1 Cuprins 1.Argument..........................................................................................................2 2.Descrierea funcionrii sistemului i elementele constructive componente.............................................................................................................3 2.1Scurt descriere a sistemului..................................................................3 2.2Convertizorul de frecven MICROMASTER 420................................5 2.3Rolul senzorilor n automatizarea liftului.............................................10 3.Reglarea turaiei motorului asincron trifazat cu rotor n scurtcircuit cu ajutorul dispozitivului MICROMASTER 420..................................................14 3.1Noiuni generale despre maina asincron...........................................14 3.2Programul de control al turaiei cu MICROMASTER 420..................17 4.Proiectarea schemei electrice........................................................................22 4.1Elaborarea de rapoarte privind dispozitivele i PLC-ul.......................30 4.2Necesar de materiale, costul lucrrii i proiectarea cutiei....................345.Monitorizarea,achiziia datelor din sistem cu ajutorul programului WinCCi comanda instalaiei direct de pe PC.................................................37 5.1Sisteme SCADA i interfaa WinCC....................................................37 5.2Simatic WinCC.....................................................................................41 5.3Realizarea aplicaiei n WinCC ...........................................................43 6.Concluzii..........................................................................................................527.Bibliografie......................................................................................................53 2 1.Argument Temapresupuneconstruciaiautomatizareauneimachetedeascensorpentruo cldirecuparteri3etajecontrolatattmanualdectrediveriutilizatoridarinmod automat de la distan, de exemplu dintr-o camer de control, cu ajutorul unui software pentru monitorizare, comand i achiziie de la distan. Am ales aceast tem din dorina dar i din necesitateadeapunenpracticnoiuniledobnditenfacultate.Obiectivulesteaceladea realiza o lucrare ct mai apropiat de standardele i cerinele industriei actuale. De asemenea, aceast lucrare urmrete s prezinte o nou abordare legat de normele de proiectare. Unaltmotiv,dedataaceastapersonal,lreprezintposibilitateadeaprofundarea cunotinelor legate de PLC-uri, senzori ( inductivi, optici), limitatori de curs, convertizoare de frecven, motoare asincrone trifazate, ct i a standardelor folosite n proiectare. Sistemulareoaplicarepracticevident,avndroluldeatransportapersoanesau materiale n conformitate cu normele de siguran impuse de ctre lege. Realizareaproiectuluiafostfcutncolaborarecucoleg,responsabilde programareaPLC-uluiidepromovareaprodusuluiprinintermediulunuiwebsite. Contribuiapersonalaconstatnproiectareaschemelorelectricedeforicomandnecesareautomatizrii,efectuareaconexiunilor,reglareaturaieinvedereaobineriiadou regimuridefuncionare(accelerareidecelerare)irealizareacomenziideladistanprin intermediul programului WinCC.nprimafaz,(ceadeproiectare)amrealizatschemeleelectricenEplan,precumi elaborarea rapoartelor privind lista de dispozitive i diagrama de conexiuni cu PLC-ul.O faz ulterioar a constat n dimensionarea machetei i n realizarea fizic a acesteia. n paralel, colega a lucrat la dezvoltarea programului de control, organiznd programul n mai multe proceduri: -procedura de PORNIRE/OPRIRE lift -procedura de DECELERARE -procedura de NCHIDERE/DESCHIDERE USI -procedura de URCARE/COBORREDupterminareaconstrucieimacheteiamtrecutlaconcretizareacutieidecomand, cutie care cuprinde dispozitivele folosite. Acestea vor fi trecute n revist ntr-unalt capitol . Faza final a constat n controlarea liftului de la distan prin intermediul programului realizatnWinCC,cuointerfagraficprietenoasiintuitiv,astfelnctsfiedetectate ntr-un timp ct mai scurt eventualele defeciuni sau nesigurane n funcionare.Proiectul a fost fcut respectnd toate normele legale de siguran i a trecut prin 3 din cele4fazealerealizriiunuiproiectianume:proiectarea,construcia,ipunerean funciune, urmnd ulteriors se asigure i mentenana. DorescsmulumescdomniloringineriGrosuleacArthur,PintilieCosmin,Florea Radu,CiobotaruAndreiiassist.prof.dr.ing.KloetzerMariuspentrusprijinuli informaiile puse la dispoziie.

3 2.Descrierea funcionrii sistemului i elementele constructive componente 2.1 Scurt descriere a sistemului Din punct de vedere mecanic, sistemul este alctuit dintr-un cadru mobil i o structur metalic fix. Cadrul mobil alunec n lungul structurii metalice cu ajutorul unor rulmeni de ghidare.Traciuneaesteasiguratcuajutorulunuicabluoelit,trecutpestedoiscripei, asemntor celor folosite la lifturile normale. Fig.2.1.1 Imaginea de ansamblu a structurii mecanice Dinimaginesepotobservaclarelementeleconstructivemecanice,nsnupartea mecanicconstituietematicalucrrii,ciaccentulcadepeschemaelectricipesoluiadeautomatizare propus. Cadrul mobil (pe care n continuare l vom numi cabina liftului ) este antrenat de ctre un grup format dintr-un motor asincron trifazat i un reductor, prin intermediul unui cablu din oel trecut peste cei doi scripei fixai n partea superioar a angrenajului. Dup cum se observ, de cabina liftului este ataat un alt motoreductor, responsabil cu deschidereauilorcabinei.nimagineademaijosesteprezentatsistemuldedeschidere/ nchidere al uilor. 4 Fig.2.1.2 Mecanismul de deschidere/nchidere al uilor Acestmecanismesteasemntorcucelaluilorglisanteautomate.Motoreductorul punenmicarecuajutorulscripeilorficicabluloelitdecareesteataatrigidua.Se monteazuapeunset dedouglisierepentruaasiguraoalunecarectmaiuoarifr frecri. Sistemulareonlimede2200mmiolimede1500mm.Penlimeafost mpritnpatruetaje(parter+3),etajecemsoar460mmfiecare.Lafiecareetajs-au montatlimitatoaredecursastfelnctssepoatticucertitudinepoziialiftuluilaun momentdatissepoatexecutaoprireacabineilapunctfix.ntrefiecaredouetajesunt montai cte doi senzori inductivi, ce au rol de prelimitatori de curs, folosii pentru realizarea decelerrii atunci cnd se ajunge aproape de finalul cursei. Cabina este prevzut cu unsenzor optic pentru a determina prezena unei persoane. Uaesteprevzutieacudoisenzoriinductivipentruaputeadeterminadacaestesaunu nchis i cu un senzor optic pentru redeschiderea uii daca cineva dorete s intre n timp ce ua se nchide. De asemenea este montat un senzor sub podeaua cabinei astfel nct s nu fie depit o greutate maxim admis. FuncionareaascensoruluiestedictatdectreunPLCSiemensdinseria300. Programulareuncaracteradaptiv,nsensulcliftulpoatememoraiexecutacomenzilen funciedeanumitecriterii,cadeexemplutimpdeateptare,energieconsumat,distan minimparcurs.Sistemultrebuiesndeplineasctoatecererileitoatecomenzile 5 respectndacestecriterii.Ocerinobligatorieestecaliftulsndeplineascoricecerere primita i s nu existe comenzi ignorate. De asemenea, pe baza algoritmului de decizie acesta trebuie s-i calculeze toate opririle astfel nct funcionarea acestuia sa fie optim. Un element foarte important n realizarea acestui proiect l reprezint convertizorul de frecven MICROMASTER 420 de la Siemens prezentat n subcapitolul urmtor. 2.2 Convertizorul de frecvena MICROMASTER 420 Fig. 2.2.1 Convertizor MICROMASTER 420 Convertizoareledefrecvensuntdispozitivededicatepentruacionareamotoarelor de curent alternativ, asincrone i care prezint urmtoarele avantaje: - turaie variabil i programabil - accelerare, decelerare controlat - schimbarea sensului de rotaie - protejeaz motorul comandat - posibilitatea alimentrii unui motor trifazat din reeaua monofazat - posibilitatea monitorizrii i acionrii de la distan - interconectarea facil cu alte sisteme Fig. 2.2.2 Schema bloc a unui convertizor de frecven 6 Fig.2.2.3 Tensiunea i curentul de ieire Dup cum se poate vedea n graficul de mai sus, tensiunea de ieire este sub form de impulsuri dreptunghiulare cu durata variabil astfel nct curentul s fie aproximativ sinusoidal, sarcina fiind inductiv. Se recomand folosirea bobinei de filtrare pentru reducerea armonicilor. Mai nou au aprut convertizoare de frecven cuabsorbiedecurentsinusoidal,tocmaipentruareducelaminimregimuldeformant provocat de aceste dispozitive. [1] Diagrama de funcionare a convertizorului MICROMASTER 420 este urmtoarea: 7 Fig.2.2.4 Diagrama de funcionare a MICROMASTER 420

