UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI ROMA
“LA SAPIENZA”
DIPARTIMENTO DI INFORMATICA E SISTEMISTICA
CONTROLLORI A LOGICA
PROGRAMMABILE
ALESSANDRO DE CARLI
ANNO ACCADEMICO 2006-07
AUTOMAZIONE 1
IMPIANTO DI PRODUZIONE
DI PEZZI LAVORATI
C
CELLA
DI
PRODUZIONE
ROBOT
ROBOT
D
4 CELLE DI LAVORAZIONE
5 NASTRI TRASPORTATORI
OUTPUT
4 ROBOT
5 AZIONAMENTI PER LA
MOVIMENTAZIONE DEI
NASTRI TRASPORTATORI
4 ATTUATORI PNEUMATICI
PER AZIONARE LE PORTE
DI SCAMBIO
B
ROBOT
NASTRO
TRASPORTATORE
ROBOT
A
CELLA
DI
PRODUZIONE
INPUT
1 PORTA DI INGRESSO
1 PORTA DI USCITA
ESEMPIO DI APPLICAZIONE - STRUTTURA DELL’IMPIANTO
2
AUTOMAZIONE 1
IMPIANTO DI PRODUZIONE
DI PEZZI LAVORATI
C
D
CELLA
DI
PRODUZIONE
S5
AZ3
AT3
S6
AT2
ROBOT AZ2
AT4
B
5 AZIONAMENTI PER LA
MOVIMENTAZIONE DEI
S7
OUTPUT
PER AZIONARE LE PORTE
DI SCAMBIO
DISPOSITIVI DI MISURA
12 LETTORI DI CODICI A
S1
BARRE
TRASPORTATORE
AZ1
NASTRI TRASPORTATORI
4 ATTUATORI PNEUMATICI
S10 S9
S4 AZ5
S8
S11 S12
S2 NASTRO
AT1
S3
ROBOT AZ4
ROBOT
COMPONENTI DI
POTENZA
ROBOT
A
CELLA
DI
PRODUZIONE
INPUT
12 SENSORI DI PROSSIMITÀ
IL PERCORSO SUI NASTRI
TRASPORTATORI È SUDDIVISO IN 12 SEZIONI
ESEMPIO DI APPLICAZIONE - STRUMENTAZIONE IMPIEGATA
3
AUTOMAZIONE 1
COMPONENTI DI POTENZA
IMPIANTO DI PRODUZIONE
DI PEZZI LAVORATI
C
D
CELLA
DI
PRODUZIONE
ROBOT PLC2
PLC5
ROBOT PLC4
ROBOT PLC3
B
5 AZIONAMENTI PER LA
MOVIMENTAZIONE DEI
NASTRI TRASPORTATORI
OUTPUT
DISPOSITIVI DI MISURA
PC
NASTRO
TRASPORTATORE
PLC1 ROBOT
A
CELLA
DI
PRODUZIONE
4 ATTUATORI PNEUMATICI
PER AZIONARE LE PORTE
DI SCAMBIO
INPUT
12 LETTORI DI CODICI A
BARRE
12 SENSORI DI PROSSIMITÀ
DISPOSITIVI
DI ELABORAZIONE
5 PROGRAMMABLE LOGIC
CONTROLLER IN RETE
1 PERSONAL COMPUTER
INDUSTRIALE
ESEMPIO DI APPLICAZIONE - STRUMENTAZIONE IMPIEGATA
4
AUTOMAZIONEAUTOMAZIONE
1
1
IMPIANTO DI PRODUZIONE
DI PEZZI LAVORATI
C
PLC5
ROBOT PLC4
ROBOT PLC3
ROBOT PLC2
5 AZIONAMENTI PER LA
MOVIMENTAZIONE DEI
NASTRI TRASPORTATORI
D
CELLA
DI
PRODUZIONE
B
COMPONENTI DI POTENZA
OUTPUT
DISPOSITIVI DI MISURA
PC
NASTRO
A
CELLA
DI
PRODUZIONE
12 LETTORI DI CODICI A
BARRE
12 SENSORI DI PROSSIMITÀ
DISPOSITIVI
DI ELABORAZIONE
TRASPORTATORE
PLC1 ROBOT
4 ATTUATORI PNEUMATICI
PER AZIONARE LE PORTE
DI SCAMBIO
INPUT
5 PROGRAMMABLE LOGIC
CONTROLLER
1 PERSONAL COMPUTER
INDUSTRIALE
ESEMPIO DI APPLICAZIONE - STRUMENTAZIONE IMPIEGATA
5
AUTOMAZIONE
1
AUTOMAZIONE
1
IMPIANTO DI PRODUZIONE
DI PEZZI LAVORATI
C
CELLA
DI
PRODUZIONE
PLC3
OUTPUT
PLC4
PLC2
ROBOT
AZIONAMENTI PER LA
MOVIMENTAZIONE DEI NASTRI
TRASPORTATORI
4
ATTUATORI PNEUMATICI PER
AZIONARE LE PORTE DI
SCAMBIO
DISPOSITIVI DI MISURA
12 LETTORI DI CODICI A BARRE
12 SENSORI DI PROSSIMITÀ
PLC5
B
5
D
ROBOT
ROBOT
COMPONENTI DI POTENZA
PC
NASTRO
DISPOSITIVI
DI ELABORAZIONE
TRASPORTATORE
PLC1
ROBOT
A
CELLA
DI
PRODUZIONE
INPUT
5 PROGRAMMABLE LOGIC
CONTROLLER
1 PERSONAL COMPUTER
INDUSTRIALE
ESEMPIO DI APPLICAZIONE - STRUMENTAZIONE IMPIEGATA
6
AUTOMAZIONEAUTOMAZIONE
1
1
IMPIANTO DI PRODUZIONE
DI PEZZI LAVORATI
W7
ROBOT
ROBOT
C
W5
W8
W12
W10
DA S8
D
TRASMETTE A PC
ELABORA
PERCORSO
TRASMETTE A PLC5
TRASMETTE A PLC4
W1
W3
INDIVIDUA POSIZIONE
TRASMETTE A PLC 5
W2
A
INDIVIDUA PEZZO
TRASMETTE A PLC4
W11
W4
ROBOT
CELLA DI PRODUZIONE
B
DA W8 A W9
OUTPUT
W6
W9
CELLA DI PRODUZIONE
CELLA DI PRODUZIONE
ROBOT
CELLA DI PRODUZIONE
INPUT
COMANDA
ATTUATORE AT4
ESEMPIO DI APPLICAZIONE – SEGMENTAZIONE DELL’IMPIANTO
7
AUTOMAZIONEAUTOMAZIONE
1
1
IMPIANTO DI PRODUZIONE
DI PEZZI LAVORATI
SPECIFICHE
15 VARIETÀ DI PRODOTTO
OUTPUT
D
B
OTTENUTE DA 4 TIPI DI
LAVORAZIONE
STRUTTURA
4 ROBOT DI LAVORAZIONE
1 PORTA DI INGRESSO
1 PORTA DI USCITA
5 NASTRI TRASPORTATORI
NASTRO
ROBOT
CELLA DI PRODUZIONE
ROBOT
ROBOT
C
CELLA DI PRODUZIONE
CELLA DI PRODUZIONE
4 PORTE DI SCAMBIO
TRASPORTATORE
A
ROBOT
INPUT
CELLA DI PRODUZIONE
ESEMPIO DI APPLICAZIONE - STRUTTURA DELL’IMPIANTO
8
AUTOMAZIONE 1
AUTOMAZONE CON P L C
9
AUTOMAZIONEAUTOMAZIONE
1
1
DEFINIZIONE DI PLC (IEC 1131.3)
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 CALCOLO ARITMETICO, E PER CONTROLLARE, MEDIANTE INGRESSI ED
USCITE SIA DIGITALI CHE ANALOGICI, VARI TIPI DI
MACCHINE E PROCESSI
DEFINIZIONE DI PLC SECONDO LE NORME IEC
10
AUTOMAZIONE 1
PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER O PLC
LA FILOSOFIA DEL PLC HA AVUTO ORIGINE ALLA FINE
DEGLI ANNI ‘60 DA UNA SPECIFICA DELLA GENERAL
MOTORS RELATIVA AI SISTEMI DI CONTROLLO DA
UTILIZZARSI NEI SUOI IMPIANTI PER LA PRODUZIONE
DELLE VETTURE
PLC SIGNIFICA
• GESTIONE AUTOMATICA DELLE PERIFERICHE I/O
• INTERFACCIAMENTO DIRETTO CON PERIFERICHE DI
QUALSIASI TIPO
• GESTIONE “PARALLELA” DEL PROCESSO
• INSIEME DI ISTRUZIONI ORIENTATO ALLA APPLICAZIONE
• TECNOLOGIA COSTRUTTIVA DI TIPO INDUSTRIALE
DEFINIZIONE DI PLC
11
AUTOMAZIONE 1
PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER O PLC
CONTROLLORE CON ARCHITETTURA GENERAL-PURPOSE
DEDICATO AL CONTROLLO LOGICO SEQUENZIALE
PROGETTATO PER L’USO IN UN AMBIENTE INDUSTRIALE
E QUINDI CON CARATTERISTICHE DI
• AFFIDABILITÀ
• ESPANDIBILITÀ
• SEMPLICITÀ DI PROGRAMMAZIONE
• POSSIBILITÀ DI MIGRAZIONE FRA DISPOSITIVI DI PRODUTTORI
DIVERSI
STANDARD INDUSTRIALE, ANCHE SE MANCA L’INTERCAMBIABILITÀ DEI COMPONENTI
DEFINIZIONE DI PLC
12
AUTOMAZIONE 1
MOTIVAZIONI DELLE SPECIFICHE
DELLA GENERAL MOTORS
• DOPO L’AUTOMAZIONE DELLA CATENA DI PRODUZIONE DELLE
AUTOMOBILI, NACQUE LA NECESSITÀ DI UNIFICARE LE TECNICHE DI
PROGETTO E DI REALIZZAZIONE DEL CONTROLLO RELATIVO AD
OGNI SINGOLA MACCHINA DELLA CATENA
• LA COMUNICAZIONE TRA LE MACCHINE VENIVA REALIZZATA CON
TECNICHE COMPLESSE, SOPRATTUTTO PERCHÉ SI TRATTAVA DI
MACCHINE PRODOTTE DA SOCIETÀ DIVERSE
SPECIFICHE INIZIALI
13
AUTOMAZIONE 1
LE SPECIFICHE GENERAL MOTORS DEL 1968
DALLA LOGICA CABLATA ALLA LOGICA PROGRAMMABILE
• FUNZIONAMENTO IN AMBIENTE INDUSTRIALE
• INTERFACCIAMENTO CON SENSORI STANDARD
• PROGETTO MODULARE
• ELEVATA AFFIDABILITÀ
• FACILITÀ DI PROGRAMMAZIONE E RIPROGRAMMAZIONE
SUL CAMPO
• LINGUAGGIO NATURALE INTERPRETATO
• AMBIENTE DI SVILUPPO A BORDO
• CAPACITÀ DI COMUNICAZIONE
• RACCOLTA DATI E MONITORAGGIO
SPECIFICHE INIZIALI
14
AUTOMAZIONE 1
LE SPECIFICHE GENERAL MOTORS
IL PLC DOVEVA:
• ESSERE FACILMENTE E RAPIDAMENTE PROGRAMMABILE E RIPROGRAMMABILE PRESSO L'UTILIZZATORE, CON TEMPI DI INTERRUZIONE
• ESSERE REALIZZATO CON TECNICHE IDONEE AL FUNZIONAMENTO IN
AMBIENTE INDUSTRIALE
• ESSERE FACILMENTE MANUTENIBILE E RIPARABILE (INDICATORI DI STATO
ED UN PROGETTO MODULARE DOVEVANO GARANTIRE UNA FACILE E
RAPIDA RIPARAZIONE )
• OCCUPARE MENO SPAZIO E CONSUMARE MENO DEL PANNELLO A RELÈ
CHE ANDAVA A SOSTITUIRE
• ESSERE IN GRADO DI COMUNICARE CON UN SISTEMA CENTRALIZZATO DI
RACCOLTA DATI
• INTERFACCIARSI DIRETTAMENTE CON I SEGNALI STANDARD PRESENTI
NEGLI IMPIANTI
• A QUELLA MASSIMA RICHIEDENDO MODIFICHE E TEMPO DI ARRESTO MINIMI
• ESSERE COMPETITIVO IN TERMINI DI COSTO DI ACQUISTO ED
INSTALLAZIONE
• AVERE UNA MEMORIA INTERNA ESPANDIBILE AD UN MINIMO DI 4000
ISTRUZIONI O DATI
SPECIFICHE INIZIALI
15
AUTOMAZIONE 1
STORIA DEL PLC
ANNI ‘70
IL MOTIVO PRINCIPALE PER IL QUALE NACQUE L’ESIGENZA DEL PLC FU LA NECESSITÀ DI ELIMINARE I COSTI ELEVATI PER RIMPIAZZARE I SISTEMI DI CONTROLLO COMPLICATISSIMI BASATI SU RELÈ. LE ESIGENZE DI INNOVAZIONE ERANO TALI DA RICHIEDERE CONTINUE VARIAZIONI DELLO SCHEMA RELÈ CON GROSSI RISCHI DI ERRORE AD OGNI VARIAZIONE
BEDFORD ASSOCIATES PROPOSE UNA MACCHINA CHIAMATA MODULAR DIGITAL CONTROLLER (MODICON) AI
MAGGIORI PRODUTTORI DI AUTO. ALTRE COMPAGNIE
PROPOSERO SCHEMI BASATI SU COMPUTER. IL MODICON
084 FU IL PRIMO PLC AD ESSERE COMMERCIALIZZATO E
PRODOTTO IN LARGA SCALA.
