de la senzori, encodere, saucontacte.Utilizarea modulelor de num rare de mare vitez uureaz munca programatorului deoarece el poate degreva unitateacentral a AP de astfel de funcii care consum din puterea itimpul de calcul al acesteia.

  • 8/7/2019 Structura AP

    26/61

    Modulele de ie ire digitale

    Un modul de ie ire permite automatului programabils acioneze asupra elementelor de ac ionare.Realizeaz coresponden a: stare logic - semnal

    electric.Periodic, procesorul adreseaz modulul de ie ire irealizeaz nscrierea biilor unui cuvnt de memoriepe c ile de ie ire ale modulului.Elementele de comuta ie ale modulului sunt electronice ( tranzistoare i triacuri ) electromecanice (contacte de relee interne modulului).

  • 8/7/2019 Structura AP

    27/61

    Modulele de ie ire digitale

    Ie irile cu tranzistoare sunt utilizate n cazulcomenzii dispozitivelor de c.c.Ie irile cu triacuri sunt folosite pentru comandadispozitivelor de c.a.Ie irile cu relee pot fi utilizate att pentru comandadispozitivelor de c.c. ct i a celor de c.a.Modulele care au num r mare de ie iri au avantajul c prin utilizarea lor se ocup mai puine locuripe magistrala automatului. au dezavantajul c nu pot furniza un curent mare de

    comand pentru ie iri.

  • 8/7/2019 Structura AP

    28/61

    Modulele de ie ire digitale

    Schema bloc a c ii de semnal pentru o ie iredigital

  • 8/7/2019 Structura AP

    29/61

    Ie ire digital electromecanic

    Electromecanic cu releu

    R

    C

    APYx

    Cx

    250V 2A minim

  • 8/7/2019 Structura AP

    30/61

    Ie iri digitale de tip static

    Static de c.a. Static de c.c.

    AP

    C

    Opto-Tranzistor Bipolair NPN / PNP

    AP

    C

    Opto-Triac/tiristor

    YxYx

    CxCx

  • 8/7/2019 Structura AP

    31/61

    Modulele de intrare/ie ire analogice

    Avnd n vedere c AP sunt dispozitivenumerice, modulele analogice trebuie s realizeze o coresponden ntre m rimi

    analogice (curen i sau tensiuni) i valorinumerice.Rezolu ia (cea mai mic valoare de curent sautensiune) este dat de num rul de bi i utiliza ipentru codificarea numeric .O alt caracteristic a unui astfel de modul esteviteza de conversie .

  • 8/7/2019 Structura AP

    32/61

    Modulele de intrare analogice

    Exist dou tipuri de module de intrareanalogice: intr

    ri analogice care realizeaz

    detectarea

    dep irii unui prag de tensiune sau curent, intr ri analogice de msur .

  • 8/7/2019 Structura AP

    33/61

    Modulele de intrare analogice cudetec ie de prag

    Schema bloc a c ii de semnal pentru o intrare analogic cudetec ie de prag

  • 8/7/2019 Structura AP

    34/61

    Modulele de intrare analogice dem sur

    Modulele sunt prevzute cu circuite de conversie analog numeric (A/N).Modulele de intrare analogice de msur de tensiune pot fi unipolare (primesc la intrare numai tensiuni pozitive n general 0 10V) bipolare (primesc la intrare tensiuni negative i pozitive n general -

    10 +10V).Modulele de curent sunt unipolare i primesc la intrare cureni ngeneral n gama 4 20mA.Exist posibilitatea regl rii atenu rii sau amplific rii semnalului deintrare ceea ce permite m rirea domeniului de msur .Un astfel de modul poate sau nu s efectueze o serie de opera iuni deliniarizare a semnalului de intrare nainte de a fi scris cuvntul deintrare n memorie.

  • 8/7/2019 Structura AP

    35/61

    Modulele de intrare analogice dem sur

    Schema bloc a c ii de semnal pentru o intrare analogic demsur

  • 8/7/2019 Structura AP

    36/61

    Modulele de ie ire analogice

    Fiecare ie ire este imaginea analogic a valorilor numerice codificate pe un grup de bii (8 sau 12)definit de program.