Caracteristicile convertizorului: -folositngeneralpentruacionareapompelor,aventilatoareloriabenzilor transportoare -puterea convertizorului este de 0.37 kW -poate fi alimentat la tensiuni cuprinse ntre -200V-240V 1AC - 200V-240V 3AC - 380V-480V 3AC - dou posibiliti de control: caracteristica U/f sau controlul de flux - regulator PI intern - trei intrri digitale i o intrare analogic - o ieire analogic i o ieire pe releu - 50% capacitate de mers n suprasarcin pe o perioad cuprins ntre 60 s i 5 minute n funcie de curentul nominal 8 Terminalele de control i terminalele de alimentare sunt accesibile prin nlturarea carcasei de protecie a convertizorului. Fig.2.2.5 Diagrama de terminale 9 n tabelul urmtor vor fi prezentate terminalele si funciile acestora. TerminalNumeFuncie 1-IEIRE +10V 2-IEIRE 0V 3AIN+INTRARE ANALOGIC (+) 4AIN-INTRARE ANALOGIC (-) 5DIN1INTRARE DIGITAL 1 6DIN2INTRARE DIGITAL 2 7DIN3INTRARE DIGITAL 3 8-IEIRE IZOLAT +24 V/max. 100 mA 9-IEIRE IZOLAT 0 V/max. 100 mA 10RL1-BIEIRE DIGITAL/CONTACT NO 11RL1-CIEIRE DIGITAL 12AOUT+IEIRE ANALOGIC (+) 13AOUT-IEIRE ANALOGIC (-) 14P+PORT RS485 15N-PORT RS485 Unitatea este echipat cu BOP (Basic Operator Panel). Acest BOP permite accesarea parametrilorconvertizorului.MICROMASTER420poatefisetatcuajutorulBOPpentruo aplicaie particular. Pe lng taste acesta include i un LCD de 5 digii. Pentru BOP nu este nevoie ca parametrii s fie setai sau luai n considerare la stabilirea comunicaiei ntre BOP i convertizor. Un BOP nu are memorie local, ceea ce nseamn c nu este posibil salvarea parametrilor n el. DinpunctdevederealcomunicaiilorMICROMASTER420are2interfeede comunicareserialcarepotfiutilizatesimultan.Acesteinterfeesuntproiectatedupcum urmeaz: Link BOP Link COM Diferiteuniti,cumarfipanourileoperatorBOPiAOP(AdvancedOperatorPanel), PC-uri cu software DriveMonitor i STARTER, module cu interfa pentru PROFIBUS DP, DeviceNet i CAN, la fel de bine ca i controllere programabile cu procesoare de comunicaie pot fi conectate la aceste interfee. [2] 2.3Rolul senzorilor n automatizarea liftului Un senzor este un dispozitiv tehnic care reacioneaz la anumite proprieti fizice sau chimice din preajma lui. Este o parte component foarte important a oricrui sistem automat, carepoatesesizaanumitevariaiialeunormrimifiziceipoatetransmiteunsemnal(de obicei electric) ctre un dispozitiv de control. Senzoriifolosiipentruautomatizareaascensoruluisuntsenzorideproximitatei anume,senzorifotoelectriciisenzoriinductivi.Aumaifostfolositeilimitatoaredecurs cu rol. Dupformaconstructivaelementuluipalpatorlimitatoareledecurspotfi:cutij, curol,cubil,cuprghiesaurotative.Laproiects-aufolositlimitatoaredecurscurol. Constructiv,elepotfidetipulcucontactmobilavnduncontact(NsauND)saudou 10 contacte (N i ND), ori cu microntreruptor ncorporat, n construcie capsulat sau deschis. De obicei contactele sunt n aer, dar se construiesc i limitatoare de curs pentru puteri mari n ulei. Pentruvariantanaercurentulnominalestedecirca6A(la500V),iarnaldoilea caz poate ajunge pn 1a 60 A. [3] Limitatoarele de curs cu rol au un principiu de funcionare foarte simplu i intuitiv dup cum se poate observa n figura urmtoare. Fig.2. 3.1 Limitator de curs cu rol Limitatorul se monteaz aproape de organul mobil, (n cazul de fa, cabina liftului ) iarlatrecereaacestuiapesterolalimitatorului,contactelesalevorcomuta,dndastfelun semnalelectricctreunechipamentdecontrol(ncazuldefaunPLC).Amfolosit limitatoare pentru a determina cu precizie etajul curent i pentru a realiza oprirea la punct fix a cabinei. Unaltelementimportantdinsistemulsenzorialalinstalaieilreprezintsenzorii optici.Doisenzoriopticipetreifire(maro,negru,albastru)aufostfolosii(WELONWE-M3D),cefacpartedincategoriasenzoriloropticicuretroreflexiedeoarecesebazeazpe principiulemisieiirecepieiunuisemnalluminos,unulpentruadeterminadacexist persoane n lift, iar cellalt este folosit la deschiderea uii. Reflexia se realizeaz datorit unui echipamentreflectorizantnumitneacademicochidepisic.Figuraurmtoarereprezint informativ un senzor fotoelectric cu retroreflexie. 11 Fig.2. 3. 2 Senzor optic cu retroreflexie nprincipiu,unsenzorfotoelectricesteformatdintr-ofotodiodemitoareiun fototranzistor receptor. Tranzistorul este de tip NPN, ceea ce nseamn c furnizeaz la ieire 0V sau nimic. Senzorul se alimenteaz ntre 18- 30 Vcc pe cele dou fire (maro i albastru), iar firul negru este pentru transmiterea strii senzorului. Din aceast cauz, pentru a putea citi starea senzorilor este nevoie de un releu auxiliar dup cum este artat n figura urmtoare. Fig. 2. 3. 3 Schema de conectare a senzorului optic Dup cum se poate vedea, cnd ntre senzor i dispozitivul reflectorizant se interpune uncorpopac,senzorultransmitesemnalde0Vpefirulnegru,bobinareleuluieste alimentat, iar prin un contact al releului legat la o cartel de intrare a PLC-ului se poate citi starea senzorului. Unaltreileatipdesenzoriutilizaiaufostsenzoriideproximitateinductivi(totpe treifire).Potfitotdedoutipuri,NPNsauPNP.Acetiaauofuncionareidenticcelor fotoelectrici(ceidetipNPN)descrisnfigura4.3.CeidetipPNP,furnizeazlaieire24 Vcc, de aceea nu mai este nevoie de releu auxiliar pentru a citi starea acestora. 12 Principiuldefuncionarelanivelintuitivesteurmtorul:cndsenzorulalimentat (similarcuceloptic)treceprinfaaunuimetallaodistansuficientdeapropiat(bine determinatndetaliiletehnicealesenzorului),pefiruldedatesetransmiteunsemnal, semnal care poate fi citit direct n PLC (PNP), sau cu ajutorul unui releu auxiliar (NPN).Dinpunctdevederefizicimatematicfuncionareaunuisenzorinductivsebazeaz pe variaia inductanei unei bobine alimentate n curent alternativ. Modificarea inductanei are loc datorit modificrii circuitului magnetic prin deplasarea miezului bobinei sau a unei pari din miez. nfurnd N spire pe un miez magnetic se obine o bobin a crei inductana este: L = N2 /Rm , [L]SI =H (Henry) (1) unde Rm este reluctana circuitului magnetic: Rm = (l1+l2)/(mom rSf) + d/(moSa) (2) cul1 si l2 - lungimea circuitului magnetic din miezul feromagnetic; d - distanta parcurs de liniile de cmp magnetic prin aer; Sf = aria seciunii miezului; Sa = aria seciunii ntrefierului; N = numrul de spire al bobinei; mo - permeabilitatea magnetic a vidului (=4p 10 - 7 H/m); mr - permeabilitatea relativ a miezului magnetic Fig. 2. 3. 4 Funcionarea unui senzor inductiv Senzoriiinductivifolosiisuntdegeneraienouifuncionarealorconstdintr-un circuitoscilantLC,unevaluatordesemnaliunamplificatordecomutaie.Bobinaacestui circuit oscilant genereaz un cmp electromagnetic alternativ de nalt frecven. Acest cmp esteemislafaasenzorialadispozitivului.Laapariiaunuiobiectmetalic(declanator)n 13 apropiereafeeisensibile,suntgeneraicureniturbionari.Pierderilerezultateconsum energiedincircuituloscilantsireducoscilaiile.Circuitulevaluatordesemnalconvertete aceastinformaiensemnalclar.Majoritateasenzorilorinductivisuntcaracterizaide frecvene mari de comutaie i cureni mari. [4] Senzorii inductivi sunt folosii n aplicaie pentru a semnala apropierea de etajul dorit, astfelsemnalndPLC-uluictrebuiescomandeconvertizoruldefrecvennsensul reducerii vitezei liftului deoarece urmeaz o oprire. De asemenea am folosit senzori inductivi pentru a determina starea uii cabinei i pentru a comanda motorul secundar(de acionare al uii). naplicaieafostnecesariutilizareaunuisenzordegreutatensdinmotive financiareacestaafostnlocuitcuunsimplucontactnormalnchismontatsubpodeaua cabinei , pentru a sesiza depirea unui anumit gabarit, determinat prin experimente repetate. 14 3.ReglareaturaieimotoruluiasincrontrifazatcurotornscurtcircuitcuajutoruldispozitivuluiMICROMASTER 420 3.1 Noiuni generale despre maina asincron nprimulrndseimpuneoscurtdescriereamotoarelorasincroneiamotoarelor folosite n acest proiect. Mainaasincronestecelmaidesfolositnacionrileindustrialenregimde funcionare ca motor datorit simplitii construciei i fiabilitii mari n exploatare. Easecompunedintr-unstatorprevzutcuonfuraremonofazatsaupolifazati unrotorrealizatndouvarianteconstructive:bobinaticunfurarenscurtcircuitsub form de colivie simpl sau multipl. Deoarecenproiects-aufolositdoumotoareasincronetrifazatecurotorn scurtcircuit n figura urmtoare va fi descris construcia acestora.