EVOLUZIONE DEI PLC
16
AUTOMAZIONE 1
STORIA DEL PLC
ANNI ‘70
LA PRIMA GENERAZIONE DI PLC ERA SOPRATTUTTO
COSTITUITA DA SEQUENZIATORI RIPROGRAMMABILI
(LOGICA REALIZZATA CON TECNOLOGIA ALLO STATO
SOLIDO) MENTRE INIZIAVANO A COMPARIRE LE PRIME
MACCHINE BASATE SU MICROPROCESSORE (SOLO PER
PICCOLI SISTEMI)
I MICROPROCESSORI DEL TIPO 8080 FURONO TRA QUELLI
DI MAGGIOR SUCCESSO (PER PICCOLI PLC) E SONO
ANCORA PRESENTI NEL MERCATO (ALLEN BRADLEY PLC3). L’EVOLUZIONE DEI MICROPROCESSORI HA PERMESSO
LA COSTRUZIONE DI PLC SEMPRE PIÙ GRANDI, FINO A
SOSTITUIRE COMPLETAMENTE LA PRIMA GENERAZIONE
EVOLUZIONE DEI PLC
17
AUTOMAZIONE 1
STORIA DEL PLC
ANNI ‘70
– INNOVAZIONI:
• PER LA PRIMA VOLTA (1973) VENNE INCLUSA IN ALCUNI PLC LA
CAPACITÀ DI COMUNICARE ATTRAVERSO BUS DEDICATI.
QUESTA INNOVAZIONE CONSENTE DI COLLOCARE IL PLC IN UN
PUNTO MOLTO DISTANTE DALLA MACCHINA CHE CONTROLLA
• AGGIUNTA DELLA POSSIBILITÀ DI USARE IL PLC PER SPEDIRE E
RICEVERE SEGNALI ANALOGICI CONTINUI
– UN GRANDE PROBLEMA RIMASE LA STANDARDIZZAZIONE,
CONGIUNTA ALLA CONTINUA VARIAZIONE DELLE TECNOLOGIE DI
REALIZZAZIONE DEI PLC. NACQUERO MOLTISSIMI STANDARD,
OGNUNO RELATIVO AD UN CERTO MARCHIO (O GRUPPO DI
MARCHI) PROPRIETARI
EVOLUZIONE DEI PLC
18
AUTOMAZIONE 1
STORIA DEL PLC
ANNI ‘80
• IL PRIMO TENTATIVO DI DEFINIRE UNO STANDARD DI REALIZZAZIONE DEL PLC NACQUE DALLA GENERAL MOTORS, CHE FISSÒ IL
PROTOCOLLO DI COMUNICAZIONE MAP (MANIFACTURING
AUTOMATION PROTOCOL)
• NASCE LA PROGRAMMAZIONE SIMBOLICA DEI PLC REALIZZATA
ATTRAVERSO PERSONAL COMPUTER (INVECE CHE ATTRAVERSO
DEI TERMINALI DEDICATI)
• VIENE INTRODOTTO SUL MERCATO DI MINI E MICRO PLC CHE
SONO MACCHINE DI BASSO COSTO, IN GRADO DI GESTIRE 8-10
I/O PER LA PICCOLA AUTOMAZIONE
• VENGONO PROPOSTI ANCORA NUOVI PROTOCOLLI E OGNI
PRODUTTORE CONTINUA A VOLER IMPORRE IL PROPRIO
STANDARD
EVOLUZIONE DEI PLC
19
AUTOMAZIONE 1
STORIA DEL PLC
ANNI ‘90
• GRADUALE RIDUZIONE NELL’INTRODUZIONE DI NUOVI PROTOCOLLI E
RAFFORZAMENTO DI QUELLI CHE HANNO RESISTITO AGLI ANNI ‘80
• LO STANDARD IEC 1131-3 (COMITATO ELETTRICO INTERNAZIONALE) CERCA DI IMPORRE UN LINGUAGGIO DI PROGRAMMAZIONE INTERNAZIONALE STANDARD BASATO SU UN INSIEME
DI LINGUAGGI DI PROGRAMMAZIONE
• ATTUALMENTE MOLTI PLC SUPPORTANO PIÙ
STANDARD:
• DIAGRAMMI A BLOCCHI FUNZIONALI (FUNCTION BLOCK
DIAGRAMS)
• LISTA DI ISTRUZIONI
• TESTO STRUTTURATO
• IL PC INIZIZNO A SOSTITUIRE I PLC NELL’AUTOMAZIONE
INDUSTRIALE
EVOLUZIONE DEI PLC
20
AUTOMAZIONE 1
STORIA DEL PLC
ANNI ‘90
• NONSTANTE LE CAPACITÀ CRESCENTI DEI PC (ED I PREZZI
DECRESCENTI) ALCUNE BARRIERE PERMANGONO ALLA
SOSTITUZIONE COMPLETA DEI PLC DA PARTE DEI PC:
• I PC NON SONO NATI PER L’AMBIENTE INDUSTRIALE (TEMPERATURE, ALIMENTAZIONI, VIBRAZIONI, CAMPI ELETTROMAGNETICI
ECCESSIVI)
• L’AUTOMAZIONE RICHIEDE L’ESECUZIONE REAL-TIME DEL
PROGRAMMA (I SISTEMI OPERATIVI PIÙ DIFFUSI ATTUALMENTE
SONO MULTITASKING, TRANNE IL DOS E L’OS9) CON TEMPI DI
CICLO SPESSO TROPPO BREVI PER UN PC
• IL LINGUAGGIO USATO NEI PLC È MOLTO DIFFERENTE (TIPO
L’ASSEMBLER DEI PC), CON MOLTE ISTRUZIONI NATE PER
SEMPLIFICARE L’ESECUZIONE DEI PROGRAMMI IN TEMPO REALE
EVOLUZIONE DEI PLC
21
AUTOMAZIONE 1
PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER O PLC
• I PLC SONO DISPOSITIVI DI ELABORAZIONE DESTINATI A
RIMPIAZZARE I CIRCUITI A RELÈ UTILIZZATI PER
REALIZZARE L’AUTOMAZIONE DI UN IMPIANTO
• I PLC SONO PRESENTI IN TUTTE
LE FASI DELLA PRODUZIONE
INDUSTRIALE, OVUNQUE SIA
NECESSARIO UN CONTROLLO
ELETTRICO DI UNA MACCHINA.
ASPETTO ESTERNO DI UN PLC
22
AUTOMAZIONE 1
COMPONENTI FONDAMENTALI DI UN PLC
ARMADIO (CESTELLO O RACK)
- CONTIENE GLI ALTRI MODULI
- ASSICURA LA CONNESSIONE
ELETTRICA ATTRAVERSO IL BUS
SUL FONDO DEL RACK
MODULO PROCESSORE
- SCHEDA A
MICROPROCESSORE
- CONTROLLA E
SUPERVISIONA TUTTE LE
OPERAZIONI ESEGUITE
ALL’INTENO DEL SISTEMA
COMPONENTI DI UN PLC
23
AUTOMAZIONE 1
COMPONENTI FONDAMENTALI DI UN PLC
ALIMENTATORE
- ALIMENTAZIONE PER TUTTE
LE SCHEDE PRESENTI NEL
CESTELLO
TERMINALE DI
PROGRAMMAZIONE
- QUALSIASI PERSONAL
COMPUTER DOTATO DI SCHEDA
PER LA COMUNICAZIONE
SERIALE (RS232 / RS485)
COMPONENTI DI UN PLC
24
AUTOMAZIONE 1
COMPONENTI FONDAMENTALI DI UN PLC
MODULI I/O
- SCHEDE CHE PERMETTONO
L’INTERFACCIAMENTO DEL
MODULO PROCESSORE CON
IL MONDO ESTERNO
COMPONENTI DI UN PLC
25
AUTOMAZIONE 1
SCHEMA DI COMUNICAZIONE DI UN PLC
26
AUTOMAZIONE 1
SCHEMA FUNZIONALE DI UN PLC
27
AUTOMAZIONE 1
ISTALLAZIONE DI UN PLC IN UN ARMADIO
28
AUTOMAZIONE 1
ESEMPIO DI PANNELLO OPERATORE
29
AUTOMAZIONE 1
EVOLUZIONE STORICA
IL PLC È NATO PER SOSTITUIRE SISTEMI DI
AUTOMAZIONE REALIZZATI CON
LOGICHE CABLATE A RELÈ
ESEMPIO: COMANDO MOTORE
CONSENSO
IN
PROSSIMITÀ
MOTORE ON
OUT
INDICATORE ON
EVOLUZIONE STORICA
30
AUTOMAZIONE 1
EVOLUZIONE STORICA
SCHEMA DI AUTOMAZIONE A RELÈ
R1
C
C
P
R2
P
AND
R1
V+
M
M
I
I
R2
R2
EVOLUZIONE STORICA
V-
31
AUTOMAZIONE 1
EVOLUZIONE STORICA
FUNZIONI LOGICHE CON CONTATTI (RELÈ)
FUNZIONE OR
FUNZIONE AND
FORMA CANONICA
SP
V+
EVOLUZIONE STORICA
V32
AUTOMAZIONE 1
QUADRI A RELÈ
• CON I QUADRI A RELÈ LA FUNZIONE CHE SI VUOLE REALIZZARE È
DEFINITA RIGIDAMENTE DAL TIPO DI CONTATTO DI RELÈ CHE SI
UTILIZZA (NORMALMENTE APERTO O NORMALMENTE CHIUSO) E
DAI SUOI COLLEGAMENTI
• OGNI MODIFICA DEL CONTROLLO COMPORTA QUINDI MODIFICHE AL
CABLAGGIO O UN ADEGUAMENTO DEI RELÈ
• UN MODESTO VANTAGGIO DELLA SOLUZIONE A RELÈ CONSISTE NEL
FATTO CHE, TRATTANDOSI DI UN COMPONENTE DI POTENZA, ESSO
PERMETTE L'INTERFACCIAMENTO DIRETTO DEL CONTROLLO CON IL
CAMPO
• IL RELÈ È UN OGGETTO INGOMBRANTE E POCO AFFIDABILE (È
COMUNQUE UN DISPOSITIVO MECCANICO E QUINDI SOGGETTO AD
USURA)
QUADRI A RELÈ
33
AUTOMAZIONE 1
FASE
QUADRI A RELÈ
E10
.
