PLC Programmable Logic Controller 1 IL PLC n
PLC Programmable Logic Controller 1
IL PLC n n Programmable Logic Controller (Controllore a Logica Programmabile) APPARECCHIATURA ELETTRONICA PROGRAMMABILE PER IL CONTROLLO DI MACCHINE / PROCESSI INDUSTRIALI Nasce come elemento sostitutivo della logica cablata e dei quadri di controllo a relè Si qualifica in breve tempo come elemento insostituibile nell’ automazione di fabbrica 2
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DEL PLC Ingressi S E N S O R I Uscite HARDWARE Consensi Comandi A T T U A T O R I SOFTWARE PLC 3
PERCHÉ IL PLC ? Vantaggi principali n AFFIDABILITÀ n FLESSIBILITÀ n ECONOMICITÀ n Altri vantaggi 4
AFFIDABILITÀ n Superiore ai dispositivi elettromeccanici n Servizi di autodiagnostica 5
FLESSIBILITÀ n Adeguamenti alle esigenze di processo semplici e veloci n Solo modifiche SW e non HW n Possibilità di utilizzo per risolvere problemi comuni a processi diversi 6
ECONOMICITÀ n Soprattutto per grossi sistemi n Attualmente esistono soluzioni economiche anche per affrontare problematiche minori n Possibilità di riciclo (eliminando la macchina, l’apparecchiatura è disponibile per altre applicazioni) 7
Altri vantaggi n SEMPLICITÀ D' USO n FACILE MANUTENIBILITÀ n ESPANDIBILITÀ 8
DOVE USARE I PLC ? In tutte quelle applicazioni dove. . . n n n Sono richiesti più di 10 I/O Si deve garantire un prodotto affidabile È richiesta una apparecchiatura con caratteristiche industriali Si devono prevedere espansioni e modifiche nella logica di controllo Sono richieste funzioni sofisticate come: Ö Connessioni a computer, terminali, stampanti, . . . Ö Elaborazioni matematiche Ö Posizionamenti Ö Regolazioni PID 9
TIPICHE APPLICAZIONI DEI PLC n n n n n MACCHINE UTENSILI MACCHINE PER LO STAMPAGGIO MACCHINE PER IMBALLAGGIO MACCHINE PER IL CONFEZIONAMENTO ROBOT / MONTAGGIO REGOLAZIONE PROCESSI CONTINUI MACCHINE TESSILI SISTEMI DI MOVIMENTAZIONE / TRASPORTO CONTROLLO ACCESSI 10
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DEL PLC Ingressi S E N S O R I Uscite HARDWARE Consensi Comandi A T T U A T O R I SOFTWARE PLC 11
STRUTTURA DI UN PLC n n n ALIMENTATORE UNITÀ CENTRALE (CPU) MEMORIA DATI E MEMORIA PROGRAMMI UNITÀ DI INPUT/OUTPUT PERIFERICHE 12
HARDWARE DI UN PLC UNITA' DI PROGRAMMAZIONE MEMORIA PROGRAMMA PLC CPU MEMORIA DATI 1 0 C A M P ALIMENTATORE MEMORIA DI MASSA STAMPANTE UNITA' CENTRALE SIMULATORE UNITA' I/O O PERIFERICHE 13
ALIMENTATORE Provvede a fornire i corretti livelli di tensione per il funzionamento dei vari dispositivi elettronici n Esistono diversi modelli, in funzione della tensione di rete: – 110 Vac – 230 Vac – 24 Vdc n 14
CPU È quel dispositivo che determina l'esecuzione del programma, dei calcoli e di tutte le elaborazioni logiche n Interagisce con la Memoria, i moduli di I/O e le periferiche n La sua potenza si esprime attraverso il Set delle istruzioni e la velocità di elaborazione n 15
CPU bus memoria Dispositivi di I/O 16
La CPU ALU CPU CU Registri 17
La CPU n Unità Aritmetico Logica (ALU) § Esegue le operazioni aritmetiche e logiche n Unità di controllo (CU) § Comanda e sincronizza l’esecuzione delle operazioni n Registri § Vi vengono depositati temporaneamente i dati oggetto delle operazioni 18
IL segnale di clock Affinché le operazioni eseguite dalla CPU siano sincronizzate tra loro e con il resto del sistema si ricorre ad un segnale apposito n Questo segnale è un onda quadra n Più elevata è la sua frequenza e più operazioni possono essere eseguite in un secondo n t 19
MEMORIA La funzione della memoria è quella di immagazzinare : n Dati ( ad esempio i valori degli ingressi e delle uscite, nonché i valori delle variabili intermedie e temporanee) n Programmi 20
MEMORIA n La memoria può essere immaginata come un contenitore con tanti cassetti n In ogni cassetto è contenuta un’informazione sotto forma di byte 21
