ECHIPAMENTE ELECTRICE CU LOGICA CABLATA sI ECHIPAMENTE ELECTRICE CU LOGICA PROGRAMATA

Echipamente electrice cu logica cablata

Echipamentele electrice de comanda si protectie sunt destinate conducerii, supravegherii, protejarii si reglarii instalatiilor industriale.

La proiectarea si realizarea unor astfel de echipamente se urmareste aspectul functional, adica obtinerea unor functiuni dorite, impuse de procesul tehnologic sau instalatie si a unor caracteristici intrare - iesire specifice aplicatiei.

Primele echipamente de acest fel au fost realizate cu contacte mecanice si relee. In cazul comutatiei o anumita marime fizica poate avea doar doua valori discrete, notate cu '0' si respectiv '1'. Comutatia este fenomenul trecerii dintr-o stare in alta, iar tratarea sa matematica face apel la variabilele binare si la algebra acestora, denumita algebra booleana dupa numele matematicianului englez Boole, care a fundamentat-o teoretic.

Ca elemente tipice de comutatie se considera releele electromagnetice, variabila binara fiind starea contactelor ca functie de excitatia bobinei electromagnetului. Daca contactele se afla in starea inchis li se atribuie variabila logica '1', iar daca contactele sunt deschise li se atribuie variabila logica '0'.

Cu ajutorul contactelor si bobinelor se realizeaza schema electrica ce urmeaza a realiza o functie complexa de comanda, protectie si deconectare a instalatiei.

Conform schemei, legaturile dintre elementele de comutatie si protectie se realizeaza prin cablare electrica, obtinandu-se echipamentele clasice - pe care le vom denumi echipamente cu logica cablata.

Functiile de baza ale releelor din componenta schemelor de comanda

Analizand marimea de intrare I a unui releu (de curent, de tensiune etc.) in functie de marimea de iesire E si ambele in functie de timp, se obtin caracteristicile din fig.1: caracteristica (ideala) statica in fig.1.a si caracteristica (ideala) dinamica in fig.1.b. In figura s-a notat cu I _A marimea de actionare si cu I _R marimea de revenire. Actionarea si revenirea releului se fac practic in intervale notate e _A si e _R , ce constituie intervale de indecizie la actionare respectiv revenire.

Marimile de iesire corespunzatoare unui releu actionat, respectiv in stare normala, s-au notat cu E _A respectiv E _R . Cresterea marimii de intrare a releului are ca urmare, la atingerea valorii de actionare I _A , trecerea marimii de iesire a releului in starea E _A Trecerea de la E _R la E _A are loc intr-un interval de timp D _A numit timp de actionare. Similar, la scaderea marimii de intrare sub cea de revenire I _R , releul revine in pozitia initiala E _R , intr-un timp D _R . Pentru releele electromecanice acesti timpi de actionare sunt de ordinul sutimilor de secunda. Intarzierile la actionare pot sau nu sa depinda de valoarea marimii de intrare (de exemplu la releul termobimetalic D _A este functie de valoarea curentului, iar la cele electromagnetice este independent).

Din punct de vedere functional structura unui releu cuprinde trei blocuri: de comparare, de intarziere si de amplificare. Asa cum se vede in fig.2, fiecare din aceste blocuri evidentiaza o singura functie elementara. Marimile P _E si P _I reprezinta puterea semnalului comutat la iesire, respectiv la intrare ce defineste amplificarea A = P _E / P _I . Marimile I _A si I _R , respectiv D _A si D _R pot fi prescrise de fabricant (fixe prin constructie) sau pot fi prescrise de utilizator, iar P _E si P _I sunt practic implicite.

In functie de tipul concret de releu, unii parametrii au valori neglijabile, existand o functie preponderenta care determina de fapt modul in care releele se folosesc. Astfel, la releul maximal de curent amplificarea este neglijabila, intarzierile se doresc cat mai mici, preponderenta fiind functia de comparare; la releul intermediar intarzierile sunt mici si preponderenta este amplificarea, iar la releul de timp intarzierea este cea mai importanta. In tabelul 1 se face o comparatie din punct de vedere functional a principalelor tipuri de relee.