Fig.3.1. 1 Construcia mainii asincrone 1-Miez magnetic 2-Miez magnetic 3-nfurare statoric 4-nfurare rotoric 5-Arbore 6-Rulment 7-Carcas 8-Ventilator 15 Funcionarea mainii asincrone se bazeaz pe apariia cmpului magnetic nvrtitor la alimentareacelortreinfurristatoricesimetricecuaxeledecalatecu2/3radianiicu acelai numr de spire.n figura urmtoareeste ilustrat principiul de funcionare al mainii asincrone n toate cele trei regimuri: de motor, generator i frn. [5] Fig. 3. 1. 2 Funcionarea mainii asincrone Prinalimentareacelortreifazecuunsistemsinusoidalsimetricdetensiunicu frecvena f1, n main va lua natere un cmp magnetic [ ] nvrtitor circular de viteza W1. ncazulncarenfurarearotoricestescurtcircuitatsauseracordeazpeoimpedan trifazat simetric, aceste tensiuni electromotoare vor determina apariia unor cureni indui. Prininteraciuneacmpuluimagneticstatoriccuaceticureniindui,vorluanaterefore electromagnetice [ ] care se vor exercita asupra fiecrui conductor rotoric. Acestor fore le corespundeuncupluM,obinutprinnsumareatuturorcuplurilordeterminatedeforelece acioneaz asupra conductoarelor rotorice, care determin punerea n micare a rotorului, cu turaia n, n sensul cmpului nvrtitor statoric. Se observ ca funcionarea mainii asincrone este legat de alunecarea s. Alunecarea reprezint(ntr-unlimbajneacademic)omsuradecalajuluidintrecmpulmagnetic nvrtitor i rotor: s =u-uU (1) unde este viteza de sincronism i este viteza rotorului. Pentru o alunecare cuprins n intervalul [-1, 0], maina asincron se comport ca un generator. Dac alunecarea este n intervalul [0, 1] aceasta este n regim de motor, iar pentru intervalul [1,2] maina este n regim de frn. Interesant este faptul ca pentru o alunecare s=0, maina asincron atinge aa numita vitez de sincronism. Se definete viteza de sincronism ca fiind: 0 =2Ip (2) unde p este numrul de perechi de poli, iar viteza rotorului: 0 = u( -s) (3). Viteza cmpului nvartitor statoric fa de rotor este: 0 = 0 - 0(4). 16 Astfel, funcionarea motorului asincron se bazeaz tocmai pe decalajul dintre viteza cmpuluinvrtitorstatoricivitezarotorului.ntotdeauna,nregimdemotor,turaia rotorului va fi mai mic dect turaia cmpului nvrtitor statoric, deoarece rotorul va ncerca n permanen, prin perechile de poli, s urmreasc polii indui de nfurarea statoric.[6] Pelngconstrucieifuncionare,unaltaspectfoarteimportantlconstitue pornireamotoarelorasincronecurotorulnscurtcircuit.Acestemetodedeporniresunt necesare i mai ales impuse prin lege, deoarece n momentul pornirii, un motor poate absorbi i de pna la 12-14 ori curentul nominal, ceea ce nseamn o putere reactiv mare indus n reea. Legislaia romn n vigoare prevede ca motoarele cu o putere mai mare de 2,2 kW s nu fie pornite direct de la reeaua de alimentare. Exist mai multe metode de pornire pentru motorul asincron trifazat: Pornirea stea-triunghi Pornirea prin soft starter Pornirea prin convertizor Deasemenea,existmaimultemodalitidereglareaturaieimotoruluiasincron, procedeu ce prezint un interes deosebit n acest proiect. Motorul asincron are o caracteristic mecanic dur, fapt pentru care nu poate fi eficient nacionrilelacaresecereoreglareavitezeinlimitelargi.Caracteristicilemecaniceale acionrii cu motor asincron se definesc ca fiind dependena, n regim staionar, dintre viteza unghiular i cuplul dezvoltat la arborele motorului, cnd parametrii de comand ai acionrii au valori constante.

