iir.;1,
OBIETTIVI
Conoscenze
't::"
Operatività
del control ore logico
programmabile PLC
Funzionalita del timer
e del counter di un PLC
Abilità
.'
Collegare un PLC
ai segnaii del campo
Programmare il PLC per
la gestione automatÌca
$ffi.
$$
cmmtrmfi$mr* $mg#*m ffir#ffiilffitryrtrffiffifu$$m ffi#-fl
fi*m*rm$i{;x
Il PLC (Programmable Logic Controller) e un controllore logico pro
grammablle utllizzato nell'ambito dell'automazione per il controllo au
tomatico di processi.
Viene gestito da una logica software sovrapposta all'hardware, cor
possibilita di modificare le istruzioni di programm azione, a vantaggi<
dellèconomia e della velocità di progettazione e messa in opera.
dei processi
CONTENUTI
$
rtgn*ss{, {*${:àt#, pr#ff
yffi
$nttrffi
ll controllore logico
programmabile PLC
In estrema sintesi un PLC può essere descritto dallo schema funzionalt
lltimer del
lazione di controllo di un processo da parte del PLC contempla tre ma
crofasi lfrg. T1"?J:
PLC
ll counter del PLC
mostrato nella
f'l_qa"*r";*
T1
"
I
.
$. interrogazione dello stato del processo, attraverso la lettura degli in
gressi;
J.
elaborazione interna, svolta in base alle istruzioni di programm azione;
3.
attuazione delle decisioni del programma, mediante aggiornamentc
dello stato delle uscite.
Terminate le tre macrofasi, il PLC riprende dall'inizio, in modo ciclico.
PLC
Programma
,) Ingressi ,)
*-*******?"'
ffil
Schema logicodel PLi
Simu|azionediprocessiautomaticimediantePLCaxrtig&T$ffil
familiarità con gli schemi elettrici, ffi? non possiede
conoscenze approfondite di informatica.
Nella figl"*r.a T"ì."3 ;r-b sono messi a confronto uno schema elettrico e il corrispondente schema a contatti.
Ingressi
Nello schema
#
#
Programma
a
contatti:
le linee di alimentazione sono i montanti della scala:
le istruzioni sono i pioli o rami.
Da qui ia denominazione di ladder diagram o\ryero
diagramma a scala, noto anche come linguaggio a
contatti.
ffi
Uscite
fut*grmx6*rt* dm seh*sn* ***{tnàe*
ffi
ffi
ticlooperatirlodel
(AnWeisungsListe),
lista istruzioni:
{#ffit#{t*
$. il contatto normalmente aperto NA e normalmente chiuso NC di un interruttore viene rappresentato dai due simboli stilizzati della .&*irrm'3"-1.;È:
un contatto NA genera un livello digitale 0 quan-
do
com-
prende istruzioni simboliche, simili al linguaggio
macchina dei microcontrollori:
KOP (KOntaktPlan), schema a contatti: descrive
le istruzioni di programmazione con simboli mutuati dagli schemi elettrici;
FUP (FUnktionsPlan), schema logico: è espresso
mediante blocchi funzionali.
ea
riposo;
I quando e a riposo;
I'uscita, che puo essere circuitalmente un relè che
aziona una lampada, una elettrovalvola, una suoneria, è rappresentata dal simbolo generale di una
un contatto NC genera un livello digitale
;.
bobina ifrq"
T1.51;
Con tatto NA
ff nmry
43
nm nw ffixffi
{h#ffii;ft
La migrazione dallo schema elettrico a quello informatico ar,.viene secondo regole convenzionali:
PLC
Nella fase due il PLC esegue le istruzioni impartite attraverso un opportuno linguaggio di programmazione. I tre classici linguaggi di programmazione sono:
AWL
ffi .