Utilizarea acestor relee are si o serie de dezavantaje, dintre care amintim: inertie mare, deci viteza de comutatie redusa; consum de putere de comanda ridicat; sensibilitate la trepidatii, mediu cu praf, umiditate; aparitia arcului electric intre contacte; intretinere pretentioasa.

Tabelul 1.

1.2. Echipamente cu comutatie statica

Cresterea performantelor dispozitivelor electronice, in special a dispozitivelor cu semiconductoare, au dus la conceperea unor sisteme statice de comutatie, care sa elimine cat mai mult dezavantajele releelor clasice. Un element de comutatie statica inlocuieste releul electromagnetic, realizand in circuitul sau electric o functie echivalenta fara sa prezinte parti mobile.

Pentru a ilustra corespondenta dintre un releu electromagnetic si un tranzistor in regim de comutator static, in fig.3.a este prezentat un releu electromagnetic si in fig.3.b un releu electronic (static).

Se constata ca prin inchiderea butonului b (fig.3.a) se actioneaza releul d care prin contactul sau d aprinde lampa B . Similar, in cazul releului electronic, daca butonul b nu este actionat, tranzistorul T nu primeste curent in baza,
iar jonctiunea colector - emitor prezinta o rezistenta mare, lampa B fiind stinsa. La

actionarea butonului b , curentul in baza tranzistorului determina o rezistenta redusa a jonctiunii, deci aprinderea lampii B . Tranzistorul, functionand in regim de comutator, se poate compara cu un contact care, din punct de vedere al caii de curent in care este inclus, poate prezenta doua stari distincte: contact deschis tranzistor blocat, respectiv contact inchis - tranzistor saturat. Rolul curentului de excitatie al releului electromagnetic il joaca curentul in baza tranzistorului. Ca o deosebire fata de releele electromagnetice se mentioneaza faptul ca in cazul releelor statice marimea fizica care ia valori binare este uzual tensiunea, atat cea de intrare cat si cea de iesire.

Cu toate avantajele pe care comutatia statica le aduce fata de comutatia mecanica, echipamentele realizate sunt legate tot prin logica cablata.

1.3. Implementarea echipamentelor de comanda cu logica cablata

Structura generala a unui sistem de comanda si control este prezentata in fig.4. Un astfel de sistem de comanda se poate implementa folosind relee electromagnetice, relee electronice, relee pneumatice etc. Semnalele din proces pot ajunge la sistemul de comanda sub forma analogica de la diverse traductoare, sau digitala de la butoane, contacte, limitatoare de cursa etc.

Fig.4. Structura unui echipament cu logica cablata

In cazul implementarii cu relee, functia de masurare este realizata cu relee maximale (minimale), cea de prelucrare logica cu relee intermediare si relee de timp, iar functia de executie este implementata cu relee intermediare si contactoare. Forma uzuala de reprezentare si realizare a unui astfel de sistem de comanda este schema electrica folosind simboluri de contacte si bobine si realizand legaturi electrice conductoare intre acestea.

In cazul implementarii folosind circuite electronice, functia de masurare este realizata de obicei cu circuite specializate (comparatoare), cea de prelucrare logica cu circuite integrate digitale (porti, circuite basculante bistabile, circuite integrate pe scara medie sau mare), iar cea de executie cu elemente semiconductoare de putere (tranzistor, tiristor, triac etc.). si in acest caz circuitele sunt interconectate conform unei scheme electrice. Programul de comanda, functiile logice ce trebuie realizate de instalatie sunt stabilite prin cablarea sau interconectarea elementelor folosite.

Dupa cum se constata, in ambele cazuri realizam echipamente electrice cu logica cablata. S-a aratat ca o variabila binara poate avea doar doua valori (0 sau 1), putand fi asociata dispozitivelor ce se pot gasi doar in doua situatii. Aplicand elementele logicii formale se definesc urmatoarele operatii logice: conjunctia logica (notata cu disjunctia logica (notata cu +) si negatia (notata cu bararea variabilei respective).

In tabelul 2 sunt prezentate cele trei operatii, pentru doua variabile binare x si y. Conjunctia logica (x y) este numita 'SI logic' intrucat operatia este adevarata doar daca si x si y au valoarea 1. Disjunctia logica (x + y) este numita 'SAU logic' intrucat operatia este adevarata daca una sau alta din variabile are valoarea 1.