R0
E11
R1
E12
R2
R0
R1
NEUTRO
A4.0
A4.1
R2
A4.2
R1
QUADRI A RELÈ
34
AUTOMAZIONE 1
REALIZZAZIONE CON PORTE LOGICHE
• UNA QUALSIASI RETE LOGICA COMBINATORIA O SEQUENZIALE
PUÒ ESSERE REALIZZATA CON SOLI AND, OR, NOT ED ELEMENTI
DI RITARDO
• ALLO STATO ATTUALE DELLA TECNOLOGIA SI POSSONO
REALIZZARE RETI LOGICHE CABLATE IN MODO RIGIDO (SCHEDE
CON COMPONENTI DISCRETI O REALIZZAZIONI MEDIANTE CIRCUITI
INTEGRATI "CUSTOM" O "SEMI-CUSTOM") OPPURE CABLATE IN
MODO FLESSIBILE MEDIANTE L'USO DI ARRAY LOGICI PROGRAMMABILI DALL'UTENTE
REALIZZAZIONE CON PORTE LOGICHE
35
AUTOMAZIONE 1
PLC
• PER SIMULARE IL COMPORTAMENTO INGRESSO/USCITA DI UNA
RETE LOGICA CABLATA, OCCORREREBBE UN PROCESSORE
VELOCISSIMO, PER COMPENSARE I LIMITI DI UNA ESECUZIONE IN
SERIE (ISTRUZIONE DOPO ISTRUZIONE) DI CIÒ CHE LA RETE LOGICA
ANALOGICA ESEGUE IN PARALLELO
• IN REALTÀ È NOTO CHE UNA ESECUZIONE A TEMPO DISCRETO È
SEMPRE POSSIBILE PURCHÉ EFFETTUATA A FREQUENZA
SUFFICIENTEMENTE PIÙ ELEVATA DELLA DINAMICA PROPRIA DEL
PROCESSO DA CONTROLLARE
• È QUINDI UTILIZZABILE UN CALCOLATORE,DIMENSIONATO IN
RELAZIONE ALLA COMPLESSITÀ DEL CONTROLLO ED ALLA
DINAMICA DEL PROCESSO DA CONTROLLARE
DALLE RETI LOGICHE AI PLC
36
AUTOMAZIONE 1
DEFINIZIONI DI CONTROLLORI LOGICI
• UN CONTROLLORE LOGICO PUÒ ESSERE:
• STATICO: LE EQUAZIONI SONO DI TIPO COMBINATORIO (LE
USCITE DEL SISTEMA DIPENDONO SOLO DAGLI INGRESSI
PRESENTI NELLO STESSO ISTANTE)
• DINAMICO: LE EQUAZIONI SONO DI TIPO SEQUENZIALE (LE
USCITE DIPENDONO DAGLI INGRESSI ATTUALI E DA QUELLI
PRECEDENTI)
• CABLATO: LO SCHEMA DI CONTROLLO È DEFINITO
DALL'INSIEME DEI DISPOSITIVI (RELÈ, PORTE LOGICHE, ...) E
DALLE LORO INTERCONNESSIONI
• PROGRAMMABILE: LO SCHEMA DI CONTROLLO È DEFINITO
TRAMITE UN PROGRAMMA MEMORIZZATO
CONTROLLORI LOGICI
37
AUTOMAZIONE 1
SCHEMA FUNZIONALE DI UN PLC
INPUT
CPU
OUTPUT
ARCHITETTURA
CLASSICA
EPROM
ROM
RAM
DIFFERENZE CON SISTEMA A mP
• REALIZZAZIONE DELLE PARTI
• PARALLELISMO E STRUTTURA INTERNA
• LINGUAGGIO NATURALE E SISTEMA OPERATIVO
• LINGUAGGIO NATURALE E SISTEMA OPERATIVO
SCHEMA FUNZIONALE DI UN PLC
38
AUTOMAZIONE 1
CARATTERISTICHE PECULIARI
• GESTIONE DEGLI I/O:
• COMPLETAMENTE AUTOMATICA
• AFFIDATA AL SISTEMA OPERATIVO DELLA MACCHINA
• ALL'INIZIO DEL CICLO DI ESECUZIONE DEL PROGRAMMA IL
SISTEMA OPERATIVO LEGGE GLI INGRESSI E LI CARICA IN UNA
SPECIFICA SEZIONE DI MEMORIA
• IL PROCESSORE AVRÀ UN'IMMAGINE DEL PROCESSO IN QUEL
MOMENTO
• ACQUISIZIONE SINCRONA DEL PROCESSO
• SCANSIONE CICLICA DEL PROGRAMMA
• IN FUNZIONE DEL VALORE DEGLI INGRESSI VIENE CALCOLATO
IL VALORE DELLE USCITE CHE VIENE DEPOSITATO IN UN’AREA
DI MEMORIA FINCHÉ LA SCANSIONE DI TUTTI GLI INGRESSI NON
È STATA EFFETTUATA
CARATTERISTICHE DEI PLC
39
AUTOMAZIONE 1
MODALITÀ DI ESECUZIONE DI UN PROGRAMMA
MODALITÀ CICLICA
RETE
LETTURA
INGRESSI
AGGIORNAMENTO
USCITE
TEMPO DI SCANSIONE
INTERVALLO DI TEMPO
NECESSARIO PER ESEGUIRE
UN CICLO DEL PROGRAMMA
IN SEQUENZA
TEMPO DI
ATTESA
ESECUZIONE
PROGRAMMA
• LETTURA INGRESSI
• ESECUZIONE PROGRAMMA
• TEMPO DI ATTESA
• AGGIORNAMENTO USCITE
• GESTIONE DELLA RETE
MODALITÀ DI ESECUZIONE DI UN PROGRAMMA IMPIEGATA
40
AUTOMAZIONE 1
• ELABORAZIONE PARALLELA
INGRESSI
1) LETTURA DEGLI INGRESSI
IN
2) ELABORAZIONE DEGLI INGRESSI E
GENERAZIONE DELLE USCITE
ELABORAZIONE
OUT
3) ATTUAZIONE DELLE USCITE
USCITE
CARATTERISTICHE DEI PLC
COPIA DEGLI
INGRESSI
COPIA DELLE
USCITE
41
AUTOMAZIONE 1
ESECUZIONE DI UN PROGRAMMA IN UN PLC
LETTURA INGRESSI
E SCRITTURA IN MEMORIA
ESECUZIONE DEL
PROGRAMMA
UN’ISTRUZIONE ALLA VOLTA
MODALITA’ A COPIA
MASSIVA DEGLI
INGRESSI E DELLE
USCITE
SCRITTURA DELLE
USCITE
ESECUZIONE DI UN PROGRAMMA
42
AUTOMAZIONE 1
LA MEMORIA DI UN PLC È SUDDIVISA IN
- MEMORIA RAM DI LETTURA E SCRITTURA
- MEMORIA ROM DI SOLA LETTURA
NELLA MEMORIA ROM RISIEDE IL SISTEMA OPERATIVO DEL PLC
VIENE UTILIZZATA PARTE DELLA MEMORIA RAM PER IMMAGAZZINARE I
DATI INTERMEDI PRODOTTI DAI PROGRAMMI DEL SISTEMA OPERATIVO
OSSIA PROGRAMMI DI:
• SUPERVISIONE DEDICATI AL CONTROLLO DELLE ATTIVITÀ DEL PLC
• ELABORAZIONE DEI PROGRAMMI UTENTE
• COMUNICAZIONE CON ALTRI PLC O CON L’APPARATO DA
CONTROLLARE
• DIAGNOSTICA INTERNA DEL PLC STESSO QUALI AD ESEMPIO IL
CONTROLLO DI PARITÀ DELLA MEMORIA PER LA GESTIONE DEGLI
ERRORI
SUDDIVISIONE DELLA MEMORIA DI UN PLC
43
AUTOMAZIONE 1
SEZIONE DI INGRESSO/USCITA
ELEMENTI PER UN’EFFICACE INTERFACCIAMENTO CON IL PROCESSO
• STADIO DI ISOLAMENTO GALVANICO (IL PIÙ DELICATO DEL
SISTEMA), REALIZZATO AD ESEMPIO CON OPTOISOLATORI
• UTILIZZO DI CONTATTI A VITE PER VELOCIZZARE LE PROCEDURE DI INSTALLAZIONE
• VISUALIZZAZIONE DELLO STATO PER IL DEBUG VISUALE DEL
PROCESSO
• INTERFACCIAMENTO CON SENSORI
DC 5- 12 - 24 - 48 V
AC 110 - 280 V
• PER I SEGNALI IN ALTERNATA OCCORRE UNO STADIO DI
RETTIFICAZIONE E DI LIVELLAMENTO, CHE SI PUÒ OTTENERE
PER MEZZO DI UN PONTE A DIODI SEGUITO DA UN FILTRO
• LO STADIO FINALE DEVE ESSERE REALIZZATO CON DISPOSITIVI
DI POTENZA (TRIAC, RELÈ, TRANSISTORI
44
CARATTERISTICHE DEI PLC
AUTOMAZIONE 1
SEZIONE DI INGRESSO/USCITA
DISPONIBILITÀ DI SCHEDE I/O SPECIALIZZATE
•REGOLATORE STANDARD PID
•SCHEDA PER IL CONTEGGIO VELOCE (LETTURA DELL’USCITA DI
•LETTURA E CONTROLLO DELLA TEMPERATURA
•LETTURA DEGLI ESTENSIMETRI
•SCHEDE PER IL CONTROLLO ASSI
LA QUALITÀ DEL CONTROLLO DI UN MOTORE DETERMINA LA QUALITÀ
DELLA LAVORAZIONE. GLI ALGORITMI DA IMPLEMENTARE PER
REALIZZARE UN BUON CONTROLLO SONO MOLTO SOFISTICATI E
DEVONO ESSERE ESEGUITI AD ELEVATO CAMPIONAMENTO
45
CARATTERISTICHE DEI PLC
AUTOMAZIONE 1
MEMORIA DEL P L C
AREA PER LA
MEMORIZZAZIONE
PERMANENTE DEI
PROGRAMMI DEL
SISTEMA
OPERATIVO
AREA DEL SISTEMA OPERATIVO (ROM)
AREA DI LAVORO DEL SISTEMA
OPERATIVO (RAM)
AREA PER LA
MEMORIZZAZIONE
DI DATI INTERMEDI
DA PARTE DEI
PROGRAMMI DEL
SISTEMA
OPERATIVO
ORGANIZZAZIONE DELLA MEMORIA DI UN PLC
46
AUTOMAZIONE 1
LA MEMORIA RAM È ANCORA SUDDIVISA IN ALTRE AREE
LA PRIMA È L’AREA DI I/O IN CUI SONO IMMAGAZZINATI I DATI DI
INGRESSO CHE GIUNGONO DA SENSORI, COME TERMOCOPPIE, . . . ,
OPPURE I DATI PROVENIENTI DA ALTRI PLC
I DATI DI USCITA SONO I SEGNALI DI COMANDO DA INVIARE
ALL’APPARTO OPPURE SONO DATI DA INVIARE AD ALTRI PLC
AREA DEL SISTEMA OPERATIVO (ROM)
AREA NELLA QUALE VENGONO MEMORIZZATI I VALORI
RILEVATI PER GLI INGRESSI
E I VALORI DA ASSEGNARE
ALLE USCITE
AREA PER LA MEMORIZZAZIONE DEL PROGRAMMA
DA ESEGUIRE DURANTE
LA FASE DI CONTROLLO
AREA DI LAVORO DEL SISTEMA OPERATIVO (RAM)
AREA DI I/O (RAM)
AREA PROGRAMMI UTENTE (RAM)
[PROM PER IL PROGRAMMA FINALE]
ORGANIZZAZIONE DELLA MEMORIA DI UN PLC
47
AUTOMAZIONE 1
NELL’AREA DATI UTENTE VENGONO IMMAGAZZINATE LE VARIABILI
TEMPORANEE DEL PROGRAMMA DI CONTROLLO DELL’APPARATO
NELL’AREA FUNZIONI DI SISTEMA VENGONO GESTITE FUNZIONI DEFINIBILI DALL’UTENTE, COME I TEMPORIZZATORI, I CONTATORI E I PID
AREA DEL SISTEMA OPERATIVO (ROM)
AREA DI LAVORO DEL SISTEMA OPERATIVO (RAM)
AREA PER LA MEMORIZZAZIONE DEL VALORE DELLE
VARIABILI TEMPORANEE
DEL PROGRAMMA UTENTE
AREA PER L’ACCESSO DI
FUNZIONI DI SISTEMA
DEFINIBILI DALL’UTENTE
(TIMER, CONTATORI,...)
AREA DI I/O (RAM)
AREA PROGRAMMI UTENTE (RAM)
[PROM PER IL PROGRAMMA FINALE]
AREA DATI UTENTE (RAM)
AREA FUNZIONI DI SISTEMA (RAM)
ORGANIZZAZIONE DELLA MEMORIA DI UN PLC
48
AUTOMAZIONE 1
UN PLC ESEGUE SECONDO UNA MODALITÀ CICLICA RICORSIVA UN
PROGRAMMA UTENTE SCRITTO IN UNO DEI LINGUAGGI DEFINITI DALLE
NORME IEC
LO STOP ALL’ESECUZIONE DEVE ESSERE INVIATO DALL’ESTERNO
LA SEGUENZA DELLE OPERAZIONI RISULTA
LETTURA DEGLI INGRESSI E SCRITTURA DEL LORO STATO IN UNA PARTICOLARE AREA DI MEMORIA. GLI INGRESSI POSSONO PROVENIRE DA
SENSORI DI VARIA NATURA, SIA ANALOGICI SIA DIGITALI, O DA ALTRI
PLC.
ESECUZIONE DEL PROGRAMMA DI CONTROLLO DI UN APPARATO LE
ISTRUZIONI SONO ESEGUITE UNA DOPO L’ALTRA, PROCEDENDO
DALL’ALTO VERSO IL BASSO, CON OPERANDI PRELEVATI DALLA
MEMORIA E RISULTATI CONSERVATI IN MEMORIA IN AREE RISERVATE
SCRITTURA DELLE USCITE, PRELEVANDO IL LORO STATO DA LOCAZIONI DI MEMORIA PARTICOLARI AD ESSE ASSOCIATE
I DATI IN USCITA POSSONO ESSERE SEGNALI DI COMANDO DELL’APPARATO GESTITO DAL PLC O DATI DA SCAMBIARE CON ALTRI PLC.
49
ESECUZIONE DI UN PROGRAMMA
AUTOMAZIONE 1
L’AREA DELLA MEMORIA RAM CON CUI PUÒ INTERAGIRE IL PLC È IN
GENERE ORGANIZZATA AD ESEMPIO NEL MODO SEGUENTE :
AREA INGRESSI FORMATA DA 32 WORD DA 16 BIT INDIRIZZABILI DA I1 A I32
PER INGRESSI DI TIPO DIGITALE AD UN BIT
CIASCUN BIT DI OGNI WORD Ix:y PUÒ ESSERE COSÌ INDIRIZZATO
I INDICA CHE LA WORD È DELL’AREA INGRESSI
x INDICA L’INDIRIZZO DELLA WORD
y INDICA IL BIT DA INDIRIZZARE
AREA USCITE FORMATA DA 32 WORD DA 16 BIT INDIRIZZABILI DA U1 A U32
CIASCUN BIT DI OGNI WORD Ux:y PUÒ ESSERE COSÌ INDIRIZZATO
DOVE:
U INDICA CHE LA WORD È DELL’AREA INGRESSI
x INDICA L’INDIRIZZO DELLA WORD
y INDICA IL BIT DA INDIRIZZARE
AREA UTENTE COSTITUITA DA 512 WORD DA 16 BIT INDIRIZZABILI DA W1 A W512
PER CIASCUNA È POSSIBILE L’INDIRIZZAMENTO DEL SINGOLO BIT
AREA TEMPORIZZATORI COSTITUITA DA 16 WORD INDIRIZZABILI DA T1 A T16
AREA CONTATORI COSTITUITA DA 16 WORD INDIRIZZABILI DA C1 A C16
AREA PID RISERVATA A 4 STRUTTURE PID INDIRIZZABILI DA P1 A P4
ORGANIZZAZIONE DELLA MEMORIA RAM
50
AUTOMAZIONE 1
MEMORIA DEL P L C
ORGANIZZAZIONE DELLA RAM
AREA
INGRESSI
32 word
da 16 bit
I1- I32
AREA
USCITE
32 word
da 16 bit
U1- U32
AREA
TEMPORIZZATORI
AREA
UTENTE
512 word
da 16 bit
W1- W512
ORGANIZZAZIONE DELLA MEMORIA RAM
T1- T16
AREA
PID
P1- P4
AREA
CONTATORI
C1- C16
51
AUTOMAZIONE 1
CPU 1-BIT
I PRIMI PLC AVEVANO UN SET DI ISTRUZIONI MOLTO RIDOTTO (AND,
OR, NOT, IN, OUT) PER CONSENTIRE L’ESECUZIONE DI OGNI ISTRUZIONE IN UN SOLO CICLO
• CON QUESTE ISTRUZIONI È POSSIBILE IMPLEMENTARE QUALSIASI
LOGICA COMBINATORIA O SEQUENZIALE
• GIÀ NELLE PRIME VERSIONI ERANO PRESENTI LE ISTRUZIONI
SET E RESET
• IL NUMERO DELLE ISTRUZIONI IMPLEMENTABILE ERA LIMITATO E
IL TEMPO DI ESECUZIONE DEL PROGRAMMA ERA LA SOMMA DEL
TEMPO DI ESECUZIONE DI OGNI SINGOLA CELLA (OCCUPATA O
NON)
• GRANDE EFFICIENZA DI ESECUZIONE ED ELEVATE PRESTAZIONI
• SCARSA FLESSIBILITÀ
• ALCUNI PLC USANO LA TECNOLOGIA 1 BIT PER OTTENERE
MIGLIORI PRESTAZIONI
CARATTERISTICHE DEI PLC
52
AUTOMAZIONE 1
CPU MULTI-BIT
LA NECESSITÀ DI NUOVE MACRO ISTRUZIONI HA SPINTO
ALL’UTILIZZAZIONE DI CPU MULTI-BIT
• POSSIBILITÀ DI INCLUDERE FUNZIONI DI CONTATORE, SHIFT
REGISTER E TIMER. CON LA PRESENZA DI QUESTE FUNZIONI NON
È PIÙ NECESSARIO AVERE SOLO FUNZIONI MONOCICLO.
