Functii de Reglare Si Comanda Intr-o Hidrocentrala
-
Upload
cristian-stamatescu -
Category
Documents
-
view
22 -
download
4
description
Transcript of Functii de Reglare Si Comanda Intr-o Hidrocentrala
Stamatescu Andrei-Cristian Informatică aplicată în energetică
Funcții de reglare și comandă într-o hidrocentrală
Reglarea vitezei hidroagregatelor
Reglarea vitezei agregatelor energetice, prezintă numeroase aspecte legate de:
-perioada de lucru a agregatului (pornire, mers în sarcină, oprire normală sau de avarie);
-modul de funcţionare (izolat sau în paralel);
-rolul jucat în cadrul sistemului electroenergetic în ceea ce priveşte menţinerea în limite
prestabilite a frecvenţei;
-asigurarea unui regim economic de funcţionare şi exploatarea optimă a sursei de energie
primară;
-protecţie contra ambalării la aruncări de sarcină.
In fig 1 se prezintă, dependenţa cuplului mecanic al unei turbine nereglate față de turație, la
deschidere x= const. și respectiv, faţă de deschidere, la turație Ω=const.
Fig 1. Dependența cuplu-turație la μ=ct. (a) și cuplu-deschidere la ω=ct. (b)
z
Fig.2. Definirea regimurilor staționare Fig.3. Regimul tranzitoriu la variația C
Stamatescu Andrei-Cristian Informatică aplicată în energetică
Să presupunem că deschiderea rămâne constantă și că valoarea cuplului electric rezistent
scade de la Ce0 la Ce
1. Cele două regimuri staționare vor fi definite considerând caracteristica
cuplu-turație coresăunzătoare deschiderii date (fig.2). În fig. 3 se prezintă calitativ regimul
tranzitoriu care conduce la stabilirea noii stări de echilibru In care Cm= Ce1 și scoate în
evidență faptul că, în mod natural, turaţia se adaptează perturbaţiei reprezentată de cuplul
rezistent. Esenţial este însă aspectul cantitativ al acestor caracteristici. Astfel, datorită valorii
mari a pantei μ a caracteristicii statice (fig. 2) care, în unităţi relative este de 1,9 -2,7, chiar la
o variaţie redusă a cuplului rezistent, se înregistrează o abatere inadmisibilă a turaţiei (și
implicit frecvenţei) din noul regim staţionar în raport cu valoarea iniţială.
Pe de altă parte, durata regimului tranzitoriu succesiv perturbaţiei are o valoare importantă,
ceea ce constituie un alt dezavantaj al funcţionării unei turbine fără regulator de viteză.
Fig.4. Schema de principiu a sistemului de reglare a vitezei
Se impune deci prezenţa unui regulator automat de viteză (RAV), a cărui sarcină este de a
adapta în permanenţă valoarea cuplului mecanic în raport cu cel rezistent, prin modificarea
adecvată a deschiderii sistemului de admisie, în condiţiile unui regim tranzitoriu convenabil.
În fig. 4 se prezintă schema bloc generală a sistemului de reglare a vitezei. Această schemă
pune în evidență componența de principiu RAV (dispozitiv de schimbare a turaţiei - DST,
amplificator -A, traductor de turaţie - M), precum şi mărimile perturbatoare, reprezentate de
cuplul electromagnetic rezistent Ce şi căderea H.
Mărimea de execuţie a sistemului de reglare a vitezei diferă în funcţie de tipul turbinei şi va
fi în continuare specificată prin termenul generic de deschidere. În general, caracteristica de
reglaj asigurată de RAV poate fi statică (cu eroare staţionară) sau astatică (fără eroare
staţionară).