Tabelul 2

Operatiile logice prezentate se bucura de o serie de proprietati:

-  comutativitate:

-  distributivitate:

(1)

-  relatiile DE MORGAN:

-  absorbtia:    

Functia logica (booleana) reprezinta o relatie de dependenta intre variabilele binare; daca sunt asociate intrarilor si iesirilor unei scheme de comutatie, functia logica este modelul matematic al schemei de comutatie. Functiile logice pot fi reprezentate prin expresii algebrice (prin intermediul operatiilor logice), tabele de adevar, scheme logice sau diagrame de timp.

Expresia algebrica este o reprezentare in algebra booleana a functiei logice. Fie de pilda    functia logica:

(2)

in care x, y, z pot fi contacte variabile independente - care determina valoarea functiei f (ca variabila de iesire), functie care reprezinta, de exemplu, starea bobinei unui contactor alimentate prin contactele x, y, si z. In scrierea unei functii logice asociate unei scheme fizice se tine seama ca disjunctia logica a doua variabile x si y corespunde legarii in paralel a doua contacte carora li se atribuie variabile x si y, iar conjunctia, legarii contactelor in serie.

Tabela de adevar este o reprezentare completa a functiei logice, indicandu-se valoarea functiei logice pentru fiecare combinatie posibila a variabilelor de intrare.

Schema logica este o reprezentare grafica a unei expresii algebrice adoptand semne conventionale pentru diferite operatii logice.

Diagrama de timp reprezinta forma semnalelor la intrari si iesiri corespunzator unei structuri date. Aceasta reprezentare este folosita mai ales la scheme secventiale a caror evolutie este determinata si de timp.

Importanta deosebita a notiunilor de algebra booleana prezentate consta in posibilitatea rezolvarii problemelor de analiza si sinteza a circuitelor electrice.

Analiza unei scheme electrice presupune a se determina daca intr-o anumita situatie data aceasta 'conduce' sau nu. Starea de functionare (schema conduce sau nu) este reprezentata ca o functie logica dependenta de diferitele variabile independente (contacte, butoane etc.) Analiza schemei inseamna deci determinarea functiei sale logice, utilizandu-se cel mai des expresia algebrica. O problema particulara de analiza este cea a exprimarii algebrice a functiei logice plecand de la schema logica.

Sinteza logica presupune obtinerea schemei logice plecand de la functia logica impusa circuitului ce trebuie sintetizat. Din considerente economice proiectarea trebuie sa conduca la numarul minim de elemente logice necesare. In cazul folosirii echipamentelor cu comutatie statica, sinteza se bazeaza pe un numar redus de elemente logice, capabile sa realizeze o anumita operatie logica.

In general, pentru realizarea unor anumite functii logice sunt suficiente circuitele logice care sa realizeze operatiile logice fundamentale SI, SAU si NU.

Spre exemplificare, in fig.5 schemele sunt reprezentate atat clasic prin contacte si bobine cat si cu ajutorul circuitelor logice, ce permit desenarea unor scheme logice. Astfel in fig.5.a si b se prezinta realizarea unor functii SI respectiv SAU, iar in fig.5.c combinatii ale celor doua functiuni intr-o schema logica ca o reflectare a schemei electrice clasice. In fig.5.d se prezinta o schema de conectare a unui contactor E atunci cand este actionat I sau I , existand o interblocare a releelor E si E prin doua contacte ale lor, normal inchise. De remarcat ca bobina lui E (respectiv E ) si contactul normal inchis E (respectiv E ) sunt intotdeauna in stari logice opuse (bobina nealimentata corespunde contactului inchis si viceversa). In fig.5.e se prezinta schema de comanda cu contact de automentinere a bobinei unui contactor prin contactele normal inchise ale protectiilor prin relee.

2. Echipamente electrice cu logica programata

Datorita posibilitatilor oferite de circuitele logice, schemele electrice clasice pot fi reprezentate sub forma unor scheme logice, asa cum s-a sugerat pentru cazuri simple in fig.5. Functiile logice ce intra in componenta acestor scheme logice pot fi reprezentate prin expresii algebrice. De aici posibilitatea de a exprima schemele electrice prin expresii algebrice, astfel incat sa se obtina o implementare mai avantajoasa a functiilor unui circuit de comanda. Dintre functiile unui sistem de comanda si protectie (masurarea, prelucrarea logica / aritmetica si executia), functia de prelucrare a beneficiat in modul cel mai spectaculos de posibilitatile oferite de tehnicile electronice moderne.