Fig. 3. 1. 3 Caracteristica mecanic natural Din expresia vitezei reale a rotorului n =60I(1-s)p(5)se pot stabili procedeele de reglare a vitezei motorului asincron. Aceste procedee se mpart n dou categorii n funcie de partea motorului la care se acioneaz. Metodele pot fi cu aciune la stator sau cu aciune la rotor.Din prima categorie fac parte urmtoarele metode de reglare a vitezei: 17 -modificarea numrului de perechi de poli -modificarea tensiunii de alimentare i a frecvenei acesteia Din a doua categorie fac parte: -introducereancircuitulrotoricauneitensiunisuplimentaredeaceeaifrecven (rotor bobinat) -variaia rezistenei circuitului rotoric (rotor bobinat) n realizarea proiectului, att pornirea motoarelor ct i comandarea lor s-au realizat cu ajutorul convertizorului static de frecven MICROMASTER 420 de la firma Siemens, prezentat n capitolul anterior. Metodafolositesteometodcuaciunelastatorianumemodificareatensiuniide alimentare i a frecvenei acesteia.Motoarelefolositeauurmtoarelecaracteristicitehniceceseregsescpeplcua indicatoare. Motorul 1 ( motorul principal de acionare a liftului) :Tensiune de alimentare Un=380 VAC3~ n conexiune stea Curent nominal In=1,2 A Putere nominal Pn=0,37 kW Factorul de putere cos = ,2 Gradul de protecie la praf si umiditate IP 44 Cu autorcire prin ventilator Firma productoare Niedermaier Motorul 2 (motorul secundar de acionare a uilor): Tensiune de alimentare Un=380 VAC 3~ n conexiune stea Curent nominal In=0,65 A Putere nominal Pn=0,18 kW Factorul de putere cos = , Gradul de protecie la praf i umiditate IP 44 Cu autorcire prin ventilator Firma productoare Niedermaier Ambele motoare sunt prevzute cu reductoare cu raport de transmisie I=25. 3.2 Programul de control al turaiei cuMICROMASTER 420 Dupcumamprecizatncapitolulanterior,putereanominalaconvertizoruluieste Pn=0,37kW,ceeacenseamncanupotficontrolatenacelaitimpambelemotoare deoarececonvertizorularintranregimdesuprasarcin.Darnsicaracterulaplicaieinu permitecomandareaambelormotoarenacelaitimp,deaceeacomandasevafacepernd prinintermediuladoucontactoare.Deasemeneatrebuierealizatologicdeseleciea motoareloriasensurilorderotaie(logiccevafiasiguratinternprinPLC)deoarece convertizorul are doar trei intrri digitale. Aceste trei intrri se numesc DIN1, DIN2 i DIN3 i vor fi configurate astfel nct de pe intrarea DIN1 se va da comanda ctre ieirile U, V, W rotaiantr-unsens,peDIN2ncellaltsens,iarpeDIN3vaficomandadedecelerare (modificareaturaiei).Convertizorulesteprevzuticuoieiredigital,subformaunui contact liber de potenial. Pe aceasta ieire s-a legat bobina unui releu, releu ce are rolul de a confirma oprirea aciunii convertizorului. Turaia este controlat cu ajutorul frecvenei, iar metoda folosit n acest proiect este meninerearaportuluiU/fconstant.Utilizatorulpoatemodificaturaianprogramulde control,iarconvertizorulfurnizeazautomattensiuneatrifazatnecesar.Alimentarea 18 convertizoruluisefacela230VAC.Practicacestacuprindeopunteredresoareiopunte invertoare. Tensiunea de alimentareeste redresat i apoi este retransformat ntr-o tensiune alternativ,nscuofrecvendiferitdorit,frecvencesepoatestabiliprinprogram. Reglarea se face cu ajutorul caracteristicii U/f=constant prezentat n figura urmtoare. Fig.3. 2. 1 Caracteristica U/f ProgramulsepoatescriedirectcuajutorulbutoanelordepeBOP(BasicOperator Panel)saucuajutorulunuiprogramceruleazpeunPC,programcaresenumete STARTER. Butoanele au urmtoarele funcii prezentate n figura urmtoare: Fig.3. 2. 2 Funciile butoanelor de pe BOP 1- Schimbarea sensului de rotaie al motorului 2- Pornirea convertizorului 3- Oprirea convertizorului 4- Motorjog(acestbutonfacecamotorulsporneascisfuncionezelaofrecven prescris ct timp este apsat) 5- Accesarea parametrilor 6- Descreterea valorilor unor parametri 7- Creterea valorilor unor parametri 8- Buton pentru accesarea unor funcii 19 Programul de control ct i explicaiile de rigoare sunt prezentate mai jos: 1 Acces standard la funciile convertizorului2 Acces extins 3 Acces expert 0Stare Ready 1Punere n funciune rapid 30Setri de fabric 400 V Tensiunea nominal a motorului 1,2 ACurentul nominal al motorului 0,37 kWPuterea nominal a motorului Cos= 0,72Factorul de putere

50 HzFrecvena nominal a tensiunii de alimentare 1380 rot/min Turaia nominal a motorului 0Motor cu autorcire1Motor cu rcire auxiliar Start P0003=2 P0304=400 P0305=1,2 P0307=0,37 P0308=0,72 P0310= 50 P0311=1380 P0335= 0 P0010= 0 20 150 % factorul de funcionare n suprasarcin Selectarea comenzilor pe terminale Fixarea unei frecvene fixe ca referin i codarea binar a celor trei intrri digitale Setarea ieirii pe releuDrive Running Alegerea modului frecven fix Setarea frecvenei de 50 Hz pe DIN1

Setarea frecvenei de -50 Hz pe intrarea DIN2 Setare 0 Hz cnd DIN1 i DIN2 sunt active ]Setare 0 Hz pe DIN3 Setare 30 Hz cnd DIN1 i DIN3 sunt active P0640=150 P0700= 2 P0701= 17 P0702= 17 P0703= 17 P1000= 3 P1001= 50

P1002= -50 P1003= 0 P1004= 0

P1005= 30 P0731=52.2 21 Setare -30 Hz cnd DIN2 i DIN3 sunt active Setare 0 Hz dac toate intrrile sunt active Setarea frecvenei minime 30 Hz Setarea frecvenei maxime 50 Hz Timpul de accelerare de la 0 Hz la 50 Hz(2 s) Timpul de decelerare de la 50 Hz la 0 Hz (1 s) Timpul rapid de decelerare Selectarea modului de control0= caracteristica liniar U/f= constant Sfritul programului de punere n funciune P1006= -30 P1007= 0 P1080= 30 P1082= 50 P1120= 2 P1121= 1

P1135= 1 P1300= 0 P3900= 0 END 22 4.Proiectarea schemei electrice Schemaelectricdeforiceadecomandaufostrealizatentr-unprogramde proiectare folosit la scar larg n industrie, mai ales n rile vestice numit EPLAN Electric P8.Standardulfolositafostcelolandez,NEN-5152.Considerinutilprezentarea programuluiiastandarduluideproiectare,deoareceunealtafolositnuprezintinteres,ci maidegrabprodusulrezultat.Schemaintenioneazsfieovariantdeacionareide automatizare modern utiliznd un PLC i un convertizor de frecven. Aceeai schem putea fi realizat folosind logica clasic a releelor i contactoarelor, ns costurile i echipamentele implicate s-ar fi dublat n cel mai bun caz.

Fig.4. 1 Pagina de gard a proiectului electric Paginadegardcuprindeinformaiidespreproiectant,desprebeneficiar,loculde instalare al proiectului sau instalaiei, dimensiunea proiectului i tipul acestuia. 23 Fig. 4. 2 Sursa de alimentare a PLC-uluinfigurademaisusseprezintsursadealimentareaPLC-ului.Deoareceproiectul estedetipmacroproject,PLC-ulcutoateelementelesalecomponente(surs,procesori carteledeintrare/ieire)iconvertizoruldefrecvensuntnumitemacrouri.Seobservc sursa este alimentat la 230 VAC i furnizeaz 24 Vcc necesari pentru a alimenta procesorul i cartelele.De asemenea un fapt foarte important l reprezint aezarea PLC-ului peo in (in DIN sau aa numita in OMEGA). Este bine stabilit n industrie faptul c pe prima poziie ainei(rack)vastasursadealimentare,peadouapoziieesteCPU-ul,poziiaatreiaeste rezervat unei cartele de conexiune special (n cazul folosirii uneia), iar de pe poziiile 4 n continuare sunt prezente cartelele de intrare/ieire dup cum urmeaz: nti cartelele de intrri analogice, apoi cele de ieiri analogice, intrri digitale i apoi ieiri digitale. Ordinea trebuie respectat cu strictee deoarece este n strns legtur cu adresele fizice ale dispozitivelor i reprezint un standard unanim acceptat.Dinfigursemaipotobservatrecutelngsursnordine:numelePLC-ului(-A), inapecareestemontatsursa(rack0),loculpein(slot1),funciaocupat(source)i cutia de comand ncare segsete (nacest caz aleas de ctre proiectant CC2) i anume CutiadeComand2.Pesurssepoatevedeaclarcodulacesteiaifabricantul.Similar celelaltecomponentealePLC-uluivoraveaacesteatribute,ncontinuarermnnddoar explicarea funcionrii schemelor. 24 Fig. 4. 3 Alimentarea procesorului PLC-ului Procesorul este alimentat la 24 Vcc din sursa de alimentare descris n figura 5.2. Este unCPU-312dinseria300delaSiemens.Programulestestocatpeuncarddememorie(n cazuldefa64kbytes),iarcomunicaiafolositntrePLCicalculatoresteMPI(multi-point injection). Schema electric a fost proiectat cu un CPU-315 2 PN/DP, ns programul a fost optimizat astfel nct s poat rula pe un CPU-312 din motive de minimizare a costurilor. Diferenele nu sunt fundamentale constructiv, ns ca performane i cost CPU-315 ntrece cu mult un CPU- 312. 25 Fig. 4. 4 Conexiunile cartelei de intrri digitale I0 cu perifericele naceastfiguresteprezentatprimacartelpe8bii(dincele4)deintrarei preluareasemnalelordelaechipamenteleperiferice(nacestcazbutoaneilimitatoarede curs). Semnificaia acestora este clar marcat n schem.Pecartelsepoateobservacodulacesteiaprecumiadresainternasignatde proiectant, n acest caz I0, cu biii de la 0 la 7. Principiul este urmtorul: dac pe o intrare a cartelei se sesizeaz 24 Vcc atunci acea intraredevineactiviconformlogiciiinterne,procesorultiecerutinearedeexecutat. Acestprincipiuestevalabilpentrutoatecarteleledeintrare,funcionareafiindsimilar,de aceea voi prezenta n continuare schema electric fr explicaii privind intrrile PLC-ului. 26 Fig. 4. 5 Conexiunile cartelei de intrri digitale I1 cu perifericele Fig. 4. 6 Conexiunile cartelei de intrri digitale I2 cu perifericele naceastcartelseprimescsemnaleledelasenzoriiinductivi(detipNPN)prin intermediul releelor de interfa. 27 Fig. 4. 7 Conexiunile cartelei de intrri digitale I3 cu perifericele Aceast cartel este dedicat senzorilor i elementelor de siguran din cabin.n continuare se prezint schemele de conectare a cartelelor de ieire ale PLC-ului. S-au folosit tot 4 cartele de ieiri digitale notate cu Q0 - Q3 pe 8 bii. Principiul este urmtorul pentrutoateacestecartele:dacadinprogramoieireesteactivlaunmomentdat,peacea ieiresetransmit24Vccctreelementulcomandat(deexempluolampsauobobinde releu).