Deoarece RAV acţionează asupra deschiderii x, regimul tranzitoriu poate fi privit ca o
succesiune discretă de regimuri intermediare, care corespund fiecare unei anumite
caracteristici Cm = f(Ω) cu x=const. Rezultă astfel imagini ale excursiei punctului de
funcţionare în regim tranzitoriu, de genul celor prezentate în fig.5. Cele două grafice
evidenţiază existenţa unui regim tranzitoriu de tip oscilant, caracterizat printr-o anumită
suprareglare:
s= (100(Ωmax-Ω1)/Ω1) [%]
Stamatescu Andrei-Cristian Informatică aplicată în energetică
Fig.5. Procesul de reglare cu RAV cu caracteristică statică (a) și respectiv astatică(b)
Caracteristicile de regim staţionar corespunzătoare celor două tipuri de reglaj - static şi
astatic sunt prezentate în figura 6.
Fig.6. Caracteristici de regim staționar (1-statică, 2-astatică)
Aceste caracteristici sunt reprezentate de regulă în unităţi relative în sistemul de axe Ω-Pe,
echivalent cu sistemul de axe Ω-Ce, având în vedere relaţia de dependenţă Pe=CeΩ.
Valorile uzuale ale gradului de statism sunt cuprinse în gama 1-4%. Se poate spune deci, că
regulatorul de viteză corectează panta naturală a caracteristicii turaţie-cuplu a turbinei astfel
încât , în regim staţionar, frecvenţa să se menţină în limitele admisibile (reglaj static) sau să
se menţină constantă (reglaj astatic), la variaţiile mărimilor perturbatoare.
De menţionat faptul că poziţia caracteristicii se stabileşte prin valoarea mărimii de consemn
i0 (fig.4), introdusă prin intermediul DST. Creşterea valorii de consemn determină deplasarea
caracteristicii în sus, paralelă cu ea însăşi (1’ în fig. 6). Rezultă de aici că frecvenţa se poate
menţine fixă chiar în cazul unui reglaj static, cu condiţia ca i0 să fie modificat în mod adecvat.
Stamatescu Andrei-Cristian Informatică aplicată în energetică
Cu aceste elemente precizate, se poate trece acum la analiza funcţiei RAV în cazul cel mai
des întâlnit în practică, al funcţionării agregatelor turbină - generator în paralel în cadrul unui
sistem energetic modem. În această analiză trebuie ţinut cont de următoarele:
a) frecvenţa în cadrul sistemului energetic are o valoare unică, datorită faptului că
generatoarele lucrând în paralel sunt maşini electrice sincrone;
b) variaţiile consumului raportate la scara întregului sistem sunt în mod normal lente şi sunt
preluate, cel puţin teoretic, de toate agregatele;
c) puterea fiecărui agregat este mult mai mică decât suma puterilor celorlalte agregate cu care
funcţionează în paralel.
Ca urmare, viteza unui agregat oarecare este impusă prin valoarea frecvenţei stabilite în
cadrul sistemului, rolul RAV fiind acela de a fixa participarea agregatului la acoperirea
consumului total de putere. RAV reglează deci în acest caz puterea şi nu viteza. Pe de altă
parte, conform teoriei funcţionării sistemelor de reglare automată cuplate rigid la ieşire, se
ştie că o repartizare bine determinată a perturbaţiei (consumului) între grupuri, presupune
înzestrarea acestora cu regulatoare care să conducă la caracteristici cu statism diferit de zero
în raport cu perturbaţia.
Din punct de vedere constructiv, există o mare varietate de tipuri de regulatoare de viteză.
Având în vedere puterea importantă cerută la ieşire, necesară pentru acţionarea sistemului de
admisie, regulatoarele de viteză conţin, de regulă, în partea finală, elemente de amplificare
hidraulice.
Partea de măsură şi reacţiile interne sunt fie mecanice, fie electrice. Ca urmare, RAV pot fi
clasificate într-un mod foarte general în regulatoare mecanohidraulice şi regulatoare
electrohidraulice. In funcţie de tipul turbinei, respectiv în funcţie de numărul organelor de
reglare, regulatorul de viteză poate fi cu o singură mărime de comandă (turbina Francis) sau
cu două mărimi de comandă (turbine Kaplan sau Pelton).