• IL TEMPO DI ESECUZIONE DI UN PROGRAMMA NON È PIÙ LEGATO
AL NUMERO DI CELLE PRESENTI NELLA MEMORIA DEL
PROGRAMMA.
• NASCONO LE ISTRUZIONI PER MODIFICARE IL FLUSSO DI
ESECUZIONE DEL PROGRAMMA JP, JPZ.
• CON LA DIFFUSIONE DI mP PER PLC SEMPRE PIÙ POTENTI SONO
STATE RESE DISPONIBILI ISTRUZIONI ARITMETICHE E DI
CONFRONTO PER VARIABILI NON BOOLEANE, RENDENDO
POSSIBILE PER IL PLC LA REGOLAZIONE DI UN PROCESSO
(OLTRE ALLA NORMALE COORDINAZIONE PER LA QUALE SONO
NATI).
• NECESSITA L’USO DI UN INTERPRETE (O DI UN COMPILATORE).
CARATTERISTICHE DEI PLC
53
AUTOMAZIONE 1
CPU MULTI-BIT
CPU MULTI BIT
LA NECESSITÀ DI NUOVE MACRO ISTRUZIONI HA SPINTO ALL’UTILIZZAZIONE DI CPU MULTI-BIT
INIZIA LA PROGRAMMAZIONE STRUTTURATA ANCHE PER I PLC
USO DELLE SUBROUTINE (BLOCCO FUNZIONALE CHE REALIZZA UNA
FUNZIONE LOGICA E CHE PUÒ ESSERE RICHIAMATO OVUNQUE NEL
PROGRAMMA)
USO DEL LINGUAGGIO SIMBOLICO AL POSTO DI QUELLO ASSOLUTO
(NECESSARIO PER LA PARAMETRIZZAZIONE DELLE SUBROUTINE)
L’ALLARGAMENTO DEL SET DI ISTRUZIONI HA COSTRETTO I PRODUTTORI DI PLC AD USARE UNA METODOLOGIA MULTIPROCESSORE
OGNI PROCESSORE INTRODOTTO È SPECIALIZZATO VERSO LA RISOLUZIONE DI DETERMINATI PROBLEMI (PROCESSORE LOGICO, PROCESSORE ARITMETICO, PROCESSORE PER LA COMUNICAZIONE, ETC.)
CARATTERISTICHE DEI PLC
54
AUTOMAZIONE 1
SEZIONE DI INGRESSO/USCITA
ESEMPIO DI SCHEMA DI CIRCUITO DI OPTOISOLAMENTO
IN INGRESSO AL P L C
R
V+
R
R
R
V-
+
R
R
SEGNALE
R
INDICATORE
INDICATORE
SEZIONE INGRESSO / USCITA
-
55
AUTOMAZIONE 1
FILOSOFIA ORIGINARIA
LINGUAGGIO NATURALE PER TECNICI NON ESPERTI
• ORIENTATO ALLA SPECIFICA APPLICAZIONE
• ESPRIMIBILE IN TERMINI DI RELÈ O
PORTE LOGICHE
NEUTRO
FASE
• SCELTO IN MODO DA DETERMINARE IL
SUCCESSO DEI PLC IN QUANTO LA
CONVERSIONE DEGLI SCHEMI A RELÈ SI
PRESENTA MOLTO SEMPLIFICATA ED
IMMEDIATA
E1.0
R0
E1.1
R1
R0
R1
A4.0
• SCELTO IN MODO DA ELIMINARE
L’INTERMEDIAZIONE DELL’ESPERTO
INFORMATICO
LINGUAGGIO ELEMENTARE DI PROGRAMMAZIONE
56
AUTOMAZIONE 1
FASE
QUADRI A RELÈ
E10
.
R0
E11
R1
E12
R2
R0
R1
NEUTRO
A4.0
A4.1
R2
A4.2
R1
QUADRI A RELÈ
57
AUTOMAZIONE 1
SIMBOLOGIA E SIGNIFICATO FISICO DEI COMPONENTI
INTERRUTTORI:
CORRISPONDONO
ALL’INGRESSO DEL SISTEMA
NEUTRO
FASE
E1.0
R0
E1.1
R1
R0
R1
CIRCUITO
DI USCITA
A4.0
BOBINA: CIRCUITO DI
INGRESSO DEI RELÈ
OUT 4.0
AC
RELÈ R0
RELÈ R1
CIRCUITO
DI INGRESSO
IN 1.0
DC
ESEMPIO DI UN QUADRO A RELÈ
IN 1.1
DC
58
AUTOMAZIONE 1
SIMBOLOGIA E SIGNIFICATO FISICO DEI COMPONENTI
CONTATTO: CIRCUITO DI
USCITA DEI RELÈ
ATTIVAZIONE: CORRISPONDE
ALL’USCITA DEL SISTEMA
NEUTRO
FASE
E1.0
R0
E1.1
R0
AC
RELÈ R0
RELÈ R1
CIRCUITO DI
USCITA
R1
R1
OUT 4.0
A4.0
CIRCUITO DI
INGRESSO
IN 1.0
DC
ESEMPIO DI UN QUADRO A RELÈ
IN 1.1
DC
59
AUTOMAZIONE 1
SIMBOLOGIA E SIGNIFICATO FISICO DEI COMPONENTI
OUT A4.0
AC
RELÈ R0
RELÈ R1
CIRCUITO DI
USCITA
CIRCUITO DI
INGRESSO
SISTEMA COSTITUITO DA
• 2 INGRESSI
IN 1.0
DC
IN 1.1
DC
• INTERRUTTORE (IN1.0)
• INTERRUTTORE (IN1.1)
• 1 USCITA
• LAMPADA (A4.0)
SIGNIFICATO FISICO DEI COMPONENTI
60
AUTOMAZIONE 1
LE PRIME ISTRUZIONI DEL LINGUAGGIO LADDER, SONO STATE PROPRIO QUELLE DERIVATE DAI SISTEMI ELETTROMECCANICI (RELÈ, TEMPORIZZATORI, ECC) USATI IN ORIGINE DAI PROGETTISTI DI
AUTOMAZIONE
IL SET DI ISTRUZIONI DI BASE RIUNISCE LE ISTRUZIONI ASSOCIATE
AGLI ELEMENTI COSTITUENTI UN RELÈ
CONTATTO NORMALMENTE APERTO. È UN’ISTRUZIONE CHE PUÒ
ESSERE ASSOCIATA AD UN BIT DI UNA WORD D’INGRESSO Ix.y, O DI UN
BIT DI UNA WORD DI USCITA Ux.y, O DI UN BIT DI UNA WORD DELL’AREA
UTENTE Wx.y, INFINE PUÒ ESSERE ASSOCIATO ALLO STATO DI UN
TEMPORIZZATORE O DI UN CONTATORE. SE IL BIT AD ESSO ASSOCIATO
VALE 1 (ON) IL PROCESSORE DEL PLC CHIUDE IL CONTATTO, IN CASO
CONTRARIO LO APRE
CONTATTO NORMALMENTE CHIUSO. È L’ISTRUZIONE DUALE DELLA
PRECEDENTE, QUINDI QUANDO IL BIT AD ESSO ASSOCIATO VALE 0
(OFF) IL PROCESSORE CHIUDE IL CONTATTO, SE INVECE VALE 1, IL
CONTATTO SI APRE
ISTRUZIONI DEL LINGUAGGIO LADDER
61
AUTOMAZIONE 1
BOBINA. L’ISTRUZIONE SERVE A CONTROLLARE LO STATO DEL BIT AD
ESSA ASSOCIATO, CHE A SUA VOLTA RAPPRESENTA UN’USCITA FISICA,
Ux.y
MARKER Wx.y. ISTRUZIONE POSTA ALLA FINE DEL RUNG E SE LE
CONDIZIONI LOGICHE ALLA SUA SINISTRA SONO VERIFICATE, IL SUO
STATO DIVENTA ON, ALTRIMENTI RIMANE OFF
LATCH BOBINA. È L’ISTRUZIONE CHE FORZA LO STATO DI UNA BOBINA
AD ON, ANCHE QUANDO LE CONDIZIONI LOGICHE ALLA SUA SINISTRA
SONO OFF (NON VI È CONTINUITÀ ELETTRICA NEL RUNG).
UN LATCH BOBINA. È LA DUALE DELLA PRECEDENTE E FORZA A OFF UN
BIT DI RIFERIMENTO A CUI ERA ASSOCIATO UN’ISTRUZIONE DI LATCH
BOBINA
ISTRUZIONI DEL LINGUAGGIO LADDER
62
AUTOMAZIONE 1
SIMBOLOGIA E SIGNIFICATO FISICO DEI COMPONENTI
NEUTRO
FASE
E1.0
R0
E1.1
R1
R0
R1
A4.0
SISTEMA COSTITUITO DA
• 2 INGRESSI
• INTERRUTTORE (IN1.0)
• INTERRUTTORE (IN1.1)
• 1 USCITA
• LAMPADA (A4.0)
SIGNIFICATI FISICO DEI COMPONENTI
63
AUTOMAZIONE 1
ESEMPIO
NEUTRO
FASE
E1.0
R0
E1.1
R1
E1.2
R2
SISTEMA COSTITUITO DA
• 3 SENSORI LOGICI
• FINE CORSA (E1.0)
• PROXIMITY (E1.1)
• CONSENSO (E1.2)
R0
• 2 ATTUATORI
R1
A4.0
A4.1
• MOTORE (A4.0)
• TELERUTTORE (A4.2)
• 1 INDICATORE
R2
A4.2
R1
• LAMPADA (A4.12)
ESEMPIO
64
AUTOMAZIONE 1
LINGUAGGIO LADDER
ESEMPIO DI LOGICA DI COMANDO
NEUTRO
FASE
E1.0
R0
E1.1
R1
E1.2
R2
RICHIESTA:
• IL MOTORE E LA CORRISPONDENTE LAMPADA DI INDICAZIONE
SIANO COMANDATI SE IL
SENSORE DI PROSSIMITÀ E
QUELLO DI CONSENSO SONO
ENTRAMBI ATTIVI (CONTATTI
CHIUSI)
• IL TELERUTTORE 4.0 SIA
COMANDATO SE IL SENSORE DI
FINE CORSA E' ATTIVO OPPURE IL
SENSORE DI PROSSIMITÀ NON E'
ATTIVO
ESEMPIO IN LADDER
R0
R1
A4.0
A4.1
R2
A4.2
R1
65
AUTOMAZIONE 1
SCHEMA LADDER/KOP
EQUIVALENTE
• NON VIENE VISUALIZZATO IL CIRCUITO DI INGRESSO CHE, PER LA
STANDARDIZZAZIONE INTRODOTTA
DAI PLC, È TRASPARENTE DAL
PUNTO DI VISTA DEL PROGRAMMATORE
• VIENE MODIFICATA SOLO IN PARTE
LA SIMBOLOGIA PER RENDERLA
PIÙ COMPATIBILE ALLE POSSIBILITÀ RAPPRESENTATIVE DEI PRIMI
TERMINALI
ESEMPIO IN LADDER/KOP
NEUTRO
FASE
E1.0
R0
E1.1
R1
E1.2
R2
R0
R1
A4.0
A4.1
R2
A4.2
R1
66
AUTOMAZIONE 1
SCHEMA LADDER/KOP
EQUIVALENTE
NEUTRO
FASE
• I PRIMI PLC ERANO
PROGRAMMABILI ATTRAVERSO
UNA INTERFACCIA CHE
RIPRODUCEVA LA STRUTTURA DEL
DIAGRAMMA, UN "GRADINO”
(RUNG) ALLA VOLTA
• L'INTERFACCIA OPERATORE
CONTENEVA UN INTERPRETE CHE
TRADUCEVA GLI SCHEMI GRAFICI A
SCALA IN ISTRUZIONI, CON UNA
CORRISPONDENZA UNO A UNO
TRA I SIMBOLI GRAFICI (CONTATTI,
INGRESSI, USCITE, ECC.) E LE
ISTRUZIONI.
ESEMPIO IN LADDER/KOP
R0
R1
A4.0
A4.1
R2
A4.2
R1
67
AUTOMAZIONE 1
ESEMPIO DI APPLICAZIONE
SUI COMPONENTI FONDAMENTALI
NELL’APPLICAZIONE LA LOGICA DI CONTROLLO RICHIEDE CHE VENGA
AZIONATA LA POMPA (USCITA A1.0) PER FAR SÌ CHE IL LIVELLO DEL
LIQUIDO VENGA RIPORTATO AL LIVELLO ALTO (SENSORE I1.1) OGNI
VOLTA CHE IL SENSORE DI LIVELLO BASSO (I1.0) NON DÀ PIÙ SEGNALE
GLI INGRESSI SONO SENSORI LIVELLO ALTO
DI LIVELLO A FIBRE OTTICHE
ENTRAMBI DEL TIPO NC
(NORMALMENTE CHIUSI
PLC
LIVELLO BASSO
SE I SENSORI NON SONO
IMMERSI NEL LIQUIDO
FORNISCONO UN SEGNALE OFF
SE IMMERSI NEL LIQUIDI
FORNISCONO ON.