Contatto NC
--l F-
x*#ffi # rwffi d iffi s1{# ${h#ss}ffi
n#r$tffitq* K#P
-x-
Lffi Rappresentazione dei contani nel ladder diagram
di questo linguaggio trae origine dalla
di riprodurre a livello software la struttura
Linvenzione
necessità
degli schemi elettrici hardware, affinché un programma possa essere compreso anche da personale che ha
ffi
Simbolodellabobina
l1
(a)
T
u1
(b)
Rami
Montanti
{ffiffi
Rappresentazionischernatiche:a)scherna elettrico;b) schema a c0ntattr.
nrodu.lÍs)
T Simulazione di processi
le linee di alimentazione del
circuito sono orientate verti-
$-ffiì.
calmente anziche orizzontal-
Il timer
mente;
A
/*.
i rami sono orientati orizzontalmente;
il flusso di potenza procede da
sinistra a destra anziche dal
positivo al negativo;
l'elaborazione dello schema
procede dallàlto verso il basso.
6.
automatici e ambienti lavorativi
Pur essendo sovrapponibili, i due
schemi hanno natura completa-
#il
è un dispositivo dedicato,
utile per la temporizzazione delle
azioni di controllo.
Sono disponibili diversi temporrzzatori, descritti in questa sezione, che si distinguono per il diverso comportamento in risposta
se I'impulso sull'ingresso di
awio della
alto, anche Q si azzera.
&
con
T1"7bh
se l'impulso sull'ingresso di
ingresso in alto a sinistra: avvio della temporiz zazione;
ingresso TW: impostazione
durata temporiz zazione AT;
schema elettrico manipola
direttamente i segnali elettrici;
il diagramma a scala gestisce
in modo virtuale dei dati bi-
ingresso R: ingresso
nari.
dell'uscita;
di
impulso:
un fronte di salita sull'ingresso
di awio della temporizzazione
[fig" T1"6a] innesca in uscita un
E& SI
tamente hardware;
diagramma a scala è completamente software;
alto, Q rimane comunque alto
per un intervallo /T.
ritardo all'eccitazione:
un fronte di salita sull'ingresso
di awio della temporizzazione
tfig. Tl.SaJ innesca in uscita un
impulso Q dopo un intervallo
AT {ffiU.T1.&tt};
se l'impulso sull'ingresso di
awio della temporizzazione
SE
il
l'hardware effettivo del pLC
1fL
è
a
dato dalle interfacce di ingresso e uscita.
TW
Linterpretazione degli schemi visti nella Sg*r.;r Tt.i è data allora
dalle seguenti proposizioni:
&
R
(a)
s
schema elettrico: se 11 chiuso
scorre corrente e [/1 è attivato
* schema a contatti: se 1r = 1
(b)
ffi
St impulso: a) simbolo; b) diagramma remporale
allora (Jt = l;
schema elettrico: se 12 a riposo scorre corrente e U2 è attivato * schema a contatti: se
Iz=0 allora Uz=I.
:TLV
La
rappresentazione simbolica
degli ingressi e delle uscite è differente nelle due notazioni:
A
1flV
TW
a
R
notazione tedesca: ingressi E,
uscite A;
notazione inglese: ingressi 1,
(a)
uscite U.
iffi
(b)
SV impulso prolungato:a)
temporizzazione
non si mantiene a potenziale
ffi
zatore.
lo schema elettrico e comple-
awio della
reset
uscita Q: uscita del temp oriz-
Di conseguenza:
SV impulso prolungato:
un fronte di salita sull'ingresso
di awio della temporizzazíone
flfr9" T'!.7a] innesca in uscita un
impulso Q di durata AT {ffig,.
identico significato formale:
lo
temporizzazione
non si mantiene a potenziale
I blocchi descritti di seguito han-
no in comune dei simboli
{,ffig"
T1,6bl;
all'impulso di innesco.
mente differente:
I dati binari sono valori di memoria che rappresentano I'immagine degli ingressi reali, campionati a ogni ciclo nella fase 1.
impulso Q di durata AT
sfrmmr de$ FLf,
simbolo;b) diaqramrna temporale.
simutazione di processi automatici mediante pLC ilnfrtà
termina prima delf intervallo
AT, Q non si innesca.