28 Fig. 4. 8 Conexiunile cartelei de ieiri digitale Q0 Fig. 4. 9 Conexiunile cartelei de ieiri digitale Q1 29 Fig. 4. 10Conexiunile cartelei de ieiri digitale Q2 Fig. 4. 11 Conexiunile cartelei de ieiri digitale Q3 30 Fig 4. 12 Schema de for a proiectului nschemadeforseregsescceledoumotoare,contactoareleacestora, dispozitivele de protecie a motoarelor la suprasarcin i scurtcircuit, precum i elementul de control (convertizorul). Aceste dispozitive (fr motoare) se afl ntr-o cutie separat numit CC1(CutiedeComand1).Sepoateobservacmotoarelesuntlegatenstea.Nucredc schemaprezintvreodificultatensexistprevzutunlucruinteresantianumeunreleu pentruaconfirmadacs-aatinsvaloarea0Hz.Acestreleumpiediccomutareabrusca contactoareloriasigurooprirelinamotoareloriimplicitaangrenajului.Schemade conectareestesimpl.Bobinaacestuiaestealimentatcuajutorulieiriidigitalesubforma unui contact liber de potenial al convertizorului. Aceast ieire rmne activ ct timp nu s-a ajunslavaloarea0Hz.Dupces-aatinsaceastvaloare,contactulieiriicomut,dnd semnaluldepermisiepentrucomutareacontactoarelor.Aceastieireafostsetatn programul de control, n capitolul 3. 4.1 Elaborarea de rapoarte privind dispozitivele i PLC-ul MaisusaufostprezentateschemeledecomandideforrealizatenEplan. Folosirea PLC-ului i a convertizorului de frecven a uurat foarte mult realizarea schemei, dup cum se poate observa. Programul poate furniza foarte multerapoarte privind schemele decablaj,echipamentelefolosite,intrrileiieirilePLC-ului,iruriledeclemeetc.n continuare voi prezenta ilustrativ doar cteva dintre rapoarte legate de intrrile i ieiriledin PLC i lista de dispozitive folosite. 31 Fig.4. 1.1 Raport materiale utilizate Fig. 4. 1. 2 Raport materiale utilizate 32 Fig. 4. 1. 3 Raport materiale utilizate 33 Fig.4.1.4Raportmaterialeutilizate Fig. 4. 1. 5 Diagrama intrri/ ieiri a PLC-ului 34 Fig.4. 1. 6 Diagrama de intrri/ieiri a PLC-ului Fig. 4. 1. 7 Diagrama de intrri/ieiri a PLC-ului 35 4.2 Necesar de materiale, costul lucrrii i proiectarea cutiei naceastschemelectricaccentulafostpuspesimplitateiclaritate.Datorit logiciicomplexeaprogramuluiparteaelectricafostmultuurat,astfelreducndu-se considerabil i costurile. Pentru a ilustra acest aspect am realizat o list cu materialele folosite i preurile aproximative de la furnizorii actuali. ProdusDate tehniceProductorCantitatePre () Motor asincron trifazat cu rotor n scurtcircuit 400VAC3~, 400, 1,2 A, 0,37 kW Niedermayer1300 Motor asincron trifazat cu rotor n scurtcircuit 400VAC3~, 400, 0,5 A, 0,18 kW Niedermayer1200 Micromaster 420 0,37 kWSiemens1150 CPU 312 cu surs Cod: 6ES7-307 1EA00-0AA0 Siemens1260 Cartele DI/DOCod: 6ES7-307-1BH01-0AB0 Siemens4714 ContactorBobin 230VAC, 1 NO, 1 NC auxiliare Telemecanique260 ntreruptoare protecie suprasarcin i scurtcircuit motoare 10 A, 0,8 A curent maxim reglabil, Uimp=6kV Siemens2126 ntreruptor automat 230 V, 10 AHager15,5 Releu intermediar Bobin la 24Vcc, 1 NO,1 NC, auxiliare Telemecanique13162,5 ButonContact NOMoeller1060 Buton siguranContact NCMoeller114 Lamp semnalizare 24 VccMoeller515 Senzor opticWelon WE-M3D300 mm (NPN) Highly Electric Co., Ltd. 270 Senzor inductiv(NPN), 3-5 mmHighly Electric Co., Ltd. 8304 Limitatori curs cu rol 1 NO, 1 NCMoeller448 ir de cleme1,5 mm`Wago6036 Coliere pentru cablu --22 Pini sertizare1,5 mm`-11 Pini sertizare2,5 mm`-12 36 Conductor multifilar MYF, 2,5 mm`, maio ROMCAB20m6 Conductor multifilar MYF, 1,5 mm`, negiu ROMCAB200m50 TOTAL: 2586 Dacluamnconsiderareimuncadepus(manopera)nvedereaautomatizrii, lucrarea s-ar ridica lavaloarea aproximativ de 5000. Privind strict automatizarea lucrarea costmaiieftindectpreulmediu,ipropuneosoluiemodern.Preulestimatpentru aceeai lucrare ns executat cu echipamente electromecanice ar fi probabil triplu. Un aspect interesant i deseori omis este proiectarea cutiei de comand. n acest caz a fostnevoiededoucutiidecomand,unaceconineparteadefor,butoanele,lmpilede semnalizareiechipamenteleelectromecanice,iarceade-adouacutieconineechipamentul de control. Pentru a doua cutie am folosit un stand experimental. Cutiadecomandpropriuzisseproiecteaznfelulurmtor:semsoarnlimea celuimaimaredispozitivpentruasedeterminanlimeaminimapoiseadaugnc20%dinaceastapentruadeterminaonlimeoptim.Cutiasecomandspecificndlungimea, limeainlimeaastfelnctvolumulcutieisfiecorespunztor.Dupuncalcul asemntor Cutia de Comand 1 are o nlime de 0,25 m. Lungimea este de 0,8 m iar limea de 0,6 m, ceea ce nseamn un volum de 0,12 m. 37 5.Monitorizarea,achiziiadatelordinsistemcuajutorul programuluiWinCCicomandainstalaieidirectdepe PC 5.1 Sisteme SCADA i interfaa WinCC Considerndmultiplele procese tehnologice i diversitatea lor n cazul unei uzine de exemplu, se pune problema administrrii acestora.ntr-o abordare clasic, acest lucru s-ar fi fcut prin amplasarea n punctele cheie a unor instrumente de msur i formarea unor echipe deteren.Echipeledetereneraumenitesciteascvalorileinstrumenteloramplasaten locaiile ce se doreau a fi monitorizate sau s fac msurtori cu aparate de msur portabile, scomunicevalorilecititepersoanelorresponsabiledeadministrareisexecuteoperaiile cerute de acetia. Comunicarea valorilor citite ctre administratori, precum i n sens invers se fcea ori printelefon,oriprinstaiideemisie-recepie.Procedeulerafoartencetinecesitapersonal suplimentar (chiar i mijloc de transport pentru deplasrile mai lungi), dat fiind necesitatea deplasrii ntre diferitele puncte de msur, respectiv elemente de execuie.Pentrueficientizareacitiriivaloriloriaefecturiiunoroperaiiladistans-au introdus metodologiile de telemsurtori, respectiv comand la distan. Acest lucru a devenit posibildatoritdezvoltriiiscderiipreuluilainstrumenteledigitale,precumia disponibilitii mijloacelor moderne de comunicaii. Fig. 5. 1. 1Exemplu simplu de implementare a unui sistem SCADA. Pedealtparte,echipamenteledecalculdevenindtotmaiperformanteitotmai ieftine, au fost dezvoltate aplicaii de simulare i proiectare ale reelelor.Aceste instrumente auoferitunsprijinpentruadministrareareelelor,aupututfianalizatesituaiiconform scenariului "ce se ntmpl, dac. 38 Deasemeneaprogrameledesimularepotajutanminimizareanumruluide instrumentedemsurarenecesarepentruareflectastareageneralaprocesuluitehnologic sau a echipamentelor.SistemeleSCADA(figura5.1.1)s-aurealizatpentruafacefacerinelordescrise anterior. Denumirea este prescurtarea de la "Supervisory Control And Data Acquisition".Odatces-aimplementatunsistemSCADA,operaiilepotfimonitorizatei controlate. Deoarece SCADA este centrul declanrii, transmiterii i a distribuiei de operaii, toiceicarefolosescinformaiilesistemuluipotbeneficiadeovederedeansamblua amplasamentului, instalarea i funcionarea sistemului. SistemeleSCADAsuntalctuitedincomponentedenaturdiferit,acesteafiind conectate ntre ele.n continuare, vor fi enumerate principalele componente dup natura lor, urmnd s se discute rolul acestora:-componentedemsurare(ncazulreelelordetransportidistribuiefluidese msoarpresiunea,temperaturaidebitul,iarpentrureeleelectricesemsoartensiunea, curentul i frecvena); -componente de acionare i automatizare (exemple pentru reele de transport i/sau distribuie de fluide: valve i robinete comandate, pompe prevzute cu comand, etc.; pentru reele electrice: comutatoare, ntreruptoare, disjunctoare comandate); -componentehardware(calculatoare,imprimante,plottere,monitoare,afiaje sinoptice,moduledeconducereaproceselorinteligente,moduledecomandculogic programat, uniti de stocare (discuri i/sau benzi magnetice), etc.); -componentesoftware(sistemedeoperare(detimpreal,saunu),sistemede culegere a datelor, sisteme degestionare a bazelor de date, programe desimulare, programe de comunicaii, programe de arhivare/restaurare a datelor); -componente de comunicaii . Comunicaiile se pot efectua pe diferite ci:-reele LAN; -linii telefonice (nchiriate sau proprietate privat);-linii telefonice, modemuri; -mijloace de comunicaii radio terestre;-staii de emisie-recepie, relee de transmisie;-mijloace de comunicaii prin satelii;-staii de emisie-recepie satelii. Componentele de msurare pot fi traductori simpli conectai la o unitate de conversie analog-digital,saupotfiinstrumentedemsurcuieiredigital.Valoareadigitala msurtoriisepreiadectreuncontrollerdeteletransmisie(RTU=remoteterminalunit), careevalueazrezultatulmsurtorii(sefaceoverificaredencadrarentrelimitelede msurareprestabilite),pentruunelecazuriobinuiteiniiazefectuareaunorcomenzii comunic rezultatele msurtorii ctre sistemul central de prelucrare.Componenteledeacionareiautomatizaresuntconectatelaunitileterminalede teletransmisie RTU sau la automatele programabile(PLC), care pe baza rezultatelor evalurii, saupebazacomenzilorsositedelasistemulcentraldeprelucrarecomandefectuareaunor operaii. De remarcat c RTU-urile sunt module decizionale locale, ce pot iniia unele operaii critice sau de rutin.Componentelehardwareofersuportuldeprelucrare,stocare,introducere,afiarei trasaresauimprimareadatelor.PentrusistemeleSCADAsefolosescdiverseechipamente, rolul fiecruia este bine determinat.Trebuiereinutnsfaptul,cdinconsiderentedesiguranseobinuietefolosirea unor elemente redundante pentru a preveni pierderea datelor sau ntreruperea funcionrii. 