PLC PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER CON RIFERIMENTO ALLE CPU

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 IEC 1131 - 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”

REGISTR 0 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 1 REGISTRO DI INPUT 2 0

REGISTRO DI OUTPUT REGISTRI IN MEMORIA … 8 OF 9 OF REG 1 1 0 1 0 1 REG 2 0 1 1 1 0 0 10 OF REG 3 0 0 0 1 11 OF 12 ON 13 ON 14 ON 15 ON 16 OF 17 ON OG 2 0 1 1 16 COMANDO TRASFERIMENTO DATI REG. 2 REG. DI OUTPUT 1 0 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) MERKER INTERNI (M) MERKER SPECIALI (SM) CONTATORI (C) INGRESSI ANALOGICI (AI) USCITE ANALOGICHE (AQ) 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 I 5. 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 I 5. 2 L’area di memoria precede l’indirizzo del byte contenente il bit a cui si vuole accedere I 0 I 1 I 2 I 3 I 4 I 5 I 6 I 7 LSB 6 5 4 3 2 1 0

CAMPO DEGLI INDIRIZZI DELLE AREE DI MEMORIA DELLE CPU ST - 200 AREA DI MEMORIA CPU 212 CPU 214 INPUT da I 0. 0 a I 7. 7 OUTPUT da Q 0. 0 a Q 7. 7 MERKER INTERNI da M 0. 0 a M 15. 7 da M 0. 0 a M 31. 7 MERKER SPECIALI da SM 0. 0 a SM 45. 7 da SM 0. 0 a SM 85. 7 MEMORIA DI VARIABILI da V 0. 0 a V 1023. 7 da V 0. 0 a V 4095. 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 a 65535 da 0 a FFFF D (doppia parola o 32 bit) da – 2147783648 a +2147483647 da 80000000 a 7 FFFFFFF 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 VB 100 V B 100 LSB indirizzo del byte VB 100 accesso ad un valore in formato byte Identificazione di area (memoria V) Byte più significativo LSB MSB 8 7 15 VB 100 VW 100 0 V W 100 VB 101 indirizzo del byte accesso ad un valore in formato parola Byte più significativo MSB 31 VD 100 Identificazione di area (memoria V) LSB 24 23 VB 100 16 15 VB 101 8 7 VB 102 0 VB 103 V D 100 indirizzo del byte accesso ad un valore in formato di doppia parola Identificazione di area (memoria V)

REGISTRO DI STATO SMB 0 Bit di stato Descrizione SM 0. 0 Questo bit è sempre attivo SM 0. 1 Questo bit viene è attivo solo nel primo ciclo di scansione. Viene usato per richiamare un sottoprogramma di inizializzazione SM 0. 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 SM 0. 3 Questo bit viene attivato per la durata di un ciclo se il modo operativo Run viene impostato da una condizione di accensione SM 0. 4 Questo bit provoca un impulso che rimane attivo 30 secondi e, per altri 30 secondi, disattivo (impulso di un minuto)

REGISTRO DEI POTENZIOMETRI SMB 28, SMB 29 Memorizza il valore digitale che rappresenta la posizione del potenziometro 0 a bordo della CPU 222 Memorizza il valore digitale che rappresenta la SMB 29 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 SMB 28

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 I 0. 0 L Q 0. 0 N Lampada 1 I 0. 0 T 1 IN IN T 1 9 s 9 s +24 COM I 0. 0 Q 0. 0 I 0. 0 Q 0. 1 PLC Lampada 2 Q 0. 1

2. RITARDO ALLA DISINSERZIONE DI UN’AZIONE L Q 0. 0 I 0. 0 1 N MOTORE ON T 1 I 0. 0 2 K 1 IN IN T 1 COM I 0. 0 Q 0. 0 I 0. 0 Q 0. 1 S 0 259 s s I 0. 0 +24 9 s PLC 3 POMPA ON Q 0. 1 1. AVVIO DEL MOTORE 2. AVVIO DEL TIMER DOPO ARRESTO DEL MOTORE 3. AVVIO DELLA POMPA K 2

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 I 0. 0 Q 0. 0 1 L T 1 I 0. 0 2 N IN IN K 1 259 s s 3 I 0. 0 +24 COM I 0. 0 Q 0. 0 I 0. 0 Q 0. 1 T 1 S 0 Q 0. 1 PLC K 2

ESEMPI DI PROGRAMMAZIONE AND – OR - NOT

TON T 32 RISOLUZIONE 1 ms

TON T 32 esempio 1

esempio 2

esempio 3

TON T 34 RISOLUZIONE 10 ms

FINE della I^ parte

CONTATORI FUNZIONE DI BASE I 0. 0 C 1 CONTATORE IN UN PROCESSO INDUSTRIALE I 0. 0 C 1 conteggio C avanti I 0. 2 C indietro 4 set I 0. 1 IN Reset I 0. 1 Reset C 1 Q 0. 1

