PLC
PROGRAMMABLE LOGIC
CONTROLLER
CON RIFERIMENTO ALLE CPU SIEMENS
ST – 200
ED AL SW STEP 7 MICRO/WIN 32
DEFINIZONE
•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, PER CONTROLLARE,
MEDIANTE INGRESSI ED USCITE, SIA DIGITALI
CHE ANALOGICI, VARI TIPI DI MACCHINE E
PROCESSI
MICROSISTEMI DI NUOVA GENERAZIONE
•POSSIBILITA’ DI COMUNICARE LIBERAMENTE VIA RETE
(12 Mbit/s) E DI COLLEGARSI ALLA RETE GSM DEI
TELEFONI CELLULARI
•LA TECNOLOGIA GSM CONSENTE DI RICEVERE
INFORMAZIONI DI STATO E ALLARMI DA TERMINALI
MONITORATI ANCHE SFRUTTANDO MESSAGGI DI TESTO
SMS. IL PLC E’ IN GRADO DI INTERPRETARE I COMANDI
TESTUALI E PUO’ INVIARE INFORMAZIONI
•MODULARITA’ APERTA E MASSIMA FLESSIBILITA’
DELL’APPARECCHIATURA
•SPOSTAMENTO DELL’INTERESSE DEI PRINCIPALI
COSTRUTTORI VERSO I PLC DI PICCOLA TAGLIA
•POSSIBILITA’ DI DISPORRE DEL TELESERVICE CON
DRASTICA RIDUZIONE DEI COSTI PER INTERVENTI DI
MANUTENZIONE E DI MODIFICA NEI PROGRAMMI DI
MACCHINE DISLOCATE IN OGNI PARTE DEL MONDO
Ciclo di scansione: modo di
esecuzione del programma
LEGGE GLI
INGRESSI
AGGIORNA LE
USCITE
EFFETTUA
AUTODIAGN.
ESEGUE IL
PROGRAMMA
ELABORA I
MESSAGGI
AREA DI MEMORIA DELLE CPU ST - 200
RAM
PROGRAMMA
MEMORIA DI
PARAMETRI
MEMORIA DI DATI NON
VOLATILE
MEMORIA DI DATI
(Temporizzatori, contatori etc.)
EEPROM
PROGRAMMA
MEMORIA DI
PARAMETRI
MEMORIA DI DATI NON
VOLATILE
SOFTWARE DI PROGRAMMAZIONE
NORMATIVA IEC1131 - 3 - 1993
SCHEMI SEQUENZIALI FUNZIONALI
(SFC)
SCHEMI LADDER (LD)
DIAGRAMMI A BLOCCHI FUNZIONALI
(FBD)
LISTA ISTRUZIONI (IL)
TESTO STRUTTURATO (ST)
REGISTRI ED INDIRIZZI
• REGISTRI SPECIALI DI SISTEMA: sono interni alla
CPU e mantengono traccia dei lavori dei processi
interni alla CPU. Non sono direttamente accessibili
dai moduli di I/O
• REGISTRI DI INPUT: stesse caratteristiche ma sono
accessibili dai moduli di I/O. Es.: un registro di input
a 16 bit riceve i dati da 16 terminali consecutivi
• REGISTRI DI OUTPUT: è accessibile dal modulo di
output. Es.: un registro di output a 16 bit invia i dati
a 16 terminali di output consecutivi. In questo caso
il registro può controllare 16 uscite. Se nel bit vi è
“uno” il corrispondente terminale verrà messo ad
“on”
REGISTR0 DI INPUT
ON
1
ON
2
ON
3
OF
4
ON
5
I
ON
6
N
OF
7
P
OF
8
U
OF
1
T
ON
2
ON
3
ON
4
T
E
R
M.