39 Unelecomponentehardwaresuntspeciale,deexempluafiajelesinopticesuntde construcie special, acestea trebuie s ofere o vedere de ansamblu asupra dispunerii reelei. De obicei, sistemul trebuie s ofere disponibilitate total (365 de zile din 365 i 24 de oredin24),dinaceastcauztoatecomponentelecriticetrebuiesfiedecalitate corespunztoare acestei cerine.Componentelesoftwareoferpedeopartesuportpentruprelucrare(sistemede operare, medii de rulare a programelor i de dezvoltare), iar pe de alt parte asigur mijloace de urmrire, vizualizare, prelucrare a datelor.Pe baza unor prelucrri, unele dintre aceste componente pot iniia operaii fizice, cum arficomandareaunorelementedeacionareiautomatizare.Totaicitrebuiemenionatei programele de comunicaii, care pe lng suportul electronic de comunicare asigur legturile ntre diferitele elemente ale sistemului.UnadintrecomponentelecelemaiimportantealesistemelorSCADAsuntsistemele de gestiune a bazelor de date (SGBD), trebuie s existe o baz de date de timp real pentru a putea nregistra valorile momentane, care asigur suportul unor prelucrri de timp real pe de oparte,iarpedealtparteacestedatesevornregistrapentruanalizeulterioarenbazede date convenionale.Componenteledecomunicaiiofermijloacelefizicedelegturidintrecomponente. ntrediferiteleelementepotexistadiferitemijloacedecomunicaii,deexemplusistemul centraldeprelucrarevafialctuitdinechipamentecesuntconectatentreeleprinLAN(n condiiilencareacesteasuntdispusentr-unsediucentral),darlegturadintresistemul centraldeprelucrareielementeleamplasateladistan(componentedemsurare, componente de acionare i automatizare, echipamente decizionale locale) se va face prin alte mijloace de comunicaii: linii telefonice (nchiriate sau proprietare), mijloace de comunicaii radioterestre,mijloacedecomunicaiiprinsatelii.Trebuiemenionatcpentrusistemul centraldeprelucraresevafolosiunsistemdeoperarentimpreal,carespoatoferi serviciile necesare pentru timp de rspuns rapid. Fig. 5.1.2Comunicaia dintre sistemul central de prelucrare (server) si periferice. Desprealegereamijloacelordecomunicaii,trebuiemenionatcopiuneapentru LAN este justificat doar pentru comunicaii pe distane mici ntre echipamentele de conectat, 40 modemurile se pot justifica pentru distane medii sau mari n cazul n care este disponibil cte un capt de linie telefonic pentru fiecare punct din care se dorete transmisie de date, staiile radioterestresuntoopiunepentrucomunicareacupunctecudispersieteritorialmare,iar comunicaiile prin satelit pentru puncte la distan foarte mare.Deoarececomunicaiileasigurfluxuldedatevitalalsistemului,sevorfolosi mijloaceredundantedecomunicaii,pentruaprentmpinacdereaparialsautotala sistemului.CerinelepentrusistemulSCADAicomponentelesalesuntmultiple,ceamai importantdintreeleestedeschiderea.Deschidereaunuisistemestenparteacovritoare asiguratderespectareaunorstandarde.(Trebuiensmenionatcexistiimplementri, care nu respect aceast cerin, s-au elaborat sisteme proprietar, care ns nu ofer interfee de conectare cu alte aplicaii). Menireadeschideriiesteposibilitateaconlucrriicualtesistemecumarfide exemplu sistemul informatic al ntreprinderii, sistemul programelor de proiectare, sistemul de facturare a consumurilor, staii de lucru LAN/WAN, sisteme de comand distribuite, sisteme deconducereafabricaiei,sistemedemodelareaproceselor,sistemedeoptimizare,etc.,i posibilitatea extinderii funcionalitii.Deschidereatrebuiesfieprezentattdinpunctdevederehardware(platforme hardwarediferite),software(sistemedeoperarediferiteicodportabil),comunicaii,cti dinpunctdevederealadministrriidatelor(cumarfideexemplu,respectareastandardelor (SAG)SQLAccesGroup)ialaplicaiilor(posibilitideinterfaareisuportoferitpentru alte programe). Pentru a satisface aceast cerin n cazurile concrete s-a optat n majoritatea cazurilor pentru arhitectura deschis "client-server".Adouacerinimportantesteadaptabilitatea:posibilitateadeaconfigura componentele conform cerinelor concrete, chiar n cazul n care aceste cerine se modific pe parcursuldurateideviaasistemului;posibilitateadeaconectanoiechipamentesau programe la sistemul existent.Punerealadispoziieadatelornecesarentimputilesteunaltdezideratfoarte important,astfelpotfiluatemsuriutile(ideasemeneantimputil),carearprovoca eventual accidente sau pur i simplu reclamaii din partea unor clieni.Securitatea i siguranadatelor este de asemenea foarte important, ptrunderea unor intruinedoriinsistempotduceladezvluireaunorinformaiidefirmconfidenialesau chiarlaefectuareadecomenzidectreintrui,cepotprovocadisfuncionalitigraven sistem.De asemenea, este necesar punerea la punct a unui sistem de arhivare, ca datele odat nregistratespoatficonsultateiulteriornvedereaunoranalize.Astfel,datelecares-au arhivat pot fi terse, acest lucru oferind spaiu de stocare eliberat pentru sistem.Dateleachiziionatesfienecesareictmaipuineposibil,casistemulsnufie suprancrcat cu date inutile. n acelai timp, datele s reflecte ct mai exact starea reelei, iar sistemul s poat oferi o imagine ct mai complet asupra strilor, evenimentelor din reea. n aceeai ordine de idei, datele oferite de sistem trebuie s fie conforme cu normele ireglementrilenvigoare.Sistemultrebuiesofereposibilitateadepistriirapidea defeciunilor din reea, precum i a localizrii ct mai exacte ale acestora.Deasemenea,trebuiespoatoferitoatedatelereferitoarelaposibileleelemente implicate n remedierea defeciunii.S ofere o interfa prietenoas cu utilizatorii ,elementele cu funcii similare sau ce se refer la lucruri similare s fie grupate.Sofereodisponibilitateridicat,aceastcondiiesepoaterealizaprincomponena modularielementeredundante,precumiincludereadeposibilitideautotest,izolarei ocolire a modulelor defecte. 41 5.2 Simatic WinCC WinCCdelaSimaticesteunsistemscalabildevizualizareaproceselorcufuncii avansatedemonitorizareicontrolaproceselorautomatizate.Eloferfuncionaliti SCADAcompletesubWindowspentrutoatesectoarele:delasingle-userpnlasisteme distribuite multi-user, cu servere redundante i soluii de aplicaii web. PachetulWinCCincludeaplicaiisoftwarecarescorespundpractictuturor cerinelor unui sistem SCADA enumerate anterior i nu numai. Datorit diversitii destul de mariaaplicaiilorinclusenpachet,levoienumeradoarpecelemaiimportanteides utilizate: WinCC/Serverpentruexpandareasoluiilorsingle-usernsistemeclient/server puternice (distribuite) cu pana la 12 servere WinCC redundante si 32 de clieni. WinCC/CentralArchiveServer(CAS)pentrucentralizarea,stocareaiarhivarea datelor cu pn la 120000 tag-uri bazat pe Microsoft SQL Server.WinCC/DataMonitorpentruafiarea,analizarea,evaluareaidistribuireastrilor proceselorcurentectiadatelortrecutedejanarhiv(valorimsurate,alarme,datede utilizator, s.a.). . Fig. 5.2.1 Privire de ansamblu asupra componentelor pachetului WinCC. WinCC/WebNavigatorofercapabilitateadeaoperaimonitorizaproceseleprin intermediulinternetuluiiabrowser-uluiwebfrafinecesarmodificareaproiectului WinCCiniial.Deasemeneamonitorizareasaucomandaprinintermediulacestuipachetse poate face i cu ajutorul dispozitivelor mobile (telefon mobil, PDA). 42 WinCC/ConnectivityPackpermitealtoraplicaiisaccesezearhiveleWinCCprin intermediultehnologiilorOPCHDAsauWinCCOLE-DB,sausaccesezevalorilecurente prinOPC.Prinintermediulacestuipachetoricecalculatorcefolosetesistemuldeoperare Windowspoateficonfiguratsafuncionezecaostaiedeanalizaframaiaveainstalati WinCC. WinCC/ProAgent permite diagnosticarea rapid a erorilor de proces. WinCC/Redundancymretedisponibilitateasistemuluiprinintermediulstaiilor WinCC redundante care se monitorizeaz una pe alta, asigurnd astfel operabilitatea continua a sistemului (figura 4.6). Fig.5.2.2Principiul tehnologiei WinCC/Redundancy. Pentru a dezvolta i configura un proiect, exist editori speciali ce pot fi accesai din WinCC Explorer. Cu fiecare editor este configurat un subsistem specific din WinCC. Principalele subsisteme din WinCC sunt: -sistemul grafic: pentru editarea screen-urilor este utilizat Graphics Designer; -sistemul alarm: editorul utilizat pentru configurarea alarmelor este numit Alarm Logging; -sistemul de arhivare: editorul ce specifica datele ce trebuiesc arhivate este numit Tag Logging; -sistemul de rapoarte: editorul ce creeaz rapoarte ale procesului este numit Report Designer 5.3 Realizarea aplicaiei n WinCC Dupcumamprezentatnsubcapitoleleanterioare,WinCCesteunprogramde editoaredefapt.DacapentruprogramuldeproiectareaschemelorelectriceEPLANnuam consideratnecesardescriereaprogramului,pentruWinCCacestfaptareoimportanmult mai mare deoarece esteun program de tip SCADA foarte utilizat si necesar pentru inginerii 43 automatiti. De aceea n continuare voi prezenta pe scurt modul de realizare a unui proiect i mai pe larg apoi monitorizarea instalaiei realizate. Pentru a realiza un nou proiect n WinCC din meniul File =>New vom deschide noul proiect. Fig.5.3.1 Alegerea tipului de proiect