Primele variante de regulatoare de viteză au fost de tip mecanohidraulic, începând cu anul
1960 s-au dezvoltat cu precădere regulatoarele electrohidraulice, acestea prezentând avantaje
în ceea ce priveşte precizia, viteza de răspuns, fiabilitatea şi posibilitatea de adaptare la
exploatarea telemecanizată a CHE.
În prezent, partea electrică a regulatoarelor electrohidraulice este tot mai frecvent realizată
cu elemente electronice, care aduc un plus de fiabilitate, în condiţiile posibilităţii folosirii
unor construcţii modulare tipizate. Varianta cea mai modernă constă în folosirea
regulatoarelor electronice numerice, organizate în jurul microprocesoarelor. Microprocesorul
este programat în timp real pe principiul multitasking, diversele funcţii ale regulatorului
având priorităţi prestabilite, rezolvate printr-un sistem de întreruperi adecvat.
Se asigură astfel următoarele funcţii principale:
-măsurarea vitezei;
-stabilirea consemnului turaţie - putere;
-realizarea algoritmului de reglare;
-autoadaptarea parametrilor regulatorului;
- dialogul operator – regulator.
Stamatescu Andrei-Cristian Informatică aplicată în energetică
Reglarea excitației hidroagregatelor
Reglarea excitatei alternatorului prezintă o serie de aspecte caracteristice, legate de:
- regimul de lucru al hidroagregatului;
- modul de funcţionare (izolat sau în paralel);
- circulaţia sarcinii şi menţinerea în banda prestabilită a tensiunilor la noduri;
- asigurarea unui regim economic de funcţionare a sistemului energetic naţional SEN prin
controlul circulaţiei puterii reactive şi exploatarea optimă a sursei de excitaţie;
- protejarea alternatorului la supratensiuni în cazul aruncărilor de sarcină.
Necesitatea reglării excitaţiei
a.HG funcţionând interconectat
a.1. Pentru a justifica utilitatea regulatorului de excitaţie se consideră, pentru început, cazul
simplu al unui hidrogenerator HG funcţionând interconectat cu un sistem energetic forte,
denumit uneori, în mod idealizat, sistem de putere infinită (similar SEN).
Iniţial, pentru înţelegerea mai uşoară a fenomenului relativ complex, reprezentarea fazorială
de regim normal, în forma simplă a unei maşini cu întrefier uniform prezentată în fig. 7,
conţine tensiunea electromotoare internă E a maşinii, în spatele reactanţei sincrone X. În
acest fel, un consumator conectat la bornele HG va fi alimentat cu un curent l sub o tensiune
V menţinută constantă, şi furnizată în special de celelalte alternatoare din SEN funcţionând în
paralel. Acest model simplificat oferă posibilitatea de a contura principalele concepte legate
de funcţionarea maşinii sincrone, cu reglajul aferent de excitaţie (tensiune).
Fig.7. Reprezentarea simplificată a HG în regim permanent de fucționare:
a-circuitul echivalent; b- diagrama fazorială
Modificarea excitaţiei poate fi urmărită în diagrama fazorială simplificată, ţinând seama de
anumite restricţii. Astfel, se consideră că HG injectează. curentul I sub un factor de putere
inductiv, având t.e.m. internă Eg, tensiunea la borne V menţinută constantă şi puterea
mecanică primită de la turbina hidraulică constantă. La un moment dat, nivelul de excitaţie
este crescut, astfel încât rezultă o nouă situaţie de echilibru, caracterizată de noi valori, pentru
te m. E’g curent I
’, factor de putere cosφ şi unghi intern δ, valori care pot fi obţinute fi grafic,
urmând o construcţie geometrică simplă.
Stamatescu Andrei-Cristian Informatică aplicată în energetică
Fig.8. Diagrama fazorială indicând modul de mărire a excitației prin creșterea t.e.m. interne
Eg la P și V constante, urmând restricțiile k1, k2 indicate grefic.