Expresiile algebrice ale schemelor logice se pot constitui intr-un program care trebuie executat de circuitul de comanda. Acest program poate fi pastrat intr-o memorie electronica de unde este apelat si executat folosind posibilitatile oferite de microprocesoare si circuitele lor anexe. Avand in vedere faptul ca functiile pe care le executa echipamentul sunt stabilite prin programarea si la nevoie reprogramarea (chiar repetata) a memoriei electronice, aceste echipamente de comanda sunt denumite echipamente electrice cu logica programata.

Structura acestor echipamente cu logica programata difera esential de cea a echipamentelor cu logica cablata, reprezentand un adevarat salt in realizarea unor echipamente noi si moderne.

2.1. Structura unui echipament cu logica programata

Partile principale ale unui echipament cu logica programata sunt: interfetele de intrare / iesire; unitatea centrala continand memoria , microprocesorul, circuitele de tact, sursa; echipamentul de programare; blocuri de temporizare, reprezentate in fig.6.

Programul, care este expresia algebrica a schemei logice, este implementat in memorie prin intermediul echipamentului de programare. Semnalele de intrare acced in unitatea centrala prin intermediul interfetei de intrare, iar semnalele de iesire spre proces sunt transmise printr-o interfata de iesire.

Din punct de vedere constructiv echipamentele electrice cu logica programata (ELP) se construiesc fie pentru un numar fix de intrari - iesiri (uzual intre 8 si 32), in special cele mici si ieftine, fie modular, numarul de intrari - iesiri putand fi crescut in trepte pana la 128, 512 sau chiar 4096 la cele mai mari.

In ceea ce priveste modul de lucru , programul din memorie este executat secvential (serial), microprocesorul putand prelucra la un moment dat o singura instructie. Datorita vitezei mari de prelucrare utilizatorul are senzatia modului de lucru cu prelucrarea in paralel a informatiei, specific sistemelor cu logica cablata la care semnalele sosesc si sunt prelucrate practic in paralel (simultan)

Procesorul este elementul care determina posibilitatile instalatiei. Acesta este uzual de 1 sau 8 biti, dar poate fi si de 4 sau 16 biti, acest numar precizand numarul de pozitii binare care pot fi prelucrate simultan. La instalatiile unde pentru comanda nu sunt necesare calcule aritmetice, prelucrari de text etc., se folosesc procesoare pe un bit. Datorita raspandirii mari si a pretului scazut sunt folosite tot mai des microprocesoarele uzuale de 8 biti si mai nou de 16 biti.

Structura unui echipament cu logica programata realizat cu un microprocesor de 1 bit este prezentata in fig.7. Numaratorul adreseaza un anumit cuvant din memoria program a carui continut este transmis partial pe un numar de conductoare paralele (bus) spre procesor, stabilind instructia ce trebuie executata (de exemplu stabilirea unei iesiri, citirea unei intrari, operatii logice etc.), iar a doua parte la un decodificator de adrese care selecteaza o intrare sau o iesire care sa fie citita sau scrisa in functie de rezultatul operatiei din procesor. Memoria de date de tip citeste / scrie (RAM) permite pastrarea unor rezultate intermediare. Dupa executarea unei instructiuni numaratorul de adrese este incrementat si fazele se repeta pana la executarea tuturor instructiunilor din program, dupa care se face un salt la prima instructiune. Astfel programul se executa ciclic si secvential.

Durata de executie a programului depinde de tipul si performantele elementelor componente si este proportional cu lungimea sa. Pentru o memorie program de 1 k cuvinte (1024 octeti) timpul de executie e cuprins intre 1 si 5 ms.

In cazul utilizarii unor sisteme cu microprocesor structura sa se grupeaza in jurul bus-urilor de date , adrese si comenzi, asa cum se prezinta in fig.8.

Microprocesorul poate fi de 4, 8 sau 16 biti, memoria program este de tip 'citeste numai' (ROM, EPROM), iar memoria de date de tip 'citeste - scrie' (RAM). Blocurile de intrare si iesire sunt similare functional si constructiv cu cele de la echipamentele pe 1 bit. Suplimentar se remarca existenta unui bloc de intreruperi. La aparitia unui semnal de avarie se intrerupe executia ciclica a programului dupa executia instructiei in curs de efectuare, dupa care sare la o adresa specificata in memoria program unde se afla o rutina de tratare a intreruperii, adica de executare a comenzilor corespunzatoare regimului de avarie.