DmclickpeOKiarpeecranvaapareofereastrncareputemdanumele proiectului i locul n care l salvm. Fig. 5.3.2 Denumirea proiectului Dnd click pe Create vom avea noul proiect n care va conine deja toate funciile pe care le are programul WinCC. PentruaputeafacelegturacuprogramulSimaticS7trebuierealizatunprotocolde comunicaieiaracestlucruserealizeazaAdd New Driver => selectam Simatic S7 Protocol Suite.chn. ca n figura de mai jos. Fig.5.3.3 Alegerea suitei S7 nmeniulTagManagement,laSimaticS7ProtocolSuitevomaveaposibilitilede comunicare, de exemplu: Profibus, TCP/IP, Ethernet sau MPI. Noi vom selectacomunicaprin MPI .Vom da click dreapta pe MPI i vom selecta System Parameter ca in figura de mai jos. Fig.5.3.4 Alegerea protocolului de comunicaie44 PentruaputeafacelegturacuprogramulSimaticS7trebuierealizatunprotocolde comunicaieiaracestlucruserealizeazastfel:clickdreaptapeNewTagManagement=> Add New Driver => selectam Simatic S7 Protocol Suite.chn. ca n figura de mai jos.Fig.5.3.3 Alegerea suitei S7 nmeniulTagManagement,laSimaticS7ProtocolSuitevomaveaposibilitilede re, de exemplu: Profibus, TCP/IP, Ethernet sau MPI. Noi vom selectacomunicaprin MPI .Vom da click dreapta pe MPI i vom selecta System Parameter ca in figura de mai Fig.5.3.4 Alegerea protocolului de comunicaiePentruaputeafacelegturacuprogramulSimaticS7trebuierealizatunprotocolde stfel:clickdreaptapeNewTagManagement=> Add New Driver => selectam Simatic S7 Protocol Suite.chn. ca n figura de mai jos. nmeniulTagManagement,laSimaticS7ProtocolSuitevomaveaposibilitilede re, de exemplu: Profibus, TCP/IP, Ethernet sau MPI. Noi vom selectacomunicaia prin MPI .Vom da click dreapta pe MPI i vom selecta System Parameter ca in figura de mai Fig.5.3.4 Alegerea protocolului de comunicaie 45 Se seteaz PC Adapter (MPI) ca i cale de comunicaie ntre PLC i calculator iar apoi serealizeazonouconexiunedndclickdreaptapeMPIdinSimaticS7ProtocolSuitei selectnd New Drive Conection iar la proprieti vom seta adresaPLC-ul i slotul pe care se afl. Fig.5.3.5 Setarea parametrilor comunicaiei Dup ce am terminat de realizat noua conexiune, pentru o gestionare mai uoar a tag-urilor pe care urmeaz s le realizm putem s facem mai multe grupuri de tag-uri dnd click dreaptapeNewDriveConection=>NewGroupidenumimfiecaregrupnparte.De asemeneafiecruigrupiputemalocaunnumrdetag-uri.Fiecaretagfacelegturacuun bit care este definit n programul Simatic Manager n data block. 46 Fig.5.3.6 Crearea unui grup de tag-uri Trebuiesaselectmdeasemeneaitipuldedatepecarelaretag-ulrespectivn programul Simatic S7 Manager. Trebuie totodat sa menionm i adresa acelui bit din DB. Fig.5.3.7 Crearea unui tag binar Dupceamterminatdedefinittoategrupurilepecarelefolosimitag-uri corespunztoarefiecruigrupnparteputemsselectmdesenulpecaredorimsalucrm. AcestlucruserealizeazselectndGraphicsDesignerisecreeazonoufereastrde reprezentare a procesului. 47 Fig. 5.3.8 Intrarea n editorul grafic nfereastrputemselectaobiecteledinlibrriaWinCC-uluisauputemsaimportm diferite poze. Fig.5.3.9 Selectarea obiectelor din librrii