Cu ocazia sporirii excitaţiei, vârful fazorului Eg este obligat să urmărească linia punctată
orizontală, iar vârful fazorului I se deplasează numai pe linia punctată verticală.
Diagrama fazorială indică sintetic situaţia stabilă înainte şi după modificarea excitaţiei.
Noua situaţie de echilibru implică luarea in considerare a următoarelor schimbări calitative:
(1) descreşterea unghiului intern, (2) creşterea curentului statoric şi respectiv (3) diminuarea
factorului de putere.
Similar, se poate constata efectul scăderii excitaţiei când vârful fazorului Eg se va afla în
stânga lui Eg pe aceeaşi orizontală. De asemenea, se observă că schimbarea poziţiei aparatului
director, ceea ce înseamnă o altă valoare a puterii debitate, se traduce prin reluarea excursiei
vârfului Eg pe o altă orizontală K2, corespunzătoare noii puteri P.
De remarcat este faptul că trecerea de la o stare de funcţionare stabilă la altă stare de
funcţionare, de asemenea stabilă, are loc printr-un proces tranzitoriu cu toate aspectele sale
legate de viteza de răspuns, natura regimului tranzitoriu (oscilant, amortizat sau nu,
supraamortizat etc.) şi saturarea circuitului magnetic la valori superioare ale lui Eg.
Fig.9. Menținerea constantă a tensiunii la bornele HG cu ajutorul RAE; a-cazul mașinii
nereglate, E’g=Eg, V
’B<VB, δ
’> δ; b-intervenția RAE, E’g>Eg, V’B=VB, δ’> δ.
Stamatescu Andrei-Cristian Informatică aplicată în energetică
Se doreşte ca acest proces tranzitoriu să fie controlat prin reglarea corespunzătoare a
excitaţiei, în scopul optimizării lui şi evitării pierderii stabilităţii în funcţionare. De aici
rezultă importanţa reglajului automat al excitaţiei.
a.2. În realitate, se dispune de un HG conectat la un sistem energetic puternic (în punctul
rigid din reţea în care V - constant) via o reactanţă externă, formată de regulă din
transformatorul bloc şi LEA de transport, fig. 9.a. Se observă că, deşi tensiunea în punctul de
racord la sistem este menţinută constantă ca şi până acum, tensiunea în punctele intermediare
- de exemplu la bornele HG - variază inadmisibil, în cazul în care nu se intervine în bucla de
excitaţie.
Cu ocazia creşterii decalajului intern legat de sporirea puterii electrice evacuate din CHE
rezultă scăderea tensiunii la borne VB (vârful acestui fazor împarte totdeauna segmentul XI în
acelaşi raport XG/XT+L) atunci când vârful fazorului E se deplasează pe un cerc.
Reciproc, la delestarea maşinii, VB poate creşte peste nivelul de izolaţie al statorului. Acest
efect nedorit este compensat de RAE care comandă în mod adecvat variaţia necesară a
curentului de excitaţie, fig. 9.b.
b.Hidrogeneratorul HG funcţionând pe reţea proprie, insular;
b.l. În acest caz, rar întâlnit în practica actuală dar totuşi prezent în regimuri post-avarie de
sistem, tensiunea în reţea variază în limite largi, în absenţa RAE.
b.2. Astfel, dacă variază numai faza curentului debitat, amplitudinea sa rămânând
constantă, fig. 10.a, tensiunea la borne variază odată cu schimbarea caracterului sarcinii
alimentate, explicația fazorială fiind dată în fig. 10.b.
b.3. În fine, dacă nu variază faza curentului ci doar amplitudinea sa, se poate deduce din
triunghiul tensiunilor că variația mărimii I modifică valoarea tensiunii la borne U, deoarece
Eg=constant (în absența RAE).