ESEMPIO DI APPLICAZIONE
USCITA
POMPA
68
AUTOMAZIONE 1
VIENE MOSTRATA UN’APPLICAZIONE DELLE ISTRUZIONI DI BASE DEL LINGUAGGIO LADDER. IN PARTICOLARE SI VUOLE RIPRISTINARE IL LIVELLO DEL LIQUIDO
IN UN SERBATOIO QUANDO QUESTO È SCESO AL DI SOTTO DI UN CERTO
LIVELLO. COME È MOSTRATO IN FIGURA IL LIQUIDO FUORIESCE DA UN FORO
POSTO SUL FONDO DEL SERBATOIO E PER RIPRISTINARNE IL LIVELLO SI PUÒ
UTILIZZARE UNA POMPA. L’APPLICAZIONE DA REALIZZARE PREVEDE LA
GESTIONE AUTOMATICA DEL RIPRISTINO DEL LIVELLO. A TAL FINE VENGONO
UTILIZZATI DUE SENSORI A FIBRA OTTICA DEL TIPO NORMALMENTE CHIUSI
(QUANDO SONO IMMERSI NEL LIQUIDO FORNISCONO UN SEGNALE OFF).
LA POMPA È ATTIVABILE QUANDO IL LIQUIDO È SCESO AL DI SOTTO DEL SENSORE DI LIQUIDO BASSO, IL QUALE COMMUTERÀ IL SUO STATO AD OFF,
MENTRE DEVE ESSERE DISATTIVATA QUANDO IL LIQUIDO SUPERA IL SENSORE
DI LIVELLO ALTO PER EVITARE LA TRACIMAZIONE DEL LIQUIDO DAL
SERBATOIO.
PER LA GESTIONE DEGLI EVENTI:
• SERBATOIO PIENO;
• SERBATOIO SEMI PIENO;
• SERBATOIO VUOTO.
E DELL’ATTIVAZIONE E DISATTIVAZIONE DELLA POMPA SI UTILIZZA UN PLC SU
CUI DEVE ESSERE IMPLEMENTATO UN PROGRAMMA PER LA LETTURA DELLO
STATO DEI SENSORI E PER IL COMANDO DELLA POMPA.
ESEMPIO DI APPLICAZIONE
69
AUTOMAZIONE 1
VIENE PRESA IN CONSIDERAZIONE LA SOLUZIONE DEL PROBLEMA MEDIANTE
L’IMPLEMENTAZIONE DI UN PROGRAMMA IN LINGUAGGIO LADDER.
COME DETTO I DUE SENSORI SONO NORMALMENTE CHIUSI E IL LORO STATO
PUÒ ESSERE ON O OFF. QUINDI POSSONO ESSERE RAPPRESENTATI DA UN BIT
ASSOCIATO AD UN CONTATTO NORMALMENTE CHIUSO, SI UTILIZZA UN
MARKER PER ATTIVARE E DISATTIVARE LA POMPA A CUI È ASSOCIATA UN BIT DI
USCITA COLLEGATO AD UNA BOBINA.
IL PROGRAMMA È MOSTRATO NEL DIAGRAMMA LADDER IN FIGURA. IL MARKER
(BOBINA) COMMUTA AD ON QUANDO ENTRAMBI I SENSORI SONO OFF OSSIA
QUANDO NON SONO IMMERSI NEL LIQUIDO. QUESTO VUOL DIRE CHE IL
LIVELLO È BASSO E ALLORA LA POMPA DEVE ESSERE ATTIVATA, INFATTI, IL
CONTATTO NORMALMENTE APERTO ASSOCIATO AL MARKER W1.0 VIENE
CHIUSA, L’USCITA U1.0 DIVENTA ON E LA POMPA VIENE ATTIVATA. QUANDO IL
LIQUIDO SUPERA IL SENSORE DI LIVELLO BASSO, QUESTO COMMUTA AD ON
APRENDO IL RELATIVO CONTATTO NORMALMENTE CHIUSO, MA LA POMPA NON
SI ARRESTA PERCHÉ È CHIUSO IL CONTATTO NORMALMENTE APERTO
ASSOCIATO W1.0. LA POMPA SI ARRESTA QUANDO IL LIQUIDO SUPERA IL
SENSORE DI LIVELLO ALTO CHE INIBISCE IL CONTATTO NORMALMENTE CHIUSO
(SI APRE) E QUESTO FA SI CHE LA CONDIZIONE LOGICA ALLA SINISTRA DEI DUE
RUNG DIVENTA FALSA E LE BOBINE ASSOCIATE A W1.0 E U1.0 DIVENTANO OFF.
APPLICAZIONE E ISTRUZIONI DEL LINGUAGGIO LADDER
70
AUTOMAZIONE 1
ESEMPIO DI APPLICAZIONE
LO STATO W1.0 DI APPOGGIO VIENE USATO COME APPOGGIO PER
INDICARE LO STATO DELLA POMPA
SE LA POMPA È STATA PRECEDENTEMENTE ATTIVATA, DEVE
FUNZIONARE FINCHÉ ANCHE IL SENSORE I1.1 DIVENTA ATTIVO
SE I DUE SENSORI DIVENTANO ENTRAMBI ATTIVI (LIVELLO BASSO), LA
POMPA VIENE ATTIVATA INDIPENDENTEMENTE DALLO STATO
PRECEDENTE
FASE
NEUTRO
I1.0
I1.1
W1.0
W1.0
W1.0
LIVELLO ALTO
PLC
LIVELLO BASSO
U1.0
USCITA
POMPA
APPLICAZIONE E ISTRUZIONI DEL LINGUAGGIO LADDER
71
AUTOMAZIONE 1
IN QUESTO ESEMPIO VIENE MOSTRATA L’APPLICAZIONE DELLE
ISTRUZIONI DI LATCH BOBINA E UNLATCH BOBINA PER LO SWITCHING
REALIZZATO CON DUE INTERRUTTORI. VALE LA PENA RICORDARE CHE
UN PROGRAMMA VIENE ESEGUITO DA UN PLC UN’ISTRUZIONE ALLA
VOLTA PROCEDENDO DALL’ALTO VERSO IL BASSO.
ESAMINIAMO IN DETTAGLIO IL PROGRAMMA MOSTRATO IN FIGURA. IN
PRIMO LUOGO È OPPORTUNO NOTARE CHE AFFINCHÉ SIANO
ESEGUITE LE ISTRUZIONI DI LATCH BOBINA E UNLATCH BOBINA
DEVONO ESSERE VERIFICATE LE CONDIZIONI LOGICHE NEL RUNG ALLA
SINISTRA DELL’ISTRUZIONE.
IN PARTICOLARE PER ESEGUIRE LATCH BOBINA DEVE ESSERE ON I1.0,
MENTRE PER ESEGUIRE UNLATCH BOBINA DEVE ESSERE ON I1.1.
APPLICAZIONE E ISTRUZIONI DEL LINGUAGGIO LADDER
72
AUTOMAZIONE 1
IL DIAGRAMMA TEMPORALE MOSTRA IL FUNZIONAMENTO DEL
PROGRAMMA. I1.1 DIVENTA ON PER PRIMO (RISPETTO A I1.0) QUINDI È
L’ISTRUZIONE DI UNLATCH E IL MARKER W1.0 E OFF. QUANDO È ON I1.0
E E OFF È ESEGUITA L’ISTRUZIONE LATCH E W1.0 DIVENTA ON. RIMANE
IN QUESTO STATO ANCHE QUANDO I1.0 DIVENTA OFF E FINO A QUANDO
I1.1 DIVENTA ON E FA ESEGUIRE UNLATCH.
QUESTO COMPORTAMENTO DEL PROGRAMMA È BEN EVIDENTE NEL
DIAGRAMMA TEMPORALE DEI SEGNALI MOSTRATO NELLA SLIDE.
È BENE RICORDARE COME SIA IMPORTANTE ALL’ORDINE IN CUI SONO
INSERITI I DUE RUNG CONTENENTI LE ISTRUZIONI DI LATCH E
UNLATCH, INFATTI, INVERTENDOLI IL RISULTATO CHE SI OTTERREBBE
CAMBIA DECISAMENTE.
APPLICAZIONE E ISTRUZIONI DEL LINGUAGGIO LADDER
73
AUTOMAZIONE 1
ISTRUZIONI DI LATCH E UNLATCH
FASE
NEUTRO
I1.0
I1.0
W1.0
L
I1.1
I1.1
W1.0
W1.0
U
tempo
SOLUZIONE PER LO SWITCHING CON DUE INTERRUTTORI DI INGRESSO
LA SOLUZIONE SI PRESENTA MOLTO PIÙ SEMPLICE PERCHÉ NON C’È
BISOGNO DI MEMORIZZARE LO STATO PRECEDENTE
BISOGNA FARE MOLTA ATTENZIONE ALL’ORDINE NEL QUALE SONO
STATI INSERITI I DUE RUNG
INVERTENDOLI IL RISULTATO CHE SAREBBE COMPLETAMENTE
DIVERSO
APPLICAZIONE E ISTRUZIONI DEL LINGUAGGIO LADDER
74
AUTOMAZIONE 1
IL SET DI ISTRUZIONI MOSTRATO IN QUESTA SLIDE È RELATIVO ALLE
ISTRUZIONI DI CONTEGGIO E TEMPORIZZAZIONE.
TEMPORIZZATORE. IL SIMBOLO È MOSTRATO NELLA SLIDE. IN
QUESTO TX RAPPRESENTA L’INDIRIZZO DEL TEMPORIZZATORE, X PUÒ
ASSUMERE VALORI COMPRESI DA 1 A 16 ( IL NUMERO MAX VARIA DA
PLC A PLC). XXXXX RAPPRESENTA L’INTERVALLO DI CONTEGGIO CHE
PUÒ ANDARE DA 0 A 360000 ED È ESPRESSO IN CENTESIMI DI
SECONDO (MAX 1 ORA). NEL RUNG MOSTRATO SE I3.2 DIVENTA ON (IL
CONTATTO SI CHIUDE) IL CONTEGGIO HA INIZIO ED IL
TEMPORIZZATORE CONTA LO SCORRERE DEL TEMPO FINO A XXXXX.
AL TEMPORIZZATORE È ASSOCIATO UN BIT INDICATO CON TX CHE
DIVENTA ON QUANDO È TERMINATO IL CONTEGGIO E QUNDI PUÒ
ESSERE UTILIZZATO COMA MARKER DI EVENTI AD ESEMPIO PER
ABILITARE UNA QUALCHE AZIONE. QUESTO TEMPORIZZATORE HA IL
RESET AUTOMATICO QUANDO DIVENTA FALSA LA CONDIZIONE LOGICA
ALLA SUA SINISTRA (I3.2 IN QUESTO CASO).
ALCUNE ISTRUZIONI DEL LINGUAGGIO LADDER
75
AUTOMAZIONE 1
TEMPORIZZATORE A RITENUTA. A DIFFERENZA DEL PRECEDENTE, LO
STATO DI QUESTO TEMPORIZZATORE SI CONSERVA ANCHE QUANDO
LA CONDIZIONE LOGICA ALLA SINISTRA DIVENTA FALSA (I2.4 IN
QUESTO CASO) È DEVE ESSERE RESETTATO DA APPOSITA
ISTRUZIONE. IL VALORE DEL CONTEGGIO E CONSULTABILE
ALL’INDIRIZZO TXR.ACC.
CONTATORE AD INCREMENTO. IN QUESTA ISTRUZIONE CX È
L’INDIRIZZO DEL CONTATORE, CHE VA DA 1 A 16 (IL NIMERO MASSIMO
VARIA DA PLC A PLC), MENTRE XXX È L’INDIRIZO DA RAGGIUNGERE
NEL CONTEGGIO, AL MASSIMO 1000. IL CONTEGGIO È INCREMENTATO
DI UN’UNITÀ SE IL BIT I1.1 SUBISCE UNA TRANSZIONE ON-OFF. IL
CONTEGGIO ATTUALE È CONSULTABILE ALL’INDIRIZZO CX.ACC. PER IL
RESET DEL CONTATORE SI UTILIZZA UN’APPOSITA ISTRUZIONE DI
RESET, EVENTUALMENTE ATTIVATA DA UNA CONDIZIONE LOGICA.
ALCUNE ISTRUZIONI DEL LINGUAGGIO LADDER
76
AUTOMAZIONE 1
ISTRUZIONI DI TEMPORIZZAZIONE E CONTEGGIO
FASE
• TEMPORIZZATORE
• TEMPORIZZATORE A RITENUTA
NEUTRO
I3.2
Tx
xxxxx
I2.4
TxR.acc
TxR
xxxxx
TxR
• CONTATORE AD INCREMENTO
Cx.acc
RES
I1.1
Cx
xxx
Cx
RES
ALCUNE ISTRUZIONI DEL LINGUAGGIO LADDER
77
AUTOMAZIONE 1
APPLICAZIONE DEL TEMPORIZZATORE
FASE
NEUTRO
I1.0
I1.0
T1
500
T1
T1
U1.0
U1.0
5 sec
5 sec
5 sec
APPLICAZIONE DEL TIMER A RITARDO DI INSERZIONE
SEMPLICE VISUALIZZAZIONE DELL’USCITA DI UN TIMER DOPO
L’ATTIVAZIONE
ALCUNE ISTRUZIONI DEL LINGUAGGIO LADDER
78
AUTOMAZIONE 1
IN QUESTO ESEMPIO DI APPLICAZIONE DI UN TEMPORIZZATORE, SI
DEVE RAGGIUNGERE UN CONTEGGIO DI 5 SEC. IL TEMPORIZZATORE È
ABILITATO DAL BIT I0.1 CHE DEVE RIMANERE ATTIVO PER TUTTA LA
DURATA DEL CONTEGGIO.