Compararea echipamentelor cu logica cablata (ELC) cu cele cu logica programata (ELP)

Utilizarea LP constituie o modalitate calitativ superioara de realizare a echipamentelor de comanda. Se asigura o flexibilitate deosebita dispozitivelor de comanda, permitand modificari si dezvoltari ulterioare. Daca in cazul LC orice modificare in functionarea echipamentului de comanda implica realizarea unui nou cablaj, unor noi legaturi intre elemente, in cazul ELP modificarea consta in simpla inseriere a unor alte expresii algebrice in memoria program, fara a fi necesare modificari in cablajul initial, realizandu-se astfel economii insemnate de timp si de manopera. Totodata, aceasta facilitate a ELP permite tipizarea interfetelor de intrare si iesire si a unitatii centrale, personalizarea unei scheme de comanda facandu-se prin programul implementat. Acest aspect conduce si la regandirea si optimizarea ciclului de proiectare al unui echipament de comanda. Ciclul clasic: conceperea schemei, realizarea cablajului (interconectarea elementelor), verificarea functionarii, refacerea schemei, verificarea etc., se modifica in sensul ca se implementeaza programul in memorie cu echipamentul de programare, se vizualizeaza pe monitor si se verifica prin folosirea unor programe de autotestare. Eventualele modificari la punerea in functiune a instalatiei se fac prin echipamentul de programare fara a afecta cablajul realizat; eficienta activitatii de proiectare - implementare creste considerabil.

ELP se remarca si prin reducerea numarului de componente (datorita utilizarii unor circuite integrate pe scara larga), cresterea fiabilitatii (numar redus de componente, lipsa uzurii electrice si mecanice) si reducerea importanta a consumului de energie electrica.

Dintre dezavantajele ELP se pot aminti: costul relativ ridicat, necesitatea unui personal calificat, viteza limitata de raspuns.

Trebuie subliniat ca, in timp, costul a scazut constant si domeniul de aplicatie al ELP s-a extins si in cazul comenzilor cu numar foarte mic de intrari si iesiri (10  12). In momentul de fata se estimeaza ca peste 60 % din totalul comenzilor industriale in tarile avansate sunt realizate cu ELP si acest procent este in crestere.

3. Modalitati de realizare a programelor pentru ELP

In ELP functiile care trebuie executate si secventa acestora este stabilita de programul inscris in memoria program. Modul de proiectare a ELP, pornind de la problema tehnica data, implica parcurgerea unor etape distincte, care trebuie clarificate uneori impreuna cu beneficiarul. De o deosebita importanta este stabilirea clara a temei de proiectare si detalierea diverselor faze (stari) ale functionarii instalatiei. De asemenea se stabileste corespondenta dintre intrari / iesiri si semnalele / aparatele din instalatie. Pe baza acestor elemente, folosind uneori tehnici grafice de reprezentare detaliata a functionarii si cu ajutorul unui echipament de programare adecvat, se intocmeste planul dorit, care se inmagazineaza in memorie. Stocarea se face in memorii PROM (Programmable Read Only Memory) sau EPROM (erasable  PROM) cu stergere cu lumina ultravioleta, iar in ultimul timp cu memorii EEPROM (cu stergere electrica) sau memorii RAM nevolatile (cu acumulator incorporat).

Prezentarea problemei tehnice in vederea programarii

Cea mai simpla forma de prezentare este descrierea verbala. Aceasta trebuie sa contina intr-o forma succinta si clara prezentarea problemei care trebuie rezolvata, folosind eventual cateva desene explicative. Dezavantajul principal al acestui mod de prezentare este forma lunga, greu de urmarit si neclara in care se face descrierea problemei. Descrierea verbala este de obicei completata cu alte moduri de prezentare cum sunt diagrame de timp, organigrame, diagrame de stari etc.