Fig.10 Variația tensiunii HG funcționând insular cu excitație constantă în cazul variației
factorului de putere al consumatorului
Stamatescu Andrei-Cristian Informatică aplicată în energetică
b.4. Pentru a regla curentul de excitaţie Ie astfel încât tensiunea la bornele alternatorului să
rămână constantă când curentul debitat variază, se folosesc aşa numitele caracteristici ale
reglării, fig. 11. De exemplu, pentru regimul în care cosφ = 0,7 capacitiv, pe măsură ce
curentul de sarcină I creşte, tensiunea la borne creşte datorită reacţiei longitudinale
magnetizante a indusului. Pentru a readuce tensiunea la borne la valoarea nominală, trebuie
diminuat corespunzător curentul de excitaţie.
Figura 11. Caracteristicile reglării HG funcționând izolat pe o rețea proprie.
Reglarea nivelului apei
Funcţionarea sigură şi economică a centralei implică şi cunoaşterea nivelului apei în
circuitul hidraulic dintre lacul din amonte şi lacul sau zona de evacuare şi anume:
- nivelul apei în amonte de baraj, în camerele de încărcare (sau castelul de echilibru), la prize
şi verificarea încadrării acestora în limitele minime şi maxime stabilite pentru regimul de
funcţionare al centralei. Acest lucru este necesar pentru prevenirea unor inundaţii (interne sau
externe centralei) şi pentru evitarea fenomenelor de aspiraţie de aer în turbină;
- nivelul apei în amonte şi aval de CHE în scopul asigurării exploatării optime a centralei
(asigurarea căderii nete maxime) şi pentru regularizarea cursului captării în situaţii
metereologice critice (ploi sau secetă).
Controlul nivelului apei în diversele puncte ale centralei se realizează prin comanda
manuală sau automată a vanelor şi stăvilarelor montate la turbină şi la deversor.
Măsurarea nivelului apei în diverse puncte ale circuitului apei se realizează cu traductoare
de nivel realizate cu flotor, imersor, senzor de presiune hidrostatică sau emiţător receptor de
ultrasunete. Adaptorul traductorului asigură conversia semnalului senzorului de nivel în
semnal electric analogic sau numeric ce se transmite la distanţă, la indicatoarele din
tabloul de comandă şi la sistemele de reglare, semnalizare şi protecţie. În literatura de
specialitate şi în documentaţia tehnică, aceste traductoare sunt denumite telelimnimetre.
Transmisia la distanţă a semnalului se poate realiza prin cablu separat, prin curenţi purtători
de înaltă frecvenţă utilizând ca suport liniile de medie sau înaltă tensiune ale amenajării
hidroenergetice, semnale radio sau GSM pentru transmisii la distanțe mari pentru centrale
izolate.
Stamatescu Andrei-Cristian Informatică aplicată în energetică
Scheme de comandă
Schemele electrice de comandă constituie o parte foarte importantă în cadrul instalațiilor
electrice.
Principii de elaborare a schemelor de comandă și acționare electrică:
Echipamente electrice
Prin echipament electric se înțelege orice dispozitiv întrebuințat în procesul de producere,
transport, distribuție, conversie și utilizare a energiei electrice. Ca elemente fizice,
echipamentele electrice se întâlnesc sub diferite forme:
- Mașini electrice (motoare și generatoare);
- Transformatoare electrice;
- Aparate de comutație;
- Aparate de măsură;
- Dispozitive de protecție;
- Materiale și instalații electrice;
- Aparate de utilizare (electrocasnice fixe, mobile sau portabile).
Totalitatea echipamentelor electrice interconectate într-un spațiu dat având o funcționalitate
bine stabilită formează o instalație electrică. După intensitatea curentului electric care străbate
elementele instalațiilor electrice acestea se împart în două categorii:
- Instalații electrice de curenți tari.
- Instalații electrice de curenți slabi.