    Modulele analogice de ie ire permit conectarea APla elemente de preac ionare (variatoare de putere,variatoare de vitez ,...) pentru a realiza funcii de

    comand i de reglare.Fiecare ie ire este definit prin natura semnaluluifurnizat i prin limitele sale (0-10V, 4-20 mA).

  • 8/7/2019 Structura AP

    37/61

  • 8/7/2019 Structura AP

    38/61

    Module de intrare/ie ire la distan

    Folosite n cazul n care instalaia comandat prin intermediul APeste format din mai multe echipamente care sunt amplasate nlocuri diferite aflate la o anumit distan unul fa de cel lalt ifa de AP.

    Caracteristici: calea prin care este transmis informaia distana de la care se realizeaz aceast transmisie.Transmisia informaiei se face prin intermediul unei leg turi prin: cablu torsadat (distane de sute de metri) cablu cu fibre optice (distane de kilometri)Utilizate datorit imunit ii crescute la perturbaii.

  • 8/7/2019 Structura AP

    39/61

    Modulele de comunicare

    Cea mai utilizat leg tur pentru dialog ntreAP i elementele periferice (terminale deprogramare sau exploatare, imprimante, ...),este cea serie.Acest mod de comunicare permite schimbulde caractere compuse din bi i transmi i unuldup altul pe linia de comunicare.Viteza de transmisie se exprim n bii pesecund (bauds).

  • 8/7/2019 Structura AP

    40/61

    Module de comunicare cu server

    Aceste module sunt utilizate pentru a permite AP s realizeze ocomunicaie bidirecional cu un server care poate fi un PC sauun alt AP.

    n general, comunicarea de la server la AP prin intermediulacestor module este folosit pentru programarea AP.Pot fi modificai anumii parametri n program sau chiar ntregulprogram existent n memoria AP.

    n sens invers, AP poate s transmit serverului o serie deinformaii care pot fi folosite de acesta pentru a determinadurata unor procese, ncheierea anumitor etape, apari ia unor situaii de funcionare necorespunz toare.De obicei aceste module permit comunicarea AP cu serverulprin intermediul unei leg turi seriale de tip RS232.

  • 8/7/2019 Structura AP

    41/61

    Module de comunicare de la egal la egal(peer-to-peer)

    Modulele de la egal la egal sunt utilizatepentru a permite comunicare AP ntre ele.

    Informaiile pe care acestea le schimb ntreele sunt utilizate pentru obinerea uneifuncion ri n care AP s coopereze n

    vederea ndeplinirii unor sarcini.

  • 8/7/2019 Structura AP

    42/61

    Module de comunicare ASCII

    Au capacitatea de a recep iona i a transmiteinformaia codificat folosind fi iere n codASCII.Avantajul acestor module este faptul c pot fifolosite pentru a realiza interfaa dintre AP i

    alte echipamente care recunosc informa ia ncod ASCII cum ar fi imprimantele sauterminalele de dialog cu utilizatorul.

  • 8/7/2019 Structura AP

    43/61

    Module pentru controlul poziiei

    Aceste module sunt utilizate n cadrulaplicaiilor care necesit poziionareaspa ial a unor elemente componente prinintermediul unor elemente de acionare.Modulele pot fi utilizate pentru controlul

    poziiei n sisteme n bucl deschis bucl nchis .

  • 8/7/2019 Structura AP

    44/61

    Module de poziionare n bucl deschis

    n aceast categorie intr modulele de control apoziiei bazate pe utilizarea motoarelor pas cu pas(MPP).Asigur o serie de func ii, n special de accelerare i

    ncetinireEste mult uurat comanda MPP cu ajutorul AP naplicaii ce implic poziionarea precis n dou sautrei axe.Alte funcii: poziionare a sistemului ntr-o poziie iniial protecie a sistemului prin limitarea cursei anumitor elemente

    mobile.