SS
ritardo all'eccitazione con
memoria:
un fronte di salita sulf ingresso
di awio della temporizzazione
flfig. T"l ,$al innesca in uscita un
impulso Q dopo un intervallo
AT tffig"T"r"s[:j;
se I'impulso sull'ingresso di
awio della
esempio, nella figura
riportato 1o schema di un
temporizzatore del tipo ritardo
all'eccitazione con memoria, Bestito da due interruttori NA.
T'f ,11 e
THO
O
Lawio
è innescato da un impulso
su E0.0; I'uscita si porta a livello
alto dopo 100 x 0,01 = 1 secondo,
e puo essere resettata con un impulso su 80.1.
THO
TW
temporizzazione
termina prima dell'intervallo
AT, Q si innesca comunque e
viene resettato da R.
&
A titolo di
R
(a)
(b)
ffi Sf ritardo alleccrtazrone a) simbolo; b) diagramma temporale
SA ritardo alla diseccitazione:
un fronte di salita sull'ingresso
di awio della temporizzazione
[frg. T"l.,lffia] innesca in uscita
un impulso Q flfiU" T1 .1 úhl;
tale impulso si mantiene per
THs
R
un intervallo dT dopo la cessazione dell'impulso di alrrio
v
lo'
della temporiz zazione.
Lingresso TW accetta, come specificazione dell'intervallo AT, una
costante di tempo KT, costituita
(a)
ffi
(b)
55 ritardo all'eccitazrone c0n mern0ria: a) simbolo; b; 0
a!:;
da:
sigla KT;
OHT
numero che esprime gli intervalli di tempo (da 0 a999);
carattere punto;
numero da 0 a 3 che specifica la
base dei tempi, secondo la seguente associazione: 0e0,01 s;
1e0,1
s;
2e
1 s;
3e
10 s.
Per impostare, per esempio, un
tempo di 5 secondi è possibile
scegliere tra queste alternative:
K7500.0, K750.1 e KT5.2. Tirttavia, poiché lèrrore massimo che
si commette è pari alla costante
di tempo, la rappresentazione piu
conveniente risulta essere la prima, quella con la base piu piccola.
Il piu piccolo tempo rappresen-
tabile è KT1.0 (1 centesimo di
secondo) mentre il piu grande è
KT999.3 (9990 s).
a
(a)
m
Tî
(b)
5A ritardo alla diseccitazione: a) simbolo; b) diagramma temporale
ffil
ffi}#duÉ#
T
fiffi.
E$
Simulazione di processi automatici e ambienti lavorativi
e*asruÉ*r d*$ tr$^{
Il counter o contatore è un dispositivo dedicato utile
per il conteggio di eventi.
La 'liclui:;r l'^l.l;l mostra i terminali che fanno capo al
contatore e il loro significato.
Il comportamento del contatore è il seguente:
l. un fronte di salita su S imposta il contatore a ZW;
::^ un fronte di salita sugli ingressi ZR e ZV causa,
rispettivamente, il decremento o l'incremento del
contatore di un unita:
.îu" un fronte di salita su R azzera il conteggio;
-$. I'uscita Q e alta se il conteggio
e
t " facendo click su 80.0 il valore di Z0 scende;
;i, quando Zo = 0 risulta Qzo = 0 e viene impostato
Zt=5;
j" proseguendo con il click su E0.1 scende 21 che, ar-
rivato
Il
sistema implementa
f0.0
f0.1
4Qn
1
contatore Zs viene impostato a 5 dal livello
I
0
contatore 21 viene impostato a 5 dal livello
4
0
0
3
0
0
)
0
0
;
0
I
dell'uscita Q71;
05
04
î
0
dell'uscita Qzo.