Prin circuit electric se înțelege un ansamblu de medii prin care trece un curent electric. În
cadrul instalațiilor electrice de curenți tari se întâlnesc două tipuri distinct de circuite
electrice, și anume:
- Circuitul de putere (primar), prin care se face alimentarea cu energie electrică a
consumatorilor;
- Circuitul de comandă (secundar), folosit pentru comandă, protecție și semnalizare.
În concluzie, prin instalație electrică, se înțelege un ansamblu de aparate, dispozitive și
elemente de reglare, receptoare individuale sau grupate în unități funcționale amplasate într-
un spațiu dat și interconectate într-un scop funcțional.
Tipuri de scheme electrice
Prin schemă electrică se înțelege reprezentarea convențională a elementelor care alcătuiesc
o instalație electrică și a legăturilor dintre acestea. În cadrul unei scheme electrice, toate
elementele componente sunt reprezentate prin simboluri convenționale stabilite prin norme și
prescripții standardizate. După destinația lor, schemele de acționare electrică, pot fi:
- Scheme de principiu
- Scheme de montaj
Schemele de principiu permit o orientare rapidă asupra rolului fiecărui element din schemă,
ușurând în felul acesta cunoașterea principiului care a stat la baza proiectarii instalației
electrice respective. Acest lucru este deosebit de important în practică pentru remedierea
eventualelor deranjamente care pot apărea în instalația respectivă. La rândul lor, schemele de
principiu pot fi:
- Scheme de lucru;
- Scheme desfășurate.
Stamatescu Andrei-Cristian Informatică aplicată în energetică
În cadrul schemelor de lucru toate părțile componente ale unui aparat sunt grupate
împreună. Ca exemplu vom considera comanda unui motor electric folosind un contactor
(figura 12).
La apăsarea pe butonul de pornire 1, bobina 2 a contactorului va fi alimentată la tensiunea
de linie între fazele R și S. Miezul fix 3 se va magnetiza și va atrage armătura 4 legată rigid
de tija 5 care va închide contactele de forță 6 prin care motorul electric va fi alimentat de la
rețeaua de alimentare RST. Totodată, sunt acționate și contactele auxiliare 7 și 8 care sunt
contacte normal deschise, respectiv normal închise utilizate pentru diferite funcții de
automatizare.
Schemele desfășurate sunt acele scheme în care părțile componente ale unui aparat sunt
reprezentate separat în circuitele în care ele funcționează.
Figura 12. Schema de lucru pentru comanda unui motor
Dacă ne referim tot la schema de comandă a unui motor, atunci reprezentarea ei sub
formă de schemă desfășurată, ea este alcătuită din două subsisteme:
- Partea de forță
Fig.13 Partea de forță pentru comanda unui motor
Stamatescu Andrei-Cristian Informatică aplicată în energetică
- Partea de comandă
Fig.14. Partea de comandă pentru comanda unui motor
Schemele de montaj servesc la montarea instalațiilor respective, adică la realizarea efectivă
a sistemului de acționare. La montaj nu interesează nici părțile componente ale aparatelor și
nici principiul de funcționare, ci numai modul cum se leagă aparatele în schema respectivă.
În concluzie, în schemele desfășurate, circuitele de forță sunt reprezentate separate de
circuitele de comandă și diferitele părți componente ale aparatelor din schemă vor fi plasate
de asemenea separat.
Elementele de bază pentru alcătuirea schemelor de comandă:
Într-o instalație de comandă electrică sunt necesare numeroase aparate care îndeplinesc
diferite funcții. Acestea pot fi:
- Aparate de conectare (de comutație)
Pentru comanda manual:
- întreruptoare manuale;
- butoane de comandă;
- inversoare de sens;
- comutatoare stea-triunghi;
- controlere de comandă.
Pentru comanda automată:
- întreruptoare automate;
- conectoare automate;
- relee de comandă;
- limitatoare de cursă.