Diagramele de timp permit o usoara urmarire a starii fiecarui element al instalatiei la un moment dorit. Fiecarui element i se asociaza o axa de timp, iar starea elementului este reprezentata prin conventiile: conectat / deconectat, inchis / deschis, activ / in repaus etc. Acest mod de prezentare permite o urmarire usoara a functionarii, dar devine prohibitiv din punct de vedere al efortului de intocmire si de realizare grafica la instalatiile complexe.

Organigrama, in forma utilizata in informatica, este o foarte eficienta modalitate de prezentare a problemei tehnice, fiind usor de urmarit si putand constitui o metoda de programare eficace. Pentru instalatiile cu programare secventiala forma de prezentare care s-a impus este diagrama de stari (faze sau pasi). Trecerea de la o stare la alta are loc atunci cand sunt indeplinite conditiile de trecere date sub forma unor ecuatii logice intre marimile de intrare, iesire si cele interne ale sistemului.

Uneori se folosesc ca suport pentru programare, schemele electrice cu contacte si relee ale unei instalatii existente care urmeaza a fi echipate cu comanda cu logica programata.

3.2. Modalitati de intocmire a programelor

Exista numeroase feluri de a intocmi programele pentru ELP. Se remarca diferente intre producatori dar se manifesta si preferinte locale (geografice) si o evolutie in timp. Tendinta generala este usurarea activitatii utilizatorilor atat la familiarizarea cu echipamentul, cu limbajul folosit, cat si din punct de vedere al intretinerii si depanarii. Datorita faptului ca exista echipamente cu prelucrare pe 1 bit, (4 bit), 8 bit si 16 bit, dar si echipamente hibride (cu prelucrare pe 1 bit si pe 8 bit, cu doua procesoare distincte) diferentele in partea de programare se datoresc si partii hard.

Se pot evidentia trei directii mai importante in domeniul programarii: utilizarea de limbaje dedicate; utilizarea de limbaje universale; introducerea directa a schemelor clasice cu contacte in echipamentul de programare.

a) Limbaje dedicate

Aceste limbaje sunt specifice intreprinderilor producatoare de echipament, dar diferentele sunt neesentiale. Sunt utilizate in general variabile de intrare (I sau X , de iesire E sau Y , de memorare M , de temporizare T sau D . Aceste marimi urmate la scriere de un numar care le localizeaza spatial (de exemplu I101 sau X101; E404 sau Y404; M109; T308 etc.) sunt in legatura functionala conform unor ecuatii logice.

In general se folosesc operatorii logici SI ( AND;*), SAU (OR;+), NU (NOT; N) si simbolul de atribuire OUT (=). Unele limbaje admit alternativ si simbolurile ' SET ' si ' RESET ' pentru punerea in '1', respectiv reducerea in '0' a unei variabile de iesire.

Dintre limbajele mai raspandite se pot aminti: PSE si DOLOG (AEG), STEP (SIEMENS), SUCOS (KLOECKNER MOELLER), MELSEC (MITSUBISHI), la noi in tara existand limbaje similare la familia de automate programabile din seria AP. In tabelul se dau mnemonici de instructiuni din cateva limbaje folosite frecvent.

Tabelul 3

La automatele programabile din clasa superioara, apropiate de calculatoarele de proces, sunt implementate si operatii aritmetice (adunare, scadere, inmultire si impartire), comparatii etc. Pentru cazurile analizate in paragraful 1, fig.5, se prezinta in continuare programul scris in limbajul MELSEC:

Programele a) si b) corespund unei legari in serie, respectiv paralel a trei contacte normal deschise. In cazul c) sunt folosite pentru stocarea unor marimi intermediare memoriile M7 si M8 corespunzator starilor logice a ramurilor in paralel, [(X + X ); X ; X ] respectiv (X ; X ). In cazul d) existand o interblocare a iesirilor Y si Y , se remarca folosirea variabilelor negate (ANI Y ; ANI Y ). Cazul e) reprezinta o schema cu aspecte legate de siguranta in functionare.

b) Limbaje universale

Aceste limbaje sunt preluate din domeniul tehnicii de calcul si sunt folosite si la realizarea comenzilor. Ele sunt utilizate la anumite echipamente din clasa superioara, apropiate de calculatoarele de proces si la unele implementari de echipamente cu logica programata utilizand microsisteme de calcul. Utilizarea limbajelor de programare universale care, din punct de vedere hard, implica o structura de tip microcalculator, ofera pe langa prelucrarea logica a semnalelor de intrare si largi posibilitati de calcule aritmetice, grafica, prelucrari de text, inter-comunicare cu un calculator central.