0
0
0
1
1
0
1
1
1
REGISTRO DI INPUT 1
1
1
1
REGISTRO DI INPUT 2
0
REGISTRO DI OUTPUT
…
REGISTRI IN MEMORIA
8
OF
9
OF
REG 1
1
0
1
1
0
1
0
1
REG 2
0
1
1
1
0
0
0
0
10
OF
REG 3
0
0
0
0
0
1
1
1
11
OF
12
ON
13
ON
14
ON
15
ON
16
OF
17
ON
OG 2
0
1
1
1
0
16
COMANDO
TRASFERIMENTO DATI
REG.2 REG. DI OUTPUT
9
0
0
0
…
MEMORIA DI DATI ST - 200
AREA DI DATI
OGGETTI DI DATI
MEMORIA DI VARIABILI V
TEMPORIZZATORI (T)
REGISTRO DI IMMAGINE
DEGLI INGRESSI (I)
REGISTRO DI IMMAGINE
DELLE USCITE (Q)
CONTATORI (C)
INGRESSI ANALOGICI
(AI)
USCITE ANALOGICHE
(AQ)
MERKER INTERNI (M)
MERKER SPECIALI (SM)
ACCUMULATORI (AC)
CONTATORI VELOCI
(HC)
REGISTRI DI IMMAGINE DI PROCESSO I/O
•
•
•
•
•
MERKER INTERNI (flag)
MERKER SPECIALI (di stato)
TEMPORIZZATORI (contano gli incrementi di tempo)
CONTATORI (contano ogni transizione da positiva a negativa)
INGRESSI ED USCITE ANALOGICHE (convertono valori reali in
valori digitali
• ACCUMULATORI (elementi di lettura/scrittura con funzioni di
memoria
• CONTATORI VELOCI contano più velocemente di quanto il PLC
possa leggere gli eventi
• ACCESSO ALLA MEMORIA DATI: per riferirsi ad un elemento nella
memoria, occorre “indirizzarlo”. L’accesso è possibile con indirizzo in
formato bit, byte, parole e doppia parole
Identificatori per l’accesso alle varie aree
della memoria della CPU ST - 222
Accesso ad un bit di dati nella memoria della
CPU
I5.2
Bit del byte, o bit 2 di 8 (da 0 a 7)
Punto decimale, separa l’indirizzo byte dal
numero di bit
Indirizzo byte: byte 5 (quinto byte)
Identificazione di area (I = ingresso)
COSTRUZIONE DI UN INDIRIZZO NELLA
FORMA BYTE.BIT
MSB
7
I5.2
L’area di memoria
precede
l’indirizzo del
byte contenente
il bit a cui si
vuole accedere
I0
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
LSB
6
5 4
3
2
1
0
CAMPO DEGLI INDIRIZZI DELLE AREE DI MEMORIA
DELLE CPU ST - 200
AREA DI MEMORIA
CPU212
CPU214
INPUT
da I0.0 a I7.7
da I0.0 a I7.7
OUTPUT
da Q0.0 a Q7.7
da Q0.0 a Q7.7
MERKER INTERNI
da M0.0 a M15.7
da M0.0 a M31.7
MERKER SPECIALI
da SM0.0 a SM45.7
da SM0.0 a SM85.7
MEMORIA DI VARIABILI
da V0.0 a V1023.7
da V0.0 a V4095.7
Intervalli di valori di un byte, di una parola,di una
doppia parola
Grandezza dati
Campo numeri interi senza segno
Formato decimale
Formato esadecimale
B (byte o 8 bit)
da 0 a 255
da 0 a FF
W (parola o 16 bit)
da 0 a65535
da 0 a FFFF
D (doppia parola o 32
bit)
da – 2147783648 a
+2147483647
da 80000000 a
7FFFFFFF
I numeri reali o in virgola mobile sono rappresentati mediante numeri a 32 bit
Accesso allo stesso indirizzo in byte , parola
e doppia parola
MSB
0
7
VB100
V B 100
LSB
indirizzo del byte
VB100
accesso ad un valore in formato byte
Identificazione di area (memoria V)
Byte più significativo
Byte più significativo
LSB
MSB
8 7
15
VB100
VW100
V W 100