- Aparate de protecție pentru protecția circuitelor de forța și comandă împotriva
supracurenților de sarcină și scurtcircuit:
- siguranțe fuzibile;
- relee termice;
- relee electromagnetice;
- declanșatoare electromagnetice.
Aparate de semnalizare care pun în evidență regimurile de lucru ale instalației:
- lămpi de semnalizare;
- hupe (sonerii) de semnalizare.
Stamatescu Andrei-Cristian Informatică aplicată în energetică
- Aparate pentru modificarea unor parametri ai energiei electrice:
- rezistențe de pornire și reglare;
- transformatoare de curent și tensiune;
- redresoare comandate și necomandate.
Automatul programabil S7-300
Automatele programabile (AP, PLC) sunt echipamente electronice destinate realizării
instalațiilor de comandă secvențiale în logica programată. Din punct de vedere al
complexității automatele programabile sunt situate între echipamentele clasice cu contacte
sau cu comutație statică, ale instalațiilor de comandă și calculelor electronice.
Utilizând o logică programată, circuite logice integrate și elemente semiconductoare de
putere, automatele programabile, în comparație cu sistemele logice secvenționale, bazate pe
logica cablată prezintă avantajele:
- gabarit redus
- consum redus de energie electrică
-facilități la punerea în funcțiune
- fiabilitate ridicată
- consum redus de conductoare de conexiuni și de cablaj
- realizarea facilă a unor funcțiuni specifice
- reducerea ciclului de proiectare, execuție și punere în funcțiune prin posibilitatea
supravegherii unor faze.
Structura și funcționalitatea PLC-ului
Componentele automatelor ce necesită o programare sunt: elemente de control logic, funcții
de stocare, numărătoare, ceasuri. Diferențele dintre PLC-uri rezultă din diferențele dintre
următoarele:
- Intrări și ieșiri
- Zone de memorie
- Numărătoare
- Ceasuri
- Funcții de memorare
- Funcții speciale
- Viteze de operare
- Tipuri de limbaje de programare
Modul de operare al PLC-ului
În prima etapă se citesc toate intrările înregistrate. În urma acestui proces se realizeză o așa
numită “imagine a procesului”. După aceasta procesul se va executa pas cu pas. După ultima
instrucțiune “imaginea procesului” este transferată către ieșiri, urmând ca procesul să fie
executat de la început. Acest tip de procesare este numită “procesare ciclică”.
Componentele PLC-ului
1.Sursa de tensiune
Sursa de tensiune convertește voltajul în 24V DC. Unitatea centrală precum și modulele de
intrare/ieșire vor fi apoi conectate și alimentate de la această sursă de curent continuu.
Unitatea centrală este conectată direct de sursa de tensiune cu ajutorul unor clești.
Stamatescu Andrei-Cristian Informatică aplicată în energetică
Dimensiunea modului aferent sursei de tensiune depinde de diferitele rate de putere (2A, 5A,
10A la 24V DC fiecare).
În mediu industrial module separate de surse de tensiune sunt folosite pentru alimentarea
semnalului senzorilor, indicatorilor sau al elementelor de execuție.
2.Unitatea centrală
Unitatea centrală (CPU) reprezintă componenta centrală de control a sistemului, în cadrul
căruia programul este executat. Adițional, funcții de monitorizare internă sunt integrate. În
funcție de tipul aplicației pot fi selectate, dintr-o gamă largă de CPU-uri, unitatea centrală
care se potrivește cel mai bine scopului propus.
2.1. Zonele de memorie ale automatului
Zonele de memorie ale PLC se împart în zone de memorie de încărcare, zone de memorie
de lucru și zone de memorie de sistem.
2.1.1. Memorie de încărcare
Proiectul S7 este transferat din PLC către memoria de încărcare a acestuia cu ajutorul
cardului de memorie (MMC- micro memory card). Programul complet executat de către user
este acum disponibil în zone memoriei de încărcare în blocurile de compliare-executare.