SE I1.0 DIVENTA OFF RESETTA IL TEMPORIZZATORE, OPPURE PUÒ
BLOCCARE IL CONTEGGIO. IN QUEST’ULTIMO CASO SE I1.0 RIMANE ON
PER UN TEMPO INFERIORE AL TEMPO DI CONTEGGIO IMPOSTATO IL
TEMPORIZZATORE NON RAGGIUNGE IL TERMINE DEL CONTEGGIO E IL
BIT AD ESSO ASSOCIATO RIMANE OFF.
IL DIAGRAMMA TEMPORALE DEI SEGNALI MOSTRA PERFETTAMENTE IL
COMPORTAMENTO APPENA ILLUSTRATO.
IN PARTICOLARE QUESTO PROGRAMMA COMANDA L’USCITA U1.0 CHE
PUÒ ESSERE ATTIVATA DOPO 5 SEC DALL’ABILITAZIONE DEL
CONTEGGIO (I1.0 IN SOSTANZA È UN BIT DI ENABLE) E RIMANE ATTIVA
FINO A QUANDO IL BIT DI ABILITAZIONE È ON.
ALCUNE ISTRUZIONI DEL LINGUAGGIO LADDER
79
AUTOMAZIONE 1
APPLICAZIONE DEL CONTATORE
FASE
NEUTRO
I1.0
I1.1
C1
4
I1.0
C1
RES
I1.1
C1
C1
U1.0
U1.0
CONTEGGIO DEI FRONTI DI SALITA IN ARRIVO AL CONTATORE C1
DALL’INGRESSO I1.0
IL CONTATORE FORNISCE UN’USCITA U1.0 ATTIVA QUANDO IL NUMERO
DEI FRONTI DI SALITA IN INGRESSO È MAGGIORE DI 4.
IL CONTATORE DEVE ESSERE RESETTATO, E L’USCITA AZZERATA,
QUANDO L’INGRESSO I1.1 È ATTIVO.
ALCUNE ISTRUZIONI DEL LINGUAGGIO LADDER
80
AUTOMAZIONE 1
ESEMPIO DI APPLICAZIONE DI CONTATORE. IL CONTATORE C1
EFFETTUA IL CONTEGGIO DEI FRONTI DI SALITA. IL VALORE DEL
CONTEGGIO DA RAGGIUNGERE È IMPOSTATO A QUATTRO E TALE
CONTEGGIO VIENE RAGGIUNTO QUANDO IL CONTATORE IN INGRESSO
VEDE UN NUMERO DI COMMUTAZIONI OFF – ON MAGGIORE OD
UGUALE A QUATTRO. QUANDO CIÒ È VERIFICATO IL BIT
CORRISPONDENTE A C1 DIVENTA ON E INDICA IL RAGGIUNGIMENTO
DEL CONTEGGIO.
NEL PROGRAMMA IN FIGURA IL BIT ASSOCIATO A C1 ATTIVA (CONTATTO
NORMALMENTE APERTO) L’USCITA U1.0, QUEST’ULTIMA POI SARÀ ON
FIN TANTO CHE I1.1 RIMANE OFF. INFATTI QUESTO BIT RAPPRESENTA
LA CONDIZIONE LOGICA CHE ATTIVA L’ISTRUZIONE DI RESET DEL
CONTATORE. QUANDO TALE ISTRUZIONE VIENE ESEGUITA HA
L’EFFETTO DI RESETTARE IL CONTATORE E QUINDI DI PORTARE AD OFF
IL BIT ASSOCIATO DI FINE CONTEGGIO E PROVOCA LA DISABILITAZIONE
DELL’USCITA U1.0
IL DIAGRAMMA TEMPORALE DEI SEGNALI ASSOCIATI AI BIT I1.0, I1.1, C1
E U1.0 EVIDENZIA QUESTO COMPORTAMENTO.
ALCUNE ISTRUZIONI DEL LINGUAGGIO LADDER
81
AUTOMAZIONE 1
ISTRUZIONI PER IL CONTROLLO DI FLUSSO
FASE
• ISTRUZIONI
DI
SALTO.
ATTRAVERSO IL SALTO E LE
CONDIZIONI DI ATTIVAZIONE
ISTRUZIONE DI SALTO
SI REALIZZANO STRUTTURE:
A SOTTOPROGRAMMA
IF-THEN-ELSE,DO-WHILE,
REPEAT-UNTIL, FOR-NEXT.
I3.5
I1.0
NEUTRO
200
200
JMP
JSR
200
LBL
200
SBR
I3.5
MCR
SOTTOPROGRAMMA
• MASTER CONTROL RELAY
RET
MCR
I3.5
ZCL
• ZONE CONTROL LAST STATE
ZCL
ALCUNE ISTRUZIONI DEL LINGUAGGIO LADDER
82
AUTOMAZIONE 1
QUESTO SET DI ISTRUZIONI RIUNISCE TUTTE QUELLE CHE DETERMINANO IL
CONTROLLO DI FLUSSO DEL PROGRAMMA, OSSIA È L’INSIEME DI ISTRUZIONI
CHE PUÒ TRASFERIRE IL CONTROLLO A UN’ISTRUZIONE DEL PROGRAMMA
DIVERSA DA QUELLA SEGUENTE.
ISTRUZIONE DI SALTO. (JMP) È L’ISTRUZIONE DI SALTO INCONDIZIONATO
ALL’ETICHETTA IL CUI INDIRIZZO È XXX. SE QUESTA È PRECEDUTA DA UNA
CONDIZIONE LOGICA SI REALIZZA UN SALTO CONDIZIONATO (SALTA SE…) E
QUINDI SI POSSONO REALIZZARE ISTRUZIONI COMPLESSE DEL TIPO IF-THENELSE, DO-WHILE, REPEAT-UNTIL, FOR-NEXT.
MASTER CONTROL RELAY. È UN’ISTRUZIONE CHE CONSENTE DI
CONTROLLARE, ATTRAVERSO UN SOLO INSIEME DI CONDIZIONI, L’ESECUZIONE
DI UNA ZONA INTERNA DI PROGRAMMA. IL SIMBOLO GRAFICO (MCR) È POSTO
ALL’USCITA DEL RUNG, ALL’INIZIO DELLA ZONA DA CONTROLLARE, COME
USCITA INCONDIZIONATA IN UN RUNG POSTO ALLA FINE DELLA ZONA DA
CONTROLLARE. SE LA CONDIZIONE DI ABILITAZIONE DELL’ISTRUZIONE MCR È
VERA ALLORA LA ZONA CONTROLLATA È ESEGUITA, SE TALE CONDIZIONE È
FALZA LA ZONA DI PROGRAMMA NON È ESEGUITA E TUTTE LE BOBINE DI TALE
ZONA SONO RESETTATE.
ALCUNE ISTRUZIONI DEL LINGUAGGIO LADDER
83
AUTOMAZIONE 1
ZONE CONTROL LAST STATE. È SIMILE ALLA PRECEDENTE, MA CON LA
DIFFERENZA CHE SE LA CONDIZIONE DI ABILITAZIONE È FALSA LE USCITE
DELLE ISTRUZIONI NON ESEGUITE VENGONO LASCIATE NEL LORO ULTIMO
STATO.
SALTO A SOTTOPROGRAMMA. NEL SIMBOLO DI QUESTA ISTRUZIONE DI SALTO
XXX RAPPRESENTA L’INDIRIZZO, O MEGLIO, IL NUMERO DEL
SOTTOPROGRAMMA DA ESEGUIRE. UNA VOLTA TERMINATA L’ESECUZIONE DEL
SOTTOPROGRAMMA IL CONTROLLO È RESTITUITO AL PROGRAMMA
CHIAMANTE ALL’ISTRUZIONE SEGUENTE QUELLA DI SALTO.
IL SET DI ISTRUZIONE SEGUENTI E QUELLO DI ELABORAZIONE DATI.
ISTRUZIONE DI TRASFERIMENTO DI WORD. IL SIMBOLO GRAFICO È
EVIDENZIATO IN FIGURA. MOV È ALLORA UTILIZZATA PER TRASFERIRE UNA
WORD, OP1 È L’INDIRIZZO DELLA WORD DA TRASFERIRE MENTRE OP2 È
L’INDIRIZZO DI DESTINAZIONE. OP1 PUÒ ESSERE ANCHE UN VALORE
ASSOLUTO.
ISTRUZIONI ARITMETICO/LOGICHE. XXX È IL CODICE DELL’ISTRUZIONE E PUÒ
ESSERE ADD, MUL, SUB, DIV, AND DI DUE WORD BIT A BIT, OR DI DUE WORD BIT
A BIT. OP1 È IL PRIMO OPERANDO ED È UN INDIRIZZO MENTRE OP2 È IL
SECONDO OPERANDO E PUÒ ESSERE ANCHE UN VALORE ASSOLUTO. INFINE,
RES E L’INDIRIZZO DI MEMORIA DOVE IMMAGAZZINARE IL RISULTATO
DELL’OPERAZIONE.
ALCUNE ISTRUZIONI DEL LINGUAGGIO LADDER
84
AUTOMAZIONE 1
ISTRUZIONI PER LA MANIPOLAZIONE DATI
FASE
• ISTRUZIONE PER IL TRASFERIMENTO
DI WORD
NEUTRO
I3.5
I2.3
• ISTRUZIONE ARITMETICO/LOGICHE:
xxx = ADD, MUL, SUB, DIV, AND, OR
ALCUNE ISTRUZIONI DEL LINGUAGGIO LADDER
MOV
OP1
OP2
XXX
OP1
OP2
RES
85
AUTOMAZIONE 1
ISTRUZIONI PER LA MANIPOLAZIONE DATI
FASE
• ISTRUZIONE DI COMPARAZIONE:
yyy= EQU, NEQ, GEQ, LEQ, GRT, LES.
NEUTRO
I3.5
YYY
OP1
OP2
I2.3
• REGISTRO SCORRIMENTO A DESTRA
ALCUNE ISTRUZIONI DEL LINGUAGGIO LADDER
RSD
Wx
Ix:y
86
AUTOMAZIONE 1
REGISTRO A SCORRIMENTO A DESTRA. È L’ISTRUZIONE CHE CONSENTE LO
SHIFT VERSO DESTRA DEI BIT DI UNA WORD DELL’AREA DI MEMORIA UTENTE IL
CUI INDIRIZZO È WX. IL PRIMO BIT DELLA WORD DIVENTA QUELLO IL CUI
INDIRIZZO È, PER ESEMPIO, IX:Y. ANCHE IN QUESTO CASO L’ISTRUZIONE DI
COMPARAZIONE È ESEGUITA SE È VERA LA CONDIZIONE LOGICA SUL RUNG,
I2.3.
ISTRUZIONI DI COMPARAZIONE. YYY È IL CODICE DELL’ISTRUZIONE E PUÒ
ESSERE UGUALE EQU, DIVERSO NEQ, MAGGIORE O UGUALE GEQ, MINORE O
UGUALE LEQ, MAGGIORE GRT O MINORE LES. OP1 È IL PRIMO DEI DUE
OPERANDI DA CONFRONTARE ED È UN’INDIRIZZO, INVECE OP2 PUÒ ANCHE
ESSERE UN VALORE ASSOLUTO. NEL CASO IN FIGURA, L’ISTRUZIONE DI
COMPARAZIONE È ESEGUITA SE È VERA LA CONDIZIONE LOGICA SUL RUNG,
I3.5.
ALCUNE ISTRUZIONI DEL LINGUAGGIO LADDER
87
AUTOMAZIONE 1
ISTRUZIONI PER LA MANIPOLAZIONE DATI
FASE
NEUTRO
I3.5
SEQ
Out
Word
num
I2.3
PID
Kp
Ki
Kd
rif
var
com
• SEQUENZIATORE DI WORD
• CONTROLLORE PID
ALCUNE ISTRUZIONI DEL LINGUAGGIO LADDER
88
AUTOMAZIONE 1
ISTRUZIONI SPECIALI
FASE
• TRASMETTITORE DI WORD
NEUTRO
I3.5
I2.3
• RICEVITORE DI WORD
ALCUNE ISTRUZIONI DEL LINGUAGGIO LADDER
SEND
num
ind
lun
GET
num
ind
lun
89
AUTOMAZIONE 1
SEQUENZIATORE DI WORD. L’ISTRUZIONE CONSENTE DI MEMORIZZARE IN UN
VETTORE UN CERTO NUMERO DI WORD (UNA WORD PUÒ, AD ESEMPIO,
RAPPRESENTARE LO STATO DI UN’USCITA ANALOGICA O DI UN’INSIEME DI
USCITA DIGITALI DEL TIPO ON-OFF. ALLORA OUT È L’INDIRIZZO DOVE È
MEMORIZZATA LA SEQUENZA DI WORD, WORD È L’INDIRIZZO DELLA PRIMA
WORD DA SEQUENZIARE E NUM È IL NUMERO DI WORD DA SEQUENZIARE A
PARTIRE QUELLA IL CUI INDIRIZZO È SPECIFICATO NELL’ISTRUZIONE.