0
VB101
indirizzo del byte
accesso ad un valore in formato parola
Byte più significativo
MSB
31
VD100
Identificazione di area (memoria V)
LSB
24 23
VB100
16 15
VB101
8 7
VB102
0
VB103
V D 100
indirizzo del byte
accesso ad un valore in formato di doppia parola
Identificazione di area (memoria V)
REGISTRO DI STATO SMB0
Bit di stato
Descrizione
SM0.0
Questo bit è sempre attivo
SM0.1
Questo bit viene è attivo solo nel primo ciclo di scansione. Viene
usato per richiamare un sottoprogramma di inizializzazione
SM0.2
Questo bit viene attivato per la durata di un ciclo se i dati a
ritenzione sono andati persi. Può essere usato come M di errore
SM0.3
Questo bit viene attivato per la durata di un ciclo se il modo
operativo Run viene impostato da una condizione di accensione
SM0.4
Questo bit provoca un impulso che rimane attivo 30 secondi e, per
altri 30 secondi, disattivo (impulso di un minuto)
REGISTRO DEI POTENZIOMETRI SMB28, SMB29
Memorizza il valore digitale che rappresenta la
posizione del potenziometro 0 a bordo della CPU 222
Memorizza il valore digitale che rappresenta la
SMB29
posizione del potenziometro 1 a bordo della CPU 224
I valori derivati dai potenziometri analogici possono essere usati
dal programma per aggiornare un temporizzatore, un valore di
conteggio, un valore preimpostato o per impostare un valore
limite. Si regolano con un piccolo giravite. I valori contenuti nel
registro sono in formato byte; ne consegue che i valori dei
potenziometri possono variare in un campo che parte da 0 ed
arriva a 255
SMB28
TIMER 1)
TIMER 2)
1.
RICORRENDO AL SOLO TIMER CON RITARDO
ALL’INSERZIONE E’ POSSIBILE RICOSTRUIRE
TUTTE LE FUNZIONI DI TEMPORIZZAZIONE
QUALI: RITARDO ALL’INSERZIONE DI
UN’AZIONE
I0.0
L
Q0.0
N
Lampada 1
I0.0
T1
+24
COM
I0.0
Q0.0
I0.0
Q0.1
IN
IN
9s
9s
T1
PLC
Lampada 2
Q0.1
2.
RITARDO ALLA DISINSERZIONE DI UN’AZIONE
L
Q0.0
I0.0
N
1
MOTORE ON
K1
T1
I0.0
2
+24
COM
I0.0
Q0.0
I0.0
Q0.1
IN
IN
S0
259s
s
9s
I0.0
T1
PLC
3
POMPA ON
Q0.1
Q0.1
1.
AVVIO DEL MOTORE
2.
AVVIO DEL TIMER DOPO ARRESTO DEL MOTORE
3.
AVVIO DELLA POMPA
K2
ATTIVAZIONE DI UN’USCITA PER UN CERTO
INTERVALLO
Le due uscite si attivano contemporaneamente e
successivamente una di esse va ad off dopo uno
specifico intervallo di tempo
I0.0
Q0.0
1
L
T1
I0.0
2
N
IN
IN
K1
259s
s
3
I0.0
+24
COM
I0.0
Q0.0
I0.0
Q0.1
T1
S0
Q0.1
PLC
K2
ESEMPI DI PROGRAMMAZIONE
AND – OR - NOT
TON T32 RISOLUZIONE 1ms
TON T32 esempio 1
esempio 2
esempio 3
TON T34 RISOLUZIONE 10ms
FINE della I^ parte
CONTATORI
FUNZIONE DI BASE
I0.0
C1
CONTATORE IN UN
PROCESSO INDUSTRIALE
I0.0
C1
conteggio
C avanti
I0.2
C indietro
4 set
I0.1
IN
Reset
I0.1
Reset
C1
Q0.1
CONTATORI
SOMMA DEI CONTEGGI DI DUE
CONTATORI DISTINTI
L’INDICATORE LUMINOSO (Q0.0) SI
ATTIVA QUANDO 10 PEZZI DEL