Dintre limbajele cele mai raspandite se pot enumera: limbajele de asamblare, BASIC, FORTRAN, PASCAL, FORTH.

Limbajul de asamblare este folosit frecvent, diferitele variante ale acestuia fiind nemijlocit legate de microprocesorul folosit. Acest limbaj permite un acces direct la resursele microsistemului si un programator cu experienta poate obtine un cod optimizat din punct de vedere al timpului de rulare si a memoriei folosite. Dezavantajul principal consta in necesitatea unor programatori specializati si productivitatea relativ redusa a activitatii de programare.

Limbajul BASIC, cu subrutine in cod masina apeleaza printr-o interfata adecvata direct la intrari si dau direct semnale la iesiri, permitand astfel comenzi secventiale de amploare mica - mijlocie. Este lent in varianta interpretativa si se foloseste ades compilat.

FORTRAN-ul, in special variantele noi, permit o programare structurata si ofera unele facilitati de intrare - iesire. Similara este situatia la limbajul PASCAL.

Limbajul FORTH ofera posibilitati de descriere dedicata aplicatiei concrete, dar executarea operatiilor numai cu numere intregi, lipsa unei biblioteci matematice in sensul familiar programatorului de BASIC sau FORTRAN, au limitat folosirea acestuia.

c) Introducerea directa a schemelor de comanda

Este o metoda raspandita in special in S.U.A. si consta in transpunerea imediata, folosind simbolurile grafice pentru contacte, bobine, noduri etc., a schemelor cu contacte si relee clasice, mai intai pe monitor, pentru control, iar apoi echipamentul de comanda transpune acestea in cod masina. Echipamentul de comanda este scump, dar permite introducerea iterativa, rapida a schemelor de comanda in forma clasica.

Aceste sisteme, desi foarte usor de utilizat, nefiind necesara nici un fel de instruire a utilizatorului, pot fi considerate o faza de tranzitie spre LP, putandu-se estima o scadere a ponderii acestora in viitor.

3.3. Aplicatii si tipuri de programe

In vederea intelegerii modului de intocmire al programelor s-a ales limbajul MELSEC F utilizat de firma MITSUBISHI. Astfel in tabelul 4 se prezinta principalele comenzi logice folosite in cadrul acestui limbaj.

Tabelul 4

a) Se considera schema din fig.9 cuprinzand un contact de comanda X400 care permite actionarea unor contactoare Y430 si Y431, cu o anumita temporizare (K = 10 s), folosind si o memorie intermediara M100. Functionarea schemei este impusa de catre utilizator prin diagrama de timp prezentata in fig.10 .

Este necesara utilizarea unui element de temporizare notat cu T450 si reglat la un timp K = 10 s, conform diagramei de timp.

Prin folosirea comenzilor logice implementate in memoria microprocesorului, asociate unor adrese alese convenabil, se poate scrie programul din tabelul 5.

Tabelul 5

La inceputul unei legaturi se folosesc instructiunile LD, respectiv LDI pentru contactul normal deschis, respectiv normal inchis. Cu ajutorul echipamentului de programare acest program este inmagazinat in memorie. Dupa testarea programului pe monitor, prin comanda RUN, echipamentul este conectat la instalatie.

b) Se considera schema mai complexa din fig.11 avand mai multe intrari X401, X402, X403, X404 si X405 formate din contacte normal deschise (primele patru), un contact normal inchis si trei iesiri, Y432, Y433 si Y434, corespunzand bobinelor unor contactoare. Pentru realizarea programului se pot folosi memoriile partiale M101 si M102, care isi pastreaza informatia si la disparitia tensiunii.

Din analiza schemei, folosind comenzile logice ale ELP, se poate scrie programul prezentat in tabelul 6. Acest program implementat in memoria unitatii centrale cu echipamentul de programare, este testat si apoi ELP este pregatit pentru conectarea instalatiei.

Tabelul 6

Pentru a evidentia posibilitatea de simplificare a scrierii programului pot fi folosite comenzile logice ANB (conectarea in serie a doua legaturi in paralel) si ORB (conectarea in paralel a doua legaturi serie). In acest sens in fig.12 se prezinta schema propusa si in tabelul 7 programul realizat.