Memoria I parametri di interesse sono: n Capacità : ossia quanti Byte può memorizzare n Velocità : tempo di accesso ai dati – Spesso si parla di tempo di lettura, necessario per conoscere un dato memorizzato – Tempo di scrittura necessario per immagazzinare un dato in memoria 22
Memoria La capacità si misura in BYTE e nei suoi multipli n k. B kilo. Bytes = 1024 Bytes n MB Mega. Bytes = 1024 k. B n GB Gigab. Ytes = 1024 MB 23
Memoria n La velocità di accesso ai dati è legata alla frequenza del segnale di clock che abilita lettura e scrittura n k. HZ ( 1 byte ogni 10 -3 sec) n MHz ( 1 byte ogni 10 -6 sec) n GHZ( 1 byte ogni 10 -9 sec) 24
MEMORIA Esistono diversi dispositivi di memoria: RAM (Random Access Memory) n ROM (Read Only Memory) n EPROM (Erasable Programmable ROM) n EEPROM: Riassume i vantaggi di Ram ed EPROM n 25
RAM n Random Access Memory Memoria ad accesso casuale (per distinguerla dalle memorie ad accesso sequenziale dove il tempo di accesso dipende da dove il dato è posizionato). Il tempo di accesso è indipendente da dove è immagazzinato il dato. n Consente rapide operazioni di lettura/scrittura. n È una memoria volatile, cioè perde i dati immagazzinati quando viene tolta l’alimentazione n 26
ROM n Read Only Memory n Sono memorie di sola lettura n I dati vengono immagazzinati una volta per tutte dal produttore e non sono modificabili n I dati vengono conservati anche in assenza di alimentazione 27
EPROM n n n Erasable Programmable ROM Può esser cancellata e riprogrammata La cancellazione avviene tramite raggi ultravioletti Per poter essere "scritta" richiede un particolare dispositivo (programmatore di EPROM). Come le ROM mantiene i dati anche in assenza di alimentazione 28
EEPROM Electrically Erasable Programmable ROM n Può essere cancellata elettricamente, non deve perciò essere rimossa dal circuito come le EPROM n Riassume i vantaggi di RAM ed EPROM: può essere riscritta e conserva le informazioni anche in assenza di alimentazione. n I tempi di cancellazione e riscrittura sono ovviamente molto più lunghi rispetto alle RAM n 29
Memoria All’interno del PLC le memorie vengono differenziate a seconda dell’utilizzo: n MEMORIA DI SISTEMA n MEMORIA DI PROGRAMMA n MEMORIA DATI 30
MEMORIA DI SISTEMA n Contiene il sistema operativo (firmware) del PLC, costituito da: – routine di autotest iniziale – dati del setup – librerie 31
MEMORIA DI PROGRAMMA Contiene la sequenza di istruzioni (programma utente) che verrà eseguita dalla CPU n Esistono diverse possibilità: – RAM (per sviluppo e collaudo) – EPROM (per programma definitivo) – EEPROM (sia per fase di sviluppo che per versione definitiva) n 32
MEMORIA DATI Contiene le informazioni relative alle varie aree dati interne e di I/O n Poichè, in funzione delle elaborazioni del programma, è necessario effettuare sulle aree dati veloci operazioni di lettura e di scrittura, è possibile utilizzare soltanto memorie di tipo RAM n 33
BATTERIA n n n Il mantenimento della memoria dati anche a fronte di cadute di alimentazione, viene assicurato da una batteria tampone Questa batteria alimenta anche l' eventuale RAM utilizzata per la memoria programmi La batteria ha una durata nominale di circa 5 anni (in relazione all' uso e all' ambiente) La fase di scaricamento della batteria viene segnalata in modo automatico dal PLC Uno scaricamento completo determina la perdita di dati e programma (se questo è in RAM) 34
MODULI DI I/O Permettono il collegamento del PLC al mondo esterno n Sono disponibili: – Moduli di INGRESSO DIGITALE (AC, DC, AC/DC) – Moduli di USCITA DIGITALE (Relè, Transistor, Triac) – Moduli di comunicazione – Moduli speciali (AD-DA, Contatori veloci, Controlli assi, PID, . . . ) n 35
PERIFERICHE n Permettono il "colloquio" tra l'operatore (programmatore) ed il PLC n Console di programmazione grafica n Interfaccia personal computer n Interfaccia stampante n Programmatore di EPROM 36
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