PRODOTTO A E 12 PEZZI DEL PRODOTTO
B SONO PASSATI SU UN NASTRO. GLI
INGRESSI DI CONTEGGIO SONO
DISPOSITIVI DI PROSSIMITA’
I0.0
I0.1
C1
conteggio
10 set
I0.7
IN
Reset
I0.1
I0.0
I0.2
C2
conteggio
A
12 set
I0.7
IN
Reset
I0.0
B
C1
C2
I0.2
Q0.1
SEGNALAZIONE DEI PEZZI TOTALI SU UN NASTRO
I0.2
I0.1
I0.0
C1
I0.1
C avanti
I0.0
I0.2
C indietro
I0.7
100 SET
Reset
AVVIO DI UN TIMER DOPO UN’OPERAZIONE DI
CONTEGGIO
I0.0
C1
conteggio
Conta il passaggio di 10 pezzi
10 set
I0.7
IN
Reset
C1
T1
Avvia il timer dopo aver contato 10 pezzi
EN
30s
C1
T1
Operazione di verniciatura (30s)
Q0.1
ABBINAMENTI CONTATORI E TIMER
INTERDIZIONE DEL
CONTATORE IN FASE DI
AVVIO DEL PROCESSO
I0.0
CONTEGGIO DEI PEZZI
PASSATI IN UNA LINEA DI
PRODUZIONE IN UN MINUTO
I0.0
T1
T1
EN
Avvia il
timer ad
inizio ciclo
T1
EN
30s
C1
I0.1
Avvia il
timer ad
inizio ciclo
I0.0 I0.1
conteggio
C1
conteggio
10 set
I0.7
T1
60s
100 set
I0.7
IN
Reset
Inizia a contare dopo 30s
IN
Reset
Inizia a contare da inizio ciclo per 60s
CONTA IN AVANTI
CONTA INDIETRO 1)
CONTA INDIETRO 2)
CONTA IN AVANTI / INDIETRO
CONTATORE IN AVANTI
CONTATORE AVANTI INDIETRO
CONTATORE INDIETRO
MODELLO DIDATTICO
FINE della II^ parte
Corrispondenza contatti NA/NC e stato
dell’informazione binaria
CONTATTO
NA
NC
NA a riposo
NC a riposo
NA azionato
NC azionato
STATO CONTATTO
A riposo
STATO PER IL PLC
Azionato
1
A riposo
1
Azionato
0
0
Affidabilità - Sicurezza - Disponibilità
I.
Capacità di realizzare una funzione richiesta in
determinate condizioni di impiego e per un
periodo di tempo definito
II. Capacità di evitare la comparsa di anomalie e
di ridurne gli effetti qualora si presentassero.
Un sistema viene definito a sicurezza totale se
la comparsa di anomalie non produce mai una
situazione pericolosa
III. Capacità a svolgere una funzione richiesta in
un momento determinato e per un preciso
intervallo di tempo (combinazione di
affidabilità e logistica di manutenzione)
Guasti interni ad un sistema di
comando
- passivo, se si traduce in un circuito di uscita
aperto (non viene inviato alcun ordine agli
attuatori)
- attivo, se si traduce in un circuito di uscita
chiuso
In un comando di azionamento, un guasto attivo
provoca l’inserimento errato dell’azionamento stesso
In un circuito di allarme, un guasto passivo impedisce
la segnalazione di una situazione di pericolo (blocco
della procedura di allarme)
Anomalie di funzionamento
• Relè – 90 casi su 100 - circuito aperto (circuito di
comando fuori tensione)
• Transistor – 50 casi su 100 – circuito aperto o
circuito chiuso
• Eventuali dispositivi esterni contro guasti attivi e
passivi
• Controllo, tramite gli ingressi, della corretta
esecuzione degli ordini richiesti dal programma: le
uscite vengono controllate dal programma
mediante una retroazione sugli ingressi