  • 8/7/2019 Structura AP

    45/61

  • 8/7/2019 Structura AP

    46/61

    Module video

    Folosite n special n aplicaiile care necesit realizarea unor opera ii de inspecie n cadrulprocesului de fabricaie.Se poate face un reglaj automat al procesuluipentru eliminarea pieselor fabricate

    necorespunz tor.

  • 8/7/2019 Structura AP

    47/61

    Module cititoare pentru codurile de bare

    Utilizarea codurilor de bare pentru identificareaautomat a devenit o practic curent n cadrulliniilor de asamblare automat .Folosite pentru a codifica informaia referitoare ladiverse etape ale procesului de produc ie/asamblarepentru a urm ri traseul i evoluia anumitor produse

    n cadrul fluxului tehnologic.Permite inerea evidenei exacte a stocurilor existente i a celor care sunt n curs de a fi finalizate.

    mbogesc capacitatea unui AP cu func ii ce permitcitirea informaiilor astfel codificate pentru a fi ulterior folosite n comanda instala

    iei.

  • 8/7/2019 Structura AP

    48/61

    Module pentru reglajul automat

    AP pot fi utilizate n acest scop n cazul n care nu se urm re teaplicarea unor algoritmi de reglare de complexitate ridicat .Variante: utilizarea unor module de prelucrare speciale; utilizarea modulelor de intrare/ie ire obinuite i materializareaprin program a algoritmilor de reglaj.Cele mai utilizate module pentru reglajul automat sunt cele careimplementeaz algoritmii de tip PID.

    Ajustarea sistemului se realizeaz prin reglareapoteniometrelor care stabilesc parametrii buclelor de reaciepropor ional , diferenial i integral .

  • 8/7/2019 Structura AP

    49/61

    Reglaj automat materializat prinprogram

    n cazul n care bucla de reglare este materializat prinprogram, ajustarea sistemului se realizeaz prin modificareaunor parametri din program. n acest caz pentru intr ri seutilizeaz module de intrare analogice obinuite n timp ce

    pentru ie iri se pot utiliza module de intrare analogice saudigitale.Exist module prin care se materializeaz ali algoritmi dereglare automat cum ar fi module pentru controlul folosindreac ia pozitiv sau folosind logica fuzzy.Ca i n cazul regl rii PID, ca urmare a cre terii puterii de calcula unit ii centrale, ace ti algoritmi pot fi materializai prinprogramul automatului programabil.

  • 8/7/2019 Structura AP

    50/61

    Dispozitive de intrare/ieire pentru

    interfaa om-ma in

    Funcii: (principal ) cea de programare a AP. monitorizarea funcion rii AP, verificarea programului nscris n memoria AP depanarea circuitului

    Prin intermediul acestor terminale, operatorul uman poate introducesau modifica programul unui AP la locul n care acesta se afl , f r amai fi nevoie de alte dispozitive sau aparate ajut toare.Prin cuplarea terminalului, comportarea AP poate fi examinat ntimpul funcion rii.Informaiile necesare operatorului sunt afiate prin intermediul unuiecran cu: tub catodic cu cristale lichide.

  • 8/7/2019 Structura AP

    51/61

    Dispozitive de intrare/ieire pentru

    interfaa om-ma in

    Dimensiunile acestora pot varia de la cteva linii de caracterepn la un ecran. n primul caz, dispozitivul de afiare va fi mai ieftin ns nu vapermite dect afiarea unei por iuni mici din programul AP i un

    num r restrns de informaii legate de starea AP.Informaiile c tre AP sunt introduse de c tre operatorul umanprin intermediul: unor butoane,

    a tastaturii, a ecranelor sensibile la atingere, cititoarelor de coduri de bare.

  • 8/7/2019 Structura AP

    52/61

    Terminale simple

    Dispozitive simple care au de cele mai multe ori doar unmonitor i o tastatur .Sunt dotate cu inteligen , ntreaga funcionalitate privindcomunicarea dintre om i ma in este nglobat n AP.Afi

    eaz

    informa

    ia transmis

    de AP

    i permit introducerea

    i

    transmiterea informaiei de la utilizator la AP.Transmiterea informaiei prin intermediul acestor terminale serealizeaz n format ASCII.Avantaj: pre de cost redus, terminalul poate fi utilizat cu ogam larg de AP.Dezavantaj: nu permit nc rcarea unui program sau modificareaacestuia n memoria AP.Utilizarea lor devine din ce n ce mai redus .