Tabelul 7

d) Un exemplu de schema care permite obtinerea unei temporizari la iesire este prezentata in fig.13, iar diagrama temporala impusa functionarii schemei este data in fig.14. Pe baza lor se stabileste programul prezentat in tabelul 8. Conform diagramei de timp se realizeaza o intarziere la revenirea contactorului cu 19 secunde.

Tabelul 8

e) Circuitul de palpaire din fig.15, format dintr-un contact normal deschis X402 si doua elemente de temporizare T452 si T453, permite deconectarea timp de doua secunde a iesirii (becului) Y430 si conectarea ei timp de o secunda. Diagrama de timp care poate fi realizata cu montajul din fig.15 este prezentata in fig.16.

In tabelul 9 se prezinta programul intocmit pe baza schemei ce utilizeaza doua relee de timp, conform diagramei de timp impusa de utilizator.

Tabelul 9

Aplicatia 1. Pentru schema din figura 17 sa se intocmeasca programul pentru un echipament cu logica programata.

3.4. Intocmirea programului pentru realizarea pornirii automate in stea - triunghi a unui motor asincron cu rotorul in scurtcircuit

Pentru a intelege intregul proces de realizare a programului pentru un ELP se vor parcurge pe rand toate etapele.

In fig.18 se prezinta schema electrica a circuitului de forta in varianta ELC. Schema de comanda si semnalizare trebuie sa permita pornirea motorului in Y (prin actionarea contactoarelor C si C ) si prin intermediul unui releu de timp (T ) sa comande dupa timpul reglat, deschiderea contactorului C si inchiderea contactorului C , trecand astfel motorul in conexiunea D . Lampile de semnalizare L , L si L , prin intermediul contactelor auxiliare ale celor 3 contactoare, indica stationarea motorului, functionarea in stea si triunghi.

In fig.19 se prezinta in conceptia logicii cablate schema de comanda si semnalizare propusa.

Pentru a transpune schema din fig.19 in logica programata, trebuie ca elementele de intrare si iesire sa se lege la interfetele de intrare / iesire ale ELP, atribuindu-se in acest scop denumirile din tabele 10 si 11.

Tabelul 10. Intrari digitale

Tabelul 11. Iesiri digitale

Dintre facilitatile interne ale ELP se utilizeaza un temporizator legat la adresa T450 si o memorie interna legata la M100. In acest fel echipamentul cu logica programata se leaga de instalatia comandata, prin interfetele sale asa cum rezulta din fig.20. Schema de comanda intocmita in LC se transforma succesiv, asa cum se prezinta in fig.21 si 22 intr-o schema specifica ELP.

Fig.20. Legarea la ELP

Schema finala obtinuta in fig.22, unde contactele normal deschise sunt reprezentate prin simbolul si cele normal inchise prin simbolul , permite scrierea programului prezentat in tabelul Dupa legarea la ELP, conform fig.20, a intrarilor si iesirilor digitale (date in tabelele 10 si 11) se pune echipamentul pe pozitia PROGRAMM. Cu ajutorul echipamentului de programare se introduce in memorie programul prezentat in tabelul

Tabelul 12

Se trece apoi echipamentul pe pozitia MONITOR, vizualizandu-se pe ecran schema din fig.19 si se testeaza functionarea ei folosind un program de autotestare.

In cazul existentei unor erori se revine pe pozitia PROGRAMM si se fac corecturile necesare, dupa care pe pozitia MONITOR se face o noua verificare. Daca schema corespunde se trece echipamentul pe pozitia RUN, prin inchiderea contactului corespunzator (vezi fig.20). Din acest moment ELP prelucreaza ciclic programul introdus in memorie si in functie de pozitia intrarilor digitale comanda corespunzator iesirile digitale, asigurand functionarea continua a instalatiei.

Ca perspectiva a viitorului apropiat mentionam posibilitatea implementarii in program a caracteristicii de protectie cerute de beneficiar, moment in care se poate renunta la aparatajul de protectie clasic (relee si declansatoare), unicul aparat care isi pastreaza locul si rolul in instalatiile moderne fiind intreruptorul. Acesta asociat cu un echipament cu logica programata putand asigura functiile de comutatie, protectie si comanda a instalatiilor industriale.