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FACOLTÀ DI INGEGNERIA
Dispositivi per il controllo
ordini di comando
PARTE DI
COMANDO
PARTE DI
POTENZA
informazioni di ritorno
•Controllori monolitici
•Controllori con architettura a bus
•Controllori basati su PC
PLC (Programmable Logic Controller)
da logica cablata a logica
programmabile
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PLC
definizioni (norma IEC 61131)
• Definizione di PLC
– Sistema elettronico a funzionamento digitale, destinato all’uso in ambito
industriale, che utilizza una memoria programmabile per l’archiviazione
interna di istruzioni orientate all’utilizzatore per l’implementazione di
funzioni specifiche, come quelle logiche, di sequenziamento, di
temporizzazione, di conteggio e di calcolo aritmetico, e per controllare,
mediante ingressi ed uscite sia digitali che analogici, vari tipi di macchine
e processi.
• Definizione di sistema basato su PLC
– Configurazione realizzata dall’utilizzatore, formata da un controllore a
logica programmabile e dalle periferiche associate, necessaria al sistema
automatizzato previsto.
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Elementi costituenti
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Categorie
• Micro P.L.C.: fino a 64 punti di I/O di tipo digitale, memoria
di 1 o 2KB.
• Piccoli P.L.C.: da 64 a 512 punti di I/O di tipo digitale ed
analogico, memoria fino a 4KB, connessione in rete.
• Medi P.L.C.: da 512 a 2048 punti di I/O di tipo digitale ed
analogico, memoria di decine di KB, connessione in rete e
moduli speciali.
• Grandi P.L.C.: Massime caratteristiche di capacità e
completezza sia per l’HW che per il SW
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Program Scan
Principio di funzionamento
Lettura degli ingressi
Copia Ingressi
in RAM
Programma
Uso della RAM
in
accordo al
programma
Aggiornamento delle
Uscite
Copia dalla
RAM verso le
Uscite
Program Scan: tipicamente 2-3 ms per Kbyte di programma
La CPU esegue ciclicamente la copia massiva degli ingressi e delle
uscite
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Limiti dovuti al funzionamento
Limite sul periodo dei segnali di input: Teorema di Shannon
se f è la frequenza di variazione, essa deve essere minore o uguale
a 1/2•(durata del Program Scan)
Esempio: se la durata del Program Scan è 40 ms, allora la massima
frequenza del segnale di input può essere 1/0.08=12.5Hz
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Limiti dovuti al funzionamento
Ritardi Casuali tra dati di ingresso e uscita del programma
Tempo di risposta:
Massimo intervallo di tempo tra la
rilevazione di un certo evento e
l’esecuzione
dell’azione
di
risposta del programma
Valore massimo:
T
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T
T
T
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Valore minimo:
T
T
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Modalità operative
• ESECUZIONE: vengono eseguiti i programmi utente; le uscite
vengono aggiornate in base agli ingressi
• VALIDAZIONE:
I
programmi
vengono
eseguiti
ma
l’aggiornamento delle uscite è disabilitato (modalità di
verifica)
• PROGRAMMAZIONE: modalità utilizzata per caricare il codice
nella memoria del PLC
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Organizzazione della memoria
• Area del Sistema Operativo (ROM)
• Area di lavoro del Sistema Operativo (RAM)
• Area di Input/Output (RAM)
• Area dei programmi utente (RAM durante lo sviluppo, poi
EPROM)
• Area dati utente (RAM)
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Linguaggi di programmazione
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Testo strutturato
• Linguaggio di programmazione più vicino ai linguaggi
informatici, in particolar modo al Pascal.
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Lista istruzioni
• Linguaggio di basso livello composto da sequenze di istruzioni,
ciascuna su una riga diversa
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Diagramma a blocchi funzionali
• Il diagramma a blocchi funzionali (Functional Block Diagram)
è un linguaggio grafico che prevede la costruzione di reti di
componenti in analogia a un circuito elettronico; il flusso di
segnale scorre sempre da sinistra verso destra.
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SFC (Sequential Functional Chart)
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Ladder diagram
(diagramma a scala)
•
Basato su
"elettrica":
simboli
di
provenienza
•
Si articola in linee verticali dette “rung”
•
Ciascun “rung” può contenere contatti,
coil, Function Block e Funzioni
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Ladder diagram
- elementi di base -
Power Rail
Linee Elettriche Orizzontali
Connessioni ai Power Rail
Contatto Normalmente Aperto
Contatto Normalmente Chiuso
Coil
Negated Coil
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Ladder
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Ladder
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PLC Keyence KV-40R
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Lista dei relays
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Istruzioni più comuni
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Fine programma
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Subroutine
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Subroutine
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High speed counters
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Interrupts
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Interrupts
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Interrupts
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Interrupts
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Interrupts
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Interrupts
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Interrupts
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Programming notes
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Programming notes
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Bus di campo
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Bus di campo
Il bus di campo è un sistema di comunicazione digitale di tipo
seriale tra dispostivi (nodi) di campo (sensori e attuatori, livello
1) oppure tra dispositivi di controllo automatico (PLC e DCS,
livello 2)
Non di deve confondere il BUS di CAMPO con la
STRUTTURA di CONNESSIONE a BUS
E’ errato identificare un sistema di automazione con il nome
del bus di campo utilizzato così come indicare la rete di
comunicazione con la denominazione del sistema di controllo
E’ errato identificare un sistema BUS con il cavo di
collegamento dei dispositivi
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Topologia della rete
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Modello ISO/OSI (Open System Interconnection)
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Modello ISO/OSI (Open System Interconnection)
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