Adițional, memoria de încărcare conține fișierul de configurare hard cu informații despre
tipul unității centrale și componentele folosite. În funcție de tipul PLC, simbolurile, tabelele
declarative sau comentariile, sunt stocate aici. Cardul de memorie este parte componentă și a
memoriei de lucru. Capacitatea memoriei de încărcare depinde astfel de capacitatea cardului
de memorie.
2.1.2. Memoria de lucru
Memoria de lucru se bazează pe o memorie RAM integrată. Îm această zonă de memorie se
execută doar componentele relevante ale programului realizat de către user. Datele sunt
copiate de către unitatea centrală din memoria de încărcare în memoria de lucru.
2.1.3. Memoria sistemului
Memoria sistemului reprezintă o zonă adițională de memorie în zona RAM de memorie.
Aceasta conține elemente ce sunt disponibile utilizatorului de către CPU (intrările sistemului,
imaginea ieșirilor sistemului, biții de memorie, numărătoare, ceasuri, etc.)
2.2. Magistrala de câmp internă a sistemului
Partea de proces a CPU este formată din memoria folosită de către utilizator, memoria
sistemului și procesorul. Aplicațiile simple ale unității centrale sunt executate de către
procesor. Adițional, segmentul de comunicație administrează operațiile interfeței de
programare MPI și transferul de informație dintre modulele de intrare/ieșire ale PLC-ului.
2.2.1. Magistrala de intrări/ieșiri
Magistrala intrărilot/ieșirilor aparține planului secundar și este responsabilă cu traficul de
informație dintre unitatea centrală și modulele de semnal. Această magistrală este o
magistrală mono-master, adică comunicația nu poate fi inițiată decât de către CPU. Ea este
destinaă transferului de informații de dimensiune mică, de câțiva biți.
2.2.2. Magistrala de comunicație
Magistrala de comunicație aparține și ea planului secundar, fiind responsabilă pentru
traficul de date între modulele de comunicație FM (module funcții pentru numărătoare rapide,
control și poziționare) și modulele CP (module de comunicație pentru sisteme de câmp).
Această magistrală este utilizată pentru transferul unor informații de dimensiuni mai mari.
Stamatescu Andrei-Cristian Informatică aplicată în energetică
2.3. Conceptul de protecție al memoriei
Fiecare unitate de comandă are un mod de comutare între diferitele moduri de operare. În
cazul unor CPU-uri acest mod de comutare este implementat sub forma unui switch ce poate
fi poziționat în modul de operare ales.
3. Module de extensie
Modulele de extensie sunt elemente foarte folositoare în momentul în care se configurează
un sistem de automatizare controlat de către PLC. Pentru acest scop sunt folosite module de
intrare și ieșire analogice și digitale (module folosite sub abrevierea SM-signal module-
abreviere pentru module de semnal). Automatul programabil poate fi extins adițional cu
diferite procesoare (CP- Comunication Processor) și module funcții (FM- Function Module).
4. Adaptor MPI (Dispozitiv de programare/conexiune CPU)
Un adaptor MPI este necesar pentru stabilirea unei conexiuni între dispozitivul de
programare și PLC. MPI reprezintă un acronim pentru “ Multi Point Interface”. Doar după ce
adaptorul este setat este posibil transferul programelor către PLC pentru efectuarea de teste și
diagnoză de sistem cu ajutorul funcțiilor. Interfețele MPI sunt disponibile în variante
multiple. În trecut era folosită interfața COM, astăzi este folosită o interfață USB sau
PCMCIA pentru laptop-uri. Viteza de transfer poate fi setată pentru anumite interfețe MPI, în
funcție de modelul folosit. Interfața MPI dispune de un led ce indică statusul curent al
adaptorului.
Dispozitive necesare comunicației dintre dispozitivul de programare și PLC:
- Adaptor MPI conectat la interfața MPI a PLC-ului
- Adaptor MPI conectat la dispozitivul de programare cu ajutorul unui USB
- Sursa de tensiune a PLC-ului.