ar.viene all'indietro a opera degli ingressi
80.0 e 80.1, che all'uopo sono impostati come pulsanti con corsa di ritorno.
aiuta a comprendere il comportamento interdipendente dei contatori:
0
I
0
0
3
0
î
0
2
0
î
0
1
0
Il conteggio
"'1
ZRO
ZR
ZV
ZV
S
S
ZW
ZW
R
R
ZRA
ZR: ingresso conteggio indietro
ZV: ingresso conteggio
S:
in avanti
ZV
impostazione conteggio al valore della costante ditempo
ZW: costante ditempo
S
R:
Q:
ZW
azzeramentoconteggio
uscita
R
iffi&ffi
Blocco rontatore
Qn
5
î
La t;*i::*lf lr
zo
indietro di due contatori
diverso da zero.
Nello schema i due contatori sono interdipendenti:
'1"!
un conteggio all'indietro di
- Conteggio
î
il
inizializza di nuovo Zs.
due contatori, mutuamente innescato.
Per capire come viene utihzzato rl contatore si consideri lo schema della i'rs:nlr;il l"i . I *.
il
a 0,
t$ffiff
Collegarnento di un contatore
1
l
l
I
Simulazione di processi automatici mediante PLC um*É*t T$
psercitazione
guidata
&stth$mmtm
*i
s$É sB rffi
T1 .1
$*sÈ*r:* Àtt-,- 5Y !
sl-r,.:,-: I r-l: mpanti di automazionedellasocietàAutoware(www.autoware.com).
tratta di un sìstema che pe r-^::.: : i'as'crmare il personal computer in un laboratorio virtuale di automazione, allo
scopo dr srmulare con p3îne -.,^- cnanìento del PLC e riprodurre con finestre visuali situazroni impiantistiche reali.
AW-SYSeunsoftwaredi
Si
1.
Avviare PC_Sìm
2.
Nella finestra Lrsta bloccr,rse ez onare il pulsante con la dicitura Nuovo per creare un nuovo blocco di codice.
3.
Nella finestra,Nuovo blocco digitare la sigla "OBl" (Organizatron Block), sceg iere il linguaggio AWL premendo la
casella Editor.Lodder e premere il pulsante Crec.
4.
Compaiono la frnestra Editor del blocco, contrassegnata dal nome "OB1" del blocco , e il Pannello degli strunenti, di
seguito descritti.
E
ffi
E
Contatto normal mente a perto
@
ffi
ffi
ffi
5.
hJ
Selezione di un ramo
Cancellazione di un ramo
E
r;;l
Contatto normal mente chiuso
Lttl
I
Bobina di set
m
Bobina di reset
Tem porizzatore i m pu lso
W
@
Tempor tzzatore, m pr, so prol
@
Contatore
Bobina
Tamnnri==rtn
ra rit3
rrLl ;lg
tLrrrvvrt44uLvrL
a
I
I'eCCitaZiOne
Temoorizzatore ritardo alia diseccitazione
mpostazione ramo purui t.lo
I
Tem
'-"'Y"'norizz,:
t
t
a
rdo
a
I
gato
l'ecci tazione
con me"noria
Selezronare lo strumento Conratrc normalmente aperto, puntare con il mouse sul prtmo segmento a sinistra del
rarno 1 e cliccare. Aggiungere l'etichetta "F0.0" nello spazio vuoto.
I
l|l
Eo.o
I
\--ll
rrr
ll
6.
ore'i
un
ln modo analogo inserire anche
I
E0.2 e
E0.0
l--r
scrivere l'etichetta "A2.0".
42.0
E0.2
H
7. Selezionare lo strumento lmpostazione rama parallelo
|
e'.
premere il mouse in corrispondenza della posizione iniziale del ramo l;
mantenere premuto il mouse e spostarlo nella posrzione finale;
rilasciare il pulsante del mouse.