CONTROLLORE PID. È L’ISTRUZIONE CHE REALIZZA LA LEGGE DI CONTROLLO
STANDARD PID. KP, KI E KD RAPPRESENTANO I GUADAGNI DELLE AZIONI
PROPORZIONALE, INTEGRALE E DERIVATIVA, RISPETTIVAMENTE. SPESSO TALI
VALORI SI TROVANO ESPRESSI IN TERMINI DI BANDA PROPORZIONALE BP,
TEMPO DELL’AZIONE INTEGRALE TI E TEMPO DELL’AZIONE DERIVATIVA TD. RIF
RAPPRESENTA L’INDIRIZZO DELLA LOCAZIONE DI MEMORIA DOVE È
MEMORIZZATO IL VALORE DEL RIFERIMENTO DA INSEGUIRE, VAR È L’INDIRIZZO
DOVE È MEMORIZZATO IL VALORE ATTUALE DELLA VARIABILE DA
CONTROLLARE, INFINE, COM È L’INDIRIZZO DI MEMORIA IN CUI È
MEMORIZZATO IL VALORE DELLA VARIABILE DI COMANDO DEL SISTEMA
CONTROLLATO.
ALCUNE ISTRUZIONI DEL LINGUAGGIO LADDER
90
AUTOMAZIONE 1
ESEMPIO DI PROGRAMMA IN LINGUAGGIO LADDER
91
AUTOMAZIONE 1
FUNCTIONAL BLOCK
(FUP)
LADDER DIAGRAM
(KOP)
E1.0 E1.1
A4.0
( )
E1.0
1
AND
E1.2
&
A4.0
1
A4.1
2
E1.1
A4.1
( )
E1.1
2
OR
1
E1.2
E1.1
V+
V-
CONFRONTO FRA LADDER/KOP E FUNCTIONAL BLOK FUP
92
AUTOMAZIONE 1
SEQUENCIAL FUNCTIONAL CHART
• FORMALISMO STANDARDIZZATO PER LA DESCRIZIONE E LA
PROGETTAZIONE DEL CICLO OPERATIVO DI MACCHINE ED IMPIANTI
• STANDARDIZZATO DAL COMITATO ELETTROTECNICO
INTERNAZIONALE (IEC) COME STANDARD IEC- 1131-3
• ASSIMILABILE AD UN DIAGRAMMA DEGLI STATI
• INDIPENDENTE DALLA TECNOLOGIA UTILIZZATA PER RENDERLO
OPERATIVO
• FORMALISMO ASTRATTO
• SEMPLIFICA LA RAPPRESENTAZIONE STIMOLANDO LA
SCOMPOSIZIONE IN SOTTO-PROBLEMI
• IN OGNI SITUAZIONE OPERATIVA SOLO UN SOTTO-INSIEME
DELLE INFORMAZIONI È INDISPENSABILE PER IL CONTROLLO
93
CARATTERISTICHE DOMINANTI
AUTOMAZIONE 1
• STATO (FASE, TAPPA, PASSO) [1]
• EVOLUZIONE TEMPORALE DEL FUNZIONAMENTO DI UN IMPIANTO
COMPLESSO È DESCRIVIBILE MEDIANTE UNA SUCCESSIONE TEMPORALE DI SITUAZIONI OPERATIVE PIÙ SEMPLICI, NELLE QUALI È
ATTIVO SOLO UN SOTTOINSIEME DEGLI INGRESSI E DELLE USCITE
• DEFINIZIONE DIVERSA DI QUELLA TIPICA DELLE RETI DI PETRI
• PER LE RETI DI PETRI AD OGNI STATO È ASSOCIATA UNA BEN
PRECISA CONFIGURAZIONE DELLE USCITE
• PER LE RETI DI PETRI CON CENTINAIA DI USCITE IL NUMERO
DI STATI DIVENTA ENORME
• DEFINIZIONE DI STATO NEL GRAFCET
• UNO STATO È UNA CONDIZIONE OPERATIVA DELLA MACCHINA ALLA QUALE È ASSOCIATO UN BEN PRECISO ALGORITMO
DI CONTROLLO (AZIONI), DIVERSO DA QUELLI ASSOCIATI AGLI
ALTRI UNO STATO È UNA CONDIZIONE OPERATIVA
• DURANTE IL TEMPO DI PERMANENZA IN UNO STATO LE USCITE DEL CONTROLLO POSSONO VARIARE IN RISPOSTA ALLE
VARIAZIONI DEGLI INGRESSI O ALLO SCORRERE DEL TEMPO
94
CONCETTI DI BASE
AUTOMAZIONE 1
• TRANSAZIONI
• POSSIBILITÀ DI EVOLUZIONE DA UNO STATO AD UN ALTRO
• AD OGNI TRANSIZIONE È ASSOCIATA UNA CONDIZIONE CHE
DEVE ESSERE VERIFICATA AFFINCHÉ LA TRANSIZIONE AVVENGA
• COLLEGAMENTI ORIENTATI
• PERCORSI DI POSSIBILE EVOLUZIONE DEL CONTROLLORE
NEL GRAFCET ESISTE UNA SINTASSI MOLTO PRECISA PER DEFINIRE
GLI STATI, LE TRANSIZIONI ED I COLLEGAMENTI
ESEMPIO
TIMBRATRICE
AUTOMATICA
0
PISTONE PNEUMATICO
1
TESTA DI TIMBRATURA
OGGETTO DA TIMBRARE
CONCETTI DI BASE
95
AUTOMAZIONE 1
ESEMPIO TIMBRATICE AUTOMATICA
ATTESA
ATTESA PEZZO
NESSUNA
AZIONE
NESSUN
COMANDO
11
ESECUZIONE TIMBRATURA
COMANDO PISTONE AVANTI
22
TIMBRATURA O.K.
EVACUAZIONE PEZZO
33
TIMBRO SU
ESEMPIO DI CICLO DI LAVORO
96
AUTOMAZIONE 1
SINTASSI
– STATI
• AD OGNI STATO VANNO ASSOCIATE LE AZIONI DA INTRAPRENDERE
QUANDO SI È IN QUELLO STATO
– ALGORITMO DI CONTROLLO ATTIVO QUANDO IL SISTEMA SI TROVA
IN QUELLO STATO
• DUE STATI VANNO SEMPRE SEPARATI DA UNA TRANSIZIONE
– TRANSIZIONI
• AD OGNI TRANSIZIONE VA ASSOCIATA UNA SOLA CONDIZIONE CHE NE
DETERMINA L’ATTIVAZIONE (PASSAGGIO AD UN NUOVO STATO)
• DUE TRANSIZIONI SUCCESSIVE NON SEPARATE DA UNO STATO SONO
PROIBITE
– COLLEGAMENTI
• PARTONO DA UNO STATO ED ARRIVANO AD UN ALTRO STATO
• DI SOLITO LINEE VERTICALI, MA È OPPORTUNO INDICARE I
COLLEGAMENTI CON FRECCE PER EVITARE AMBIGUITÀ
CONCETTI DI BASE
97
AUTOMAZIONE 1
REGOLE DI EVOLUZIONE
– INIZIALIZZAZIONE
• OCCORRE DEFINIRE GLI STATI ATTIVI ALL’INIZIO DEL FUNZIONAMENTO
– STATI INIZIALI
• GLI STATI INIZIALI POSSONO ESSERE PIÙ DI UNO
• SI INDICANO CON DUE QUADRETTI UNO DENTRO L’ALTRO
• POSSONO NON ESSERE I PRIMI STATI DI UNO SCHEMA
– ABILITAZIONE DELLE TRANSIZIONI
• UNA TRANSIZIONE SI DICE ABILITATA QUANDO LO STATO DI PARTENZA
È ATTIVO
• UNA TRANSIZIONE NON ABILITATA NON VIENE TESTATA
• UNA TRANSIZIONE DIVENTA ATTIVA QUANDO È ABILITATA E LA
CONDIZIONE ASSOCIATA È VERA.
• LA TRANSIZIONE ATTIVA DETERMINA IL CAMBIO DI STATO. IL
CONTROLLO RELATIVO ALLO STATO PRECEDENTE VIENE INTERROTTO
E VIENE ATTIVATO QUELLO RELATIVO ALLO STATO SUCCESSIVO
CONCETTI DI BASE
98
AUTOMAZIONE 1
TIPI DI AZIONI
m
AZIONE A
AZIONE CONTINUA
n
n
AZIONE A
CONDIZIONE
AZIONE
CONDIZIONATA
m
n
AZIONE A
A
n
C
A
TIPI DI AZIONI
99
AUTOMAZIONE 1
TIPI DI AZIONI
AZIONE TEMPORIZZATA
n
LIMITATA NEL TEMPO
NOT (Tx/n/d)
Tx = Timer n. x
Tx
n = stato trigger
n
AZIONE A
d = durata
A
Tx/n/d
AZIONE
TEMPORIZZATA
RITARDATA
TIPI DI AZIONI
n
AZIONE A
d
n
C
d
A
10
AUTOMAZIONE 1
STRUTTURE DI COLLEGAMENTO
SCELTA ALTERNATIVA
NO
STRUTTURE DI COLLEGAMENTO
PARALLELISMO
No
101
AUTOMAZIONE 1
STRUTTURE DI COLLEGAMENTO
CONVERGENZA
No
STUTTURE DI COLLEGAMENTO
SINCRONIZZAZIONE
No
102
AUTOMAZIONE 1
STRUTTURE DI COLLEGAMENTO
3
T3-4
4
8
(T3-4)*(T10-11) = 0
NON BASTA
SEQUENZE DA RENDERE
MUTUAMENTE ESCLUSIVE
AD ESEMPIO:
AGISCONO SULLA
STESSA PARTE
DI IMPIANTO
CON AZIONI DIVERSE
9
10
T10-11
11
17
18
MUTUA ESCLUSIONE TRA SEQUENZE
STRUTTURE DI COLLEGAMENTO
103
AUTOMAZIONE 1
STRUTTURE DI COLLEGAMENTO
3
T3-4
(T3-4)*(T10-11)=0
NON BASTA
10
T10-11
4
11
8
17
9
18
MUTUA ESCLUSIONE TRA SEQUENZE
STRUTTURE DI COLLEGAMENTO
104
AUTOMAZIONE 1
STRUTTURE DI COLLEGAMENTO
3
10
sincronizzazione
T3-4
T10-11
4
11
S
SEMAFORO
8
17
sblocco
9
MUTUA ESCLUSIONE TRA SEQUENZE
STRUTTURE DI COLLEGAMENTO
18
105
AUTOMAZIONE 1
STRUTTURE DI COLLEGAMENTO
3
10
4
PUNTO DI SINCRONIZZAZIONE
T4-5
11
5
12
6
T12-13
13
CONCETTI DI BASE
106
AUTOMAZIONE 1
STRUTTURE DI COLLEGAMENTO
3
10
4
T4-5
11
5
S
semaforo
12
6
SINCRONIZZAZIONE DI
SEQUENZE INDIPENDENTI
STRUTTURE DI COLLEGAMENTO
T12-13
13
107
AUTOMAZIONE 1
STRUTTURE SPECIALI
3
4
6
STRUTTURE SPECIALI
10
11
11
12
108
AUTOMAZIONE 1
• ESEMPI DI UTILIZZO DELLE STRUTTURE
– SEQUENZA UNICA
• SUCCESSIONE DI STATI CHE SI POSSONO ATTIVARE UNO DOPO
L’ALTRO
• ESEMPIO: PASSAGGIO A LIVELLO SU BINARIO UNICO A DOPPIO
SENSO
TRENO PRESENTE
b
a
c
TRENO IN ARRIVO
ESEMPIO DI UTILIZZO DI STRUTTURE
109
AUTOMAZIONE 1
• SEQUENZA UNICA
• PASSAGGIO A LIVELLO SU BINARIO UNICO A DOPPIO SENSO
1
ATTESA TRENO
COMANDO: BARRIERE SU
TRENO IN A OPPURE C
2
ARRIVO TRENO
BARRIERE GIÙ
TRENO IN B
3
TRENO IN TRANSITO
BARRIERE GIÙ
TRENO FUORI DA B
4
ALLONTANAMENTO TRENO
BARRIERE SU
TRENO IN A OPPURE C
ESEMPIO DI UTILIZZO DI STRUTTURE
110
AUTOMAZIONE 1
ESEMPI DI UTILIZZO DI STRUTTURE
– SEQUENZE ALTERNATIVE
• ESEMPIO: SERRATURA A COMBINAZIONE
• L’APERTURA È CONDIZIONATA DALLA DIGITAZIONE DI UN
CODICE NUMERICO SU UNA TASTIERA
• LA SUCCESSIONE DELLE CIFRE 6-7-8-9 PORTERÀ
ALL’APERTURA
• QUALUNQUE ERRORE NELLA SEQUENZA PORTA AL BLOCCO
DELLA PORTA ED ALL’ATTIVAZIONE DI UN SEGNALE SONORO
DI ALLARME. LA CONDIZIONE DI ALLARME PUÒ ESSERE
DISATTIVATO SOLO MANUALMENTE DA OPERATORE
ABILITATO CON CHIAVE
• IL MECCANISMO DI ACCETTAZIONE DELLA COMBINAZIONE È
ATTIVO SOLAMENTE A PORTA CHIUSA
ESEMPIO DI UTLIZZO DI STRUTTURE
111
AUTOMAZIONE 1
SEQUENZE ALTERNATIVE
• ESEMPIO: SERRATURA A COMBINAZIONE (6-7-8-9)
1

2

3

4

6
7
8
9
CHIUSURA
5
SBLOCCA
ESEMPIO SEQUENZE ALTERNATIVE
6
ALLARME
112
AUTOMAZIONE 1
SEQUENZE SIMULTANEE
• ESEMPIO: ISOLA DI FORATURA CON 3 POSTAZIONI
• SE LA LAVORAZIONE È DIFETTOSA IL SISTEMA SI BLOCCA CON IL
TASTATORE IN ALTO PER CONSENTIRE L’ESPULSIONE MANUALE
DEL PEZZO DIFETTOSO
• UN COMANDO CONSENTE LA ROTAZIONE DI 120° DELLA GIOSTRA
LAVORAZIONE
CARICAMENTO
TASTATORE
EVACUAZIONE
ESEMPIO SEQUENZIALIZZAZIONE EVENTI
113
AUTOMAZIONE 1
ISOLA DI FORATURA
1
ATTESA
TUTTO O.K
2
CARICAMENTO
LAVORAZIONE
3
4
MISURA ED
ESPULSIONE
TUTTI FERMI
5
ROTAZIONE
GIOSTRA
FINE ROTAZIONE
CONCETTI DI BASE
>>
114
AUTOMAZIONE 1
1
tutto O.K.