ncadrulaplicaieiamfolositdougrupuridetag-uri,deintrarerespectivde ieire.Pentruaputeafaceacestlucruamfolositprogramuldezvoltatdectrecolegamea. Acestlucruafostnecesardeoarece,aplicaiasebazeazpefolosireaunorregitriinterniai PLC-uluinWinCCpentruafacenitereplicialeintrriloracestuia,replicicendeplinesc aceleai funcii ca i intrrile fizice ale PLC-ului. Lum un exemplu de program foarte simplu cum ar fi aprinderea unei lmpi cu ajutorul unui buton. 48

Fig. 5.3.10 Program simplu n Step 7 PentruaputeamonitorizaacestexemplufoartesimplutrebuiecaintrrileI0.0iI0.1sfiedublate n program astfel nct WinCC-ul s poat lucra n paralel cu ele. Dup realizarea acestei operaii programul va arta ca n figura urmtoare. Fig. 5.3.11 Program n Step 7 cu regitri interni pentru WinCC Voi prezenta n continuare proiectul realizat, ilustrnd tipul de comunicaie, grupurile detag-uri,tag-urileexternerespectivceleinterne,precumiaplicaiagrafic.Simularea funcionrii instalaiei va fi prezentat de pe un laptop n timpul susinerii proiectului. 49 Fig. 5.3.12 Conexiune de tip MPI ntre PLC i SCADA Proiectul conine att tag-uri externe ct i interne. Cele interne au fost folosite pentru a simula micarea cabinei, iar acest lucru se poate face ntr-un editor al WinCC numit Global Script. Practic se scrie un script ntr-un limbaj apropiat de limbajul C care realizeaz micarea unor anumite elemente n funcie de condiiile impuse. Lista de taguri externe este prezentat mai jos n figura urmtoare: Fig.5.3.13 Lista tag-urilor externe de intrare 50 Fig.5.3.14 Lista tag-urilor externe de ieire Urmtorul editor foarte important este Graphics Designer, editorul n care se deseneaz aplicaia.AceastasepoatesimulanGraphicsRuntime.Aplicaiagraficncearcsimite fidel instalaia real att ca aspect ct i ca funcionare. Fig.5.3.15 Aplicaia grafic n WinCC 51 6.Concluzii Lucrareadefaaavutcascoprealizareaunuiproiectmulti-disciplinarcares presupun nvarea de lucruri noi dar i aprofundarea unor lucruri deja nvate. Pe parcursul pregtiriiproiectuluiauaprutdiversedificultimecaniceielectricecarensaufost depite.Deiesteunproiectrelativmic(spremediu)cudoar52deintrriiieiriam ncercat s respect normele europene de proiectare, ct i legislaia n vigoare. Accentul a fost pusperealizareapractic,deaceeaampreferatclarificareaunornoiuniteoretice(cade exemplu funcionarea dispozitivelor) la nivel de fenomen fizic n dauna teoriei matematice.nceeaceprivetesoluiatehnicprezentataceastaafostaleasdeoareceestecea mai apropiat de un ascensor real. Am mai gsit o soluie viabil care ar fi redus o parte din senzorinsarficrescutefortuldeprogramare.nlocssemontezesenzoriinductivila fiecarenivel,s-arfipututmontadoisenzoriinductivipecabinaliftuluiresponsabiliide ncetinirea acestuia ct i de oprirea la punct fix. Din punct de vedere didactic este o soluie multmaibun,nsdinmotivedesiguran(pecareamncercatslerespectm)aceast soluie nu ar fi fost cea mai bun n cazul unui defect. Dup cum se observ accentul a fost pus pe automatizarea sistemului i am ncercat s prezint unele programe i dispozitive folosite de ctre inginerii automatiti. Caicost,automatizareaestemultmaiieftindectunaclasiccurelee,deoarece accentulsepunemaimultpeprogramareasoftware,reducndnumrulderelee electromecanice i conductoare necesare cu aproape 80%. S-aurespectatnormeledeproiectarestipulatenNEN-5152privinddimensionarea instalaieielectrice(cutiadecomand,conductoarele,motoarele,dispozitivele electromecanice, elementele de siguran). Cerineleimpuse(construciamecanicamachetei,realizareacutieidecomandia instalaieielectrice,programareaPLC-uluipentruofuncionareoptim,realizareaunei aplicaiei de tip SCADA )au fost ndeplinite n proporie de 100%. 52 7.Bibliografie 1.http://www.atelierulelectric.ro2.Micromaster 420 (0,12-11 kW) datasheet 3.Echipamente Electrice, Popescu L. , volumul II, Ed. Alma Mater, Sibiu, 2008 4.http://www.scritube.com 5.Mainidecurentalternativnsistemeledeacionri,TeodoruE.,GoguM., Fundaia Cultural Renaterea Romn, Iai, 1997 6.http://www.siemens.com 7.http://em.ucv.ro/ 8.http://www.leerstofnet.nlplatformadee-learningafirmeiAlewijnseTraining Center Romnia 9.Echipamenteistructuridereglareautomat,I.Olah,L.Mastacan,C.Lazar. Universitatea Tehnic, 1998, Iasi. 10. L. Mastacan, cursul de Senzori i traductoare11. M. Roi, cursul de Controlul scalar al acionrilor electrice 53 Anex 1: Deviz Lucrare

54 55