  • 8/7/2019 Structura AP

    53/61

    Terminale industriale dedicate

    Au ncorporat o anumit inteligen care le permite s ndeplineasc o parte mai mic sau mai mare din funciile amintite mai sus.

    O serie de terminale permit scrierea direct a programului n memoriaAP.

    O alt categorie de terminale sunt dotate cu memorie proprie astfel nct programul poate fi scris n aceast memorie dup care el estetransferat n memoria AP.

    Mare parte din aceste dispozitive permit utilizatorului s depaneze

    programul scris chiar n timpul funcion rii acestuia.Pot fi introduse valori pentru intr rile sau pentru ie irile automatuluiastfel nct s se poat urm ri funcionarea acestuia n diverse situa ii.

  • 8/7/2019 Structura AP

    54/61

    Terminale industriale dedicate

  • 8/7/2019 Structura AP

    55/61

    Programatoare de mn

    Sunt utilizate n general pentru programarea AP de dimensiuni mici.Cuplate la AP, ele pot afia informaii privind: starea AP, starea intr rilori starea ie irilor, valorile diferitelor variabile interne, valoarea curent i cea prestabilit a num r toarelor valoarea curent i cea prestabilit a temporizatoarelor.

    Programatoarele de mn pot fi folosite pentru depanarea AP prinmonitorizarea funcion rii acestuia i prin modificarea intr rilor, ie irilor sau aliparametri ai programului.

    Avantaje: dimensiunile mici care le fac portabile.Dezavantaje: au nglobat inteligen redus , dimensiunea mic a ecranului deafiare (la un moment dat nu poate fi vizualizat dect o mic parte aprogramului din memoria calculatorului).

  • 8/7/2019 Structura AP

    56/61

    Programatoare de mn

  • 8/7/2019 Structura AP

    57/61

    Calculatoare personale

    Datorit cre terii num rului de calculatoare personaledisponibile, acestea au devenit n ultimul timp unul dintre celemai folosite dispozitive de interfa om ma in .Avantajele: permit programarea oric rui tip de AP cu condi ia s avem pachetul

    de programe corespunz tor; n cazul n care calculatorul personal este de tip portabil, acestapermite programarea i depanarea AP n locul de func ionare;

    asigur o suprafa de afi are a informa iei mare att alb-negru ct icolor;

    permit p strarea unor copii ale programului i realizarea de verific riperiodice pentru a vedea dac programul n memoria AP nu s-amodificat datorit unor semnale perturbatoare;

  • 8/7/2019 Structura AP

    58/61

    Calculatoare personale (avantaje)

    permit documentarea programelor prin ad ugarea decomentarii la liniile de program permit imprimarea documenta iei la o imprimant ; permit simularea func ion rii AP n vederea depan rii

    programului ce urmeaz a fi nc rcat n memoriaacestuia;

    asigur accesul la o gam larg de dispozitive isuporturi de stocare a informa iei;

    permit utilizarea unor nume simbolice pentru intr ri,ie iri, variabile interne, temporizatoare sau num r toareu urnd astfel n elegerea programului AP;

    permit realizarea unor pachete de programe care s ofere informa ii bogate legate de starea de func ionare aAP utile n procesul de depanare a acestuia.

  • 8/7/2019 Structura AP

    59/61

    Calculatoare personale

  • 8/7/2019 Structura AP

    60/61

    Alegerea unui AP

    CriteriuNum rul de intr ri i ie iri logiceMemoriaNum rul de module speciale deI/OPosibilit ile de extindereTimpul de scanarePosibilit i de comunicaiePachetele de programe softwareSuport tehnicPreul

  • 8/7/2019 Structura AP

    61/61

    Exemplu de foaie de catalog