2
caric. avanti
caricato
3
caric. indiet.
ESEMPIO DI UTILIZZO DI STRUTTURE
115
AUTOMAZIONE 1
1
tutto O.K.
serraggio
4
serrato
foratura
5
forato
6
risalita
risalito
7
sblocco
sezione lavorazione
ESEMPIO DI UTILIZZO DI STRUTTURE
116
AUTOMAZIONE 1
1
tutto O.K.
8
misura
non o.k.
o.k.
9
risalita
tastat.
12
tastatore su
10
13
11
ESEMPIO DI UTILIZZO DI STRUTTURE
tast. su
espuls.
espulso
risalita
tastat.
espuls.
man.
esp.
indietro
117
AUTOMAZIONE 1
• MUTUA ESCLUSIONE TRA SEQUENZE
– SCARICO DI DUE VAGONI
• IL CARICO AVVIENE IN ZONE DIVERSE PER I DUE VAGONI
• LO SCARICO È IN COMUNE
A
A
carico
attesa
B
scarico
B
ESEMPIO DI UTILIZZO DI STRUTTURE
118
AUTOMAZIONE 1
• MUTUA ESCLUSIONE TRA SEQUENZE
– SCARICO DI DUE VAGONI
• IL CARICO AVVIENE IN ZONE DIVERSE PER I DUE VAGONI
• LO SCARICO È IN COMUNE
A
A
carico
attesa
B
ESEMPIO DI UTILIZZO DI STRUTTURE
B
scarico
119
AUTOMAZIONE 1
• MUTUA ESCLUSIONE TRA SEQUENZE
– SCARICO DI DUE VAGONI
• IL CARICO AVVIENE IN ZONE DIVERSE PER I DUE VAGONI
• LO SCARICO È IN COMUNE
A
carico
attesa
B
ESEMPIO DI UTILIZZO DI STRUTTURE
B
scarico
120
AUTOMAZIONE 1
• MUTUA ESCLUSIONE TRA SEQUENZE
– Scarico di due vagoni
• Il carico avviene in zone diverse per i due vagoni
• Lo scarico è in comune
A
carico
attesa
B
scarico
B
ESEMPIO DI UTILIZZO DI STRUTTURE
121
AUTOMAZIONE 1
• MUTUA ESCLUSIONE TRA SEQUENZE
– SCARICO DI DUE VAGONI
• IL CARICO AVVIENE IN ZONE DIVERSE PER I DUE VAGONI
• LO SCARICO È IN COMUNE
A
carico
attesa
B
A
scarico
B
ESEMPIO DI UTILIZZO DI STRUTTURE
122
AUTOMAZIONE 1
scarico di due vagoni
carica A
2
se pieno
avanza carrello
posizione attesa A
posizione attesa B
attesa
3
s3
scambio in A avanza
14
posizione scarico
5
scarico
sema
foro
1
15
ritorno carrello
ritorno carrello
posizione carico A
ESEMPIO DI UTILIZZO DI STRUTTURE
scarico
T/15/10s
16
posizione attesa A
7
scambio in B avanza
posizione scarico
T/5/10s
6
attesa
13
=1
4
carica B
12
se pieno
avanza carrello
ritorno carrello
posizione attesa B
17
ritorno carrello
posizione carico B
123
AUTOMAZIONE 1
INTRODUZIONE A STATEFLOW
STATEFLOW:
È UNO STRUMENTO DI SVILUPPO
GRAFICO PER SISTEMI BASATI SULLA
TEORIA DELLE MACCHINE A STATI
FINITI
INGRESSO 1
USCITA 1
SISTEMI DI CONTROLLO LOGICI
SISTEMI DI SUPERVISIONE
È COMPLETAMENTE INTEGRATO
CON SIMULINK E L’AMBIENTE MATLAB
USCITA 2
INGRESSO 2
CHART
ESEMPIO DI UTILIZZO DI STRUTTURE
124
AUTOMAZIONE 1
A/
Evento [condizione] {azione condizionata}/ azione
B/
C/
entry:
during:
exit:
on evento:
STATO: CONDIZIONE DI
FUNZIONAMENTO DELLA
MACCHINA CARATTERIZZATO DA :
• GERARCHIA
• ETICHETTA
• AZIONI:
• IN ENTRATA
• DURANTE
• IN USCITA
• SU EVENTO
TRANSIZIONE: CONDIZIONE DI CAMBIAMENTO DELLO STATO DELLA
MACCHINA CARATTERIZZATA DA:
• EVENTO: INDICA QUANDO LA TRANSIZIONE DIVENTA ATTIVA
• CONDIZIONE: UNA VOLTA CHE L’AZIONE È ATTIVATA, SE VERA,
VIENE EFFETTUATA LA TRANSIZIONE
• AZIONE CONDIZIONATA: ESEGUITA SE LA CONDIZIONE È VERA
• AZIONE DELLA TRANSIZIONE: ESEGUITA SE LA TRANSIZIONE È
EFFETTUATA
ESEMPIO DI UTILIZZO DI STRUTTURE
125
AUTOMAZIONE 1
A
PADRE/
eventoA [cond_A] {az_cond_A}
/Az_A
[cond_B] {Az_B}
[cond_C]
B
C
D
H
HISTORY JUNCTIONS:
• CONSENTE DI CONSERVARE LO
STATO DELLA SOTTO-MACCHINA
QUANDO IL PADRE RIDIVENTA ATTIVO
ESEMPIO DI UTILIZZO DI STRUTTURE
GIUNZIONI:
PERMETTONO DI REALIZZARE LA STRUTTURA SEMANTICA
IF……THEN……ELSE
OVVERO LA SELEZIONE.
• SE IN UN RAMO DELLA
SELEZIONE NON È SPECIFICATA LA CONDIZIONE,
ALLORA È DI DEFAULT,
CIOÈ È VERA SE TUTTE LE
ALTRE SONO FALSE
• AZ_A È COMPIUTA SE
TUTTA LA TRANSIZIONE È
EFFETTUATA
• AZ_COND_A È COMPIUTA
SE OCCORRE EVENTOA A
COND_A È VERA (NON OCCORRE CHE LA TRANSIZIONE SIA EFFETTUATA)
126
AUTOMAZIONE 1
PARALLELISMO
SUPER/
B/
A/
 IN UNA MACCHINA SOLO
UNO STATO PUÒ ESSERE
ATTIVO
C/
T2
C/
T1
D/
 PIÙ MACCHINE POSSONO
FUNZIONARE IN PARALLELO
D/
T1
E/
ESEMPIO DI UTILIZZO DI STRUTTURE
127
AUTOMAZIONE 1
EVENT
•
GLI EVENTI SONO DEFINITI
NELL’EXPLORER DELLO
STATEFLOW
• POSSONO ESSERE
– LOCAL
– INPUT FROM SIMULINK
– OUTPUT TO SIMULINK
• EVENTI IMPLICITI
– ENTER (STATO) STATO
ATTIVATO
– EXIT(STATO)
– STATO DISATTIVATO
– CHANGE (STATO) STATO CHE
CAMBIA VALORE
DATA



ESEMPIO DI UTILIZZO DI STRUTTURE
I DATI SONO DEFINITI
NELL’EXPLORER DELLO
STATEFLOW
POSSONO ESSERE
 LOCAL
 INPUT FROM SIMULINK
 OUTPUT TO SIMULINK
 COSTANT
 TEMPORARY
DI TIPO
 BOOLEANI
 DOOBLE, INT, …
128
AUTOMAZIONE 1
TRAMITE STATEFLOW È POSSIBILE REALIZZARE UN FLUSSO DI STATI
E RAPPRESENTARE LE POSSIBILI TRANSIZIONI AL FINE DI
SIMULARE LA LOGICA DI CONTROLLO DEL POSTERSHOW.
I COMPONENTI FONDAMENTALI PER L’USO DI STATEFLOW SONO
ESSENZIALMENTE DUE:
1. LA FINESTRA MODEL EXPLORER IN CUI SONO
MEMORIZZATE I PARAMETRI, LE VARIABILI LOCALI,
GLI INPUT E GLI OUTPUT.
2. IL BLOCCO CHART: PERMETTE L’INTERAZIONE CON
L’AMBIENTE SIMULINK
PRENDE IN INGRESSO UN GENERATORE DI IMPULSI
PER IL CLOCK DEL PLC.
ESEMPIO DI UTILIZZO DI STRUTTURE
129
AUTOMAZIONE 1
MODEL
EXPLORER
COSTANTI
INPUT
VARIABILI
LOCALI
OUTPUT
PARAMETRI
ESEMPIO DI UTILIZZO DI STRUTTURE
130
AUTOMAZIONE 1
SIMULAZIONE IN STATEFLOW

ESEMPIO DI UTILIZZO DI STRUTTURE
CLOK

OUTPUT
INPUT
BLOCCO CHART
131
AUTOMAZIONE 1
Il blocco CHART simula ciò che avviene all’interno del circuito integrato del
POSTERSHOW. Il suo obiettivo è quello di COORDINARE tutti gli eventi e le
interazioni tra gli stati del dispositivo.
SIMULAZIONE DEL
FUNZIONAMENTO
DI UN PLC CHE
TEMPORIZZA UNA
MOVIMENTAZIONE
ESEMPIO DI UTILIZZO DI STRUTTURE
132
AUTOMAZIONE 1
Il blocco CHART simula ciò che avviene all’interno del circuito integrato del
POSTERSHOW. Il suo obiettivo è quello di COORDINARE tutti gli eventi e le
interazioni tra gli stati del dispositivo.
Simula il
funzionamento di
un PLC che
temporizza la
movimentazione
del poster e delle
giostre
ESEMPIO DI UTILIZZO DI STRUTTURE
133
AUTOMAZIONE 1
IL BLOCCO CHART È CARATTERIZZATO DA DUE EVENTI
PRINCIPALI:
• SALITA.
• DISCESA
UN’ULTERIORE DISTINZIONE VIENE FATTA TRA :
• SALITA INIZIALE
• DISCESA INIZALE
GLI ALTRI STATI SONO:
• FERMATA
• ATTESA
QUESTI STATI VENGONO RAGGIUNTI
NEL MOMENTO IN CUI SI DECIDE,
ATTRAVERSO IL RIFERIMENTO, DI
ATTIVARE LA MOVIMENTAZIONE.
DETERMINA LA FERMATA DELLA
MOVIMENTAZIONE.
DETERMINA L’INTERVELLO DI TEMPO
FRA SALITA E DISCESA.
ESEMPIO DI UTILIZZO DI STRUTTURE
134
AUTOMAZIONE 1
• DIAGRAMMA DI SEQUENZA
NOME 1
OGGETTO
NOME 2
ATTORE
MESSAGGIO
ATTIVITÀ
DELL’OGGETTO
MESSAGGIO
RICORSIVO
ESEMPIO DI UTILIZZO DI STRUTTURE
135
AUTOMAZIONE 1
LINGUAGGIO SIEMENS STEP5
BOOLEAN LANGUAGE (AWL) STRUTTURA DEL PROGRAMMA
U
UN
E
E
1.0
1.1
=
A
4.0
ON
O
E
E
1.2
1.1
=
A
4.1
ISTRUZIONI LOGICHE
1
ISTRUZIONI DI ESECUZIONE
ISTRUZIONI LOGICHE
2
ISTRUZIONI DI ESECUZIONE
LE ISTRUZIONI LOGICHE NON HANNO ALCUN EFFETTO SULLE USCITE:
AGISCONO COME CONDIZIONI SULLE ISTRUZIONI DI ESECUZIONE
SINTASSI
CODICE OPERATIVO
U
UN
=
LINGUAGGIO SIEMENS
TIPO DI VARIABILE
E
E
A
INDIRIZZO FISICO
1.0
1.1
4.0
136
AUTOMAZIONE 1
LINGUAGGIO SIEMENS STEP5
• AMBIENTE DI PROGRAMMAZIONE UTILIZZATO DALLA SIEMENS NEI
PLC DELLA SERIE UNIVERSALE S5XXXU (DOVE XXX = 100, 101, 115,
135, 150
• L'AMBIENTE DI PROGRAMMAZIONE STEP5 METTE A DISPOSIZIONE
DEL PROGRAMMATORE DIVERSE INTERFACCE DI PROGRAMMAZIONE DENOMINATE
•
AWL CHE CORRISPONDE ALLA PROGRAMMAZIONE CON
LISTA DI ISTRUZIONI
•
FUP
CHE
CORRISPONDE
MEDIANTE SCHEMA LOGICO
ALLA
PROGRAMMAZIONE
•
KOP
CHE
CORRISPONDE
ALLA
MEDIANTE SCHEMA A CONTATTI
PROGRAMMAZIONE
LINGUAGGIO SIEMENS
137
AUTOMAZIONE 1
FRAMMENTO DI PROGRAMMA TIPO TESTO
STRUTTURATO PER IL COMANDO DI 3
VALVOLE DI CONTROLLO
TORRE
(RO04)
PROGRAM
VAPORE
(RO02)
RI01
BRINE
(RO01)
RO 04  ( RI 01  67.0)  (3.33)
RO 02  ( RI 01  67.0)  3.33
RO01  100  ( RI 01 3.33)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
APPLICAZIONE E ISTRUZIONI DEL LINGUAGGIO LADDER
IN RI01
STM M01
IN M01
IN 67.0
SUB
IN – 3.33
MUL
OUT RO04
IN M01
IN 67.0
SUB
IN 3.33
MUL
OUT RO02
IN M01
IN 3.33
MUL
IN 100
SUB
IN –1
MUL
OUT RO01
138