AVVIAMENTO DIRETTO DI UN MOTORE
SCHEMA FUNZIONALE
SCHEMA DI POTENZA
L1
L2
L3
N
S1
S1
K1
RT
W1
K1
V1
M
U1
3 ac
LOGICA CON PLC
SCHEMA DI POTENZA
L1
L2
L3
N
K1
+24V
COM
I0.0
Q0.0
I0.1
Q0.1
I0.2
Q0.2
I0.3
Q0.3
V1
M
Q0.3
U1
3 ac
RT
S1
PLC
Q04
W1
MARCIA E ARRESTO CON AUTORITENUTA
SCHEMA FUNZIONALE
SCHEMA DI POTENZA
L1
L2
S1
L3
N
S2
K1
S1
S2
K1
RT
K1
W1
V1
M
U1
3 ac
LOGICA CON PLC
SCHEMA DI POTENZA
L1
L2
L3
N
K1
+24V
COM
I0.0
Q0.0
I0.1
Q0.1
I0.2
Q0.2
I0.3
Q0.3
V1
M
Q0.3
U1
3 ac
S1
S2
PLC
Q04
RT
W1
MARCIA AVANTI – INDIETRO CON
INTERBLOCCO ELETTRICO
SCHEMA FUNZIONALE
SCHEMA DI POTENZA
L1
L2
RT
L3
S1
S2
K2
K1
K2
K1
K1
K2
RT
K1
K2
M
3 ac
LOGICA CON PLC
SCHEMA ELETTRICO
220V
0V
K1
+24V
COM
I0.0
Q0.0
I0.1
Q0.1
I0.2
Q0.2
I0.3
Q0.3
STOP
START A
START I
TERMICA
PLC
Q0.3
Q04
K2
III^ PARTE ESERCIZIO 1) -
CONVERTI IN
KOP I SEGUENTI SCHEMI A RELE (marcia ad impulsi)
DIAGRAMMA ELEMENTARE – A -
STOP
IMPULSI
START
DIAGRAMMA ELEMENTARE – B -
STOP
IMPULSI
K1
START
KM
KM
K1
KM
KA
KM
ESERCIZIO 2)
•
1.
2.
3.
Costruisci uno schema ladder per la
seguente sequenza:
Quando il selettore S1 si chiude, la
bobina K1 viene attivata;
Dopo l’attivazione della bobina K1, il
selettore S2 può attivare la bobina K2;
quando la bobina K2 viene alimentata, la
bobina K3 va ad off
ESERCIZIO 3): costruisci una lista di comandi
associati alla sequenza dello schema ladder in figura
S1
S2
1
K1
S3
2
FC1
3
K1
K2
K1
FC2
4
K3
S4
K1
5
K3
K4
ESERCIZIO 3): un pezzo viene posizionato su un nastro.
Il pezzo viene automaticamente trasportato lungo il
nastro. A metà del nastro il pezzo passa attraverso due
sponde di verniciatura. Lo spray è in funzione fintanto
che il pezzo si trova tra le due sponde; nel frattempo il
nastro non si ferma. Quando il pezzo raggiunge la fine del
nastro, il nastro si arresta ed il pezzo è rimosso. Due
sensori rilevano la presenza e la rimozione del pezzo
TUNNEL VERNICIATURA
IL CICLO
INIZIA QUI
IL CICLO
FINISCE QUI
NASTRO
SENSORE DI POSIZIONE INIZIO VERNICIATURA
CICLO AUTOMATICO AVANTI – INDIETRO CON PAUSA PROGRAMMABILE PRIMA
DELL’INVERSIONE
PREDISP.
PAUSA
AVANTI
PAUSA
Rot. DX
PREDISP.
PAUSA
INDIETRO
PAUSA
Rot. SX
Q0.0
Q0.1
S0
TR1
TR2
S1
TR3
TR4
t
S2
K1A
K1M
K2M
TR4
K2M
K2A
K2A
TR2
K1M
K2M
K1M
TR1
TR2
K1M
TR1
TR4
TR3
K1A
TR2
K2M
TR3
K2A
TR4
FASE PRELIMINARE PER LA COMPILAZIONE DEL PROGRAMMA
PROGRAMMA (1)
PROGRAMMA (2)
AVVIAMENTO STELLA TRIANGOLO
L1
L2
L3
F1
K1
K2
K3
RT
W1
V2
V1
M
U2
U1
3 ac
W2
SCHEMA LOGICO DI COMANDO A RELE
AVVIO
AUTORITENUTA
RT
STELLA TIMER
TRIANGOLO
FERMO STELLA TRIANGOLO
K1
K1
K2
K3
S1
S2
K1
T1
K3
T1
K2
H1
K1
K2
K3
H2
H3
COLLEGAMENTI ELETTRICI AL PLC
220V
0V
K1
+24V
COM
I0.0
Q0.0
I0.1
Q0.1
I0.2
Q0.2
I0.3
Q0.3
STOP
START
TERMICA
PLC
Q0.3
Q04
K2
K3
PROGRAMMA
PROGRAMMA: variante con timer di ritardo