Durante iltrascinamento il programma disegna con una linea tratteggiata a forma del costruendo parallelo, per
aiutare l'utente nell'operazione.
5cuola
Casse
Esercitazione
Allievo
Data
Iempo assegnato
modullm T' Simulazione di processi automatici e ambienti lavorativi
8.
Inserire F0.1 negato
tn questo caso la costruzione dello schema e terminata, ma in generale e possibile
avvalersi del seguente menu
di sceita rapida, che si puo richiamare con un click destro sul numero del ramo interessato:
Elimina'. elimina dallo schema il ramo interessato;
lnserisci: inserisce un nuovo ramo sopra quello interessato;
Aggiungi. aggiunge un nuovo ramo alla fine dello schema;
Taglia: elimìna il ramo interessato creandone una copia In memora;
CopÌa'. crea una copia in memoria del ramo interessato;
lncolla'. inserisce prima del ramo interessato il percorso precedentemente copiato o taqliato.
9.
Selezionare Frnestra
-
PLC
-
e Finestra
Statovariabiliper visualizzare rispettivarnentè:
il pannellodi comandodel PLC, popolatodei suoi pulsanti di ingressoedei led di uscita;
tabella Statovarrabrli, dove e possibìle sia inserire nella colon na Op. assoluto il dato da osservare, sia leggerne
il corrispondente stato nella colonna Stato,
la
f*-*-.0
i-*-*.0,, l**---*.q'
*- ""'-
l*-"--*'.r,," f"-"'-"'.r ,. |
.e'.
'".s,; l"'
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rFl
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$tf
lo..
lOr
lo*
'.
0t6|lil
UEHHGENH
EHEHEHEH
0.0
0.{
0.? t.0 t.t t.2 t.3 t.t t.6
0.1 0.2 0.3
0.5 0.6
10. Premere il pulsan te CPu on
1.5
[J_l
t.?
per accendere Ìl PLC e il pulsan te
ll.lmpostare le otto combinazioni degli ingressi
FO.O, E0.1, EO.2
nelie finestre PLC e Stcfo variabrli.
SCHEDA DIVALUTAZIONE
a) a,
a) o,
F'q=
;:
>E
s6
v-:
1 [omprensione
2.
3.
CPLJ
rrn
_.9
;
per avviare il proqramma.
e verificare icorrispondenti valori dell'uscita
C
.c,
!F
=
c
pa)
c
c
.aJ
c
!F
=
r-/\
=
co
E
-
logica
6
12
IB
Realizzazione pratica
B
16
)4
32
40
Rispetto deltempo assegnato
6
12
1B
24
30
24
'Nl
atf
=
ac,
30
Tota I e
/1 00
A2.O
Simu|azionediprocessiautomaticimediantePLCunitàT"|ffil
psercitazione
guidata
Tl .2
tsntnmililm dsfi llvellm del serhatmin
1.
Analizzare l'impianto del serbatoro e i segnali del PLC.
ll serbatoio e alimentato tramite una valvola aflerente e distribuisce all'utenza attraverso una valvola efferente.
Queste valvole possono essere comandate ìn modalìta manuale o automatica:
in modalità manuale e possibile comandarne
apertura e chiusura, rispettivamente, con ì pulsanti
I e O;
la modalita automatica, impostata mediante ìl
pulsante A, dipende dalla valvola: se questa e
afferente, il comando proviene dal PLC attraverso A2.0', se questa e efferente, la richiesta di
lìnrrido p srr ha(,p rasuale.
til.tl HH
tll i H l
,
Ingressi per il PLC
#0,*:1 :.i.,::.:,;:;
f,01 Ì a iri',:'iii,r';i,-ìlir ìi,"'r,,'ii,.., lÌ r,ì:iriirìai
II l';i ' , ::
tr#"Z,.
ti_ri
Ir:r.
i
L
LL
Uscite dal PLC
A2.o Conrundo rufuoià u#.r*nt.
A2.1
Al
larme traciÀazione ser[:atoio
A2"2 Ailarnre scofta insufhciente
A2.3 Sir",na Ci altarrne
ll sistema e equìpaggiato con quattro livellostatì:
H e L sono utilizzati per il normale
controllo del livello, di tipo a tutto o niente:H livello massimo;L livello mini-
mo;
HH e LL segnalano una condizione estrema di allarme: HH condizrone di imminente tracimazione serbatoio;
LL
condizione di scorta di lìquido insufficiente.
Una sezione di gestione allarmi comprende due segnalatori ottici e uno sonoro:
MAX si deve accendere per segnalare la condizione di tracìmazione serbatoio;
-
MIN si deve accendere per segnalare la condìzìone scorta di liquido insufficiente;
l'utilizzo della sirena e lascìato all'inìziativa del lettore.
Due pulsanti Resef e Tacitazione sono deputati alle seguenti funzioni:
Reset'.
resetta Ìsegnalatori ottici se la condizione che ha innescato l'allarme e cessata'
Tacitazione: inibisce la sirena.
2.
Analizzare lo schema che controlla la valvola afferente per assÌcurare un rivello compreso tra MIN e MAX.
ll ci<tomz conn3ls le condizioni di allarme tramite i segnalatori ottiCi MIN e MAX.
ll pulsante Reset annulla lo stato di allarme nel caso in cui la condizione di allarme sia stata rìmossa.
ll ramo 1 arresta ilflusso afferente se il livello suoera H;
Scuola
Casse
Allievo
Data
.
.
Esercitazione
.
Tempo assegnato
ffis*dajÈ#
T Simulazione di processi
automatici e ambienti lavorativi
il ramo 2 alimenta il serbatoio se il livello scende sotto
L;
il ramo 3 imposta l'allarme MAXnel caso di superamento soglia massima;
il ramo 4 resetta il segnalatore ottico MAX se viene prernuto il tasto di Reser;
il ramo 5 imposta l'allarme MiN nel caso in cui il livello si porti sotto il minimo;
il ramo 6 resetta jl <enn.rlaîorp nttieq MIN seviene premuto il tasto di Resef.
3.
E0.0
A2j
E1.0
A2j
E0.3
A2.2
Spuntare le affermazioni corrette.
a. L,-l ll sistema di controllo mantiene un livello costante pari alla media tra L e H.
b. I-l 5e il livello e compreso tra L e r? risulta F0.l : O, EO.2:
c. li Se il livello e minore di L risulta F0.I : E0.2 = 0.
d. í,,J Se il livello e maggiore di Él risulta E0l = EO.2: 1.
e. i*-ì ll segnalatore ottico MIN si rllumina se il lrvellostato LL e disattivato.
1
f
.
.
i-ì ll segnalatore ottico MAX si illumina se il livellostato HH e attivato.
ll segnalatore ottico MAX si illumina se il livellostato H e attivato.
g. li
4.
Provare il sistema.
funzionalità impostare la valvola efferente a livello I in modalità manuale e la valvola afferente in
modalità automatica. Per simulare le condizioni di allarme agire sulle valvole in modalità manuale.
Per verificare la
a)
P+
CC
a)
SCHEDA DIVALUTAZIONE
F'U
+)
cJ
;=
tJ-:
c-J
'ú
P
E
-=
a)
=
,4)
!F
=
=
C
=
ÒÒ
NJ
=
\-/'\
1.
(omprens one loqica
)
Ricnnctp u
rlrJyvJLL
4
B
12
16
20
3.
Realizzazione pratica
B
16
24
32
40
/
B
12
16
)0
r quesiti
4. Rispetto del tempo asseqnato
4
T
B
12
16
p
=
>rg
20
Tota le
/1 00