CONTATORI SOMMA DEI CONTEGGI DI DUE CONTATORI DISTINTI L’INDICATORE LUMINOSO (Q 0. 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’ I 0. 0 I 0. 1 C 1 conteggio 10 set I 0. 7 IN Reset I 0. 1 I 0. 0 I 0. 2 C 2 conteggio A 12 set I 0. 7 IN Reset I 0. 0 B C 1 C 2 I 0. 2 Q 0. 1

SEGNALAZIONE DEI PEZZI TOTALI SU UN NASTRO I 0. 2 I 0. 1 I 0. 0 C 1 I 0. 1 C avanti I 0. 0 I 0. 2 C indietro I 0. 7 100 SET Reset

AVVIO DI UN TIMER DOPO UN’OPERAZIONE DI CONTEGGIO I 0. 0 C 1 conteggio Conta il passaggio di 10 pezzi 10 set I 0. 7 IN Reset C 1 T 1 Avvia il timer dopo aver contato 10 pezzi EN 30 s C 1 T 1 Operazione di verniciatura (30 s) Q 0. 1

ABBINAMENTI CONTATORI E TIMER INTERDIZIONE DEL CONTATORE IN FASE DI AVVIO DEL PROCESSO I 0. 0 CONTEGGIO DEI PEZZI PASSATI IN UNA LINEA DI PRODUZIONE IN UN MINUTO I 0. 0 T 1 Avvia il timer ad inizio ciclo T 1 I 0. 7 I 0. 1 EN 30 s C 1 conteggio 10 set IN Reset Inizia a contare dopo 30 s T 1 Avvia il timer ad inizio ciclo I 0. 0 I 0. 1 I 0. 7 T 1 EN 60 s C 1 conteggio 100 set IN Reset Inizia a contare da inizio ciclo per 60 s

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 L 1 L 2 L 3 N S 1 K 1 RT W 1 K 1 V 1 M U 1 3 ac

LOGICA CON PLC SCHEMA DI POTENZA L 1 L 2 L 3 N K 1 +24 V COM I 0. 0 Q 0. 0 I 0. 1 Q 0. 1 I 0. 2 Q 0. 2 I 0. 3 Q 0. 3 V 1 M Q 0. 3 U 1 3 ac RT S 1 PLC Q 04 W 1

MARCIA E ARRESTO CON AUTORITENUTA SCHEMA FUNZIONALE SCHEMA DI POTENZA L 1 L 2 S 1 L 3 N S 2 K 1 RT K 1 W 1 V 1 M U 1 3 ac

LOGICA CON PLC SCHEMA DI POTENZA L 1 L 2 L 3 N K 1 S 2 +24 V COM I 0. 0 Q 0. 0 I 0. 1 Q 0. 1 I 0. 2 Q 0. 2 I 0. 3 Q 0. 3 V 1 M Q 0. 3 U 1 3 ac PLC Q 04 RT W 1

MARCIA AVANTI – INDIETRO CON INTERBLOCCO ELETTRICO SCHEMA FUNZIONALE SCHEMA DI POTENZA L 1 L 2 RT L 3 S 1 S 2 K 1 K 2 K 1 RT K 2 M 3 ac

LOGICA CON PLC SCHEMA ELETTRICO 220 V 0 V K 1 +24 V COM I 0. 0 Q 0. 0 I 0. 1 Q 0. 1 I 0. 2 Q 0. 2 I 0. 3 Q 0. 3 STOP START A START I TERMICA PLC Q 0. 3 Q 04 K 2

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 K 1 START KM KM K 1 KM KA KM

ESERCIZIO 2) • Costruisci uno schema ladder per la seguente sequenza: 1. Quando il selettore S 1 si chiude, la bobina K 1 viene attivata; 2. Dopo l’attivazione della bobina K 1, il selettore S 2 può attivare la bobina K 2; 3. quando la bobina K 2 viene alimentata, la bobina K 3 va ad off

ESERCIZIO 3): costruisci una lista di comandi associati alla sequenza dello schema ladder in figura S 1 S 2 1 K 1 S 3 2 3 K 1 FC 1 K 2 K 1 FC 2 4 K 3 K 1 5 S 4 K 3 K 4

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 Q 0. 0 Q 0. 1 S 0 TR 1 TR 2 TR 3 S 1 TR 4 t S 2 K 1 A K 1 M K 2 M TR 4 K 2 M K 2 A TR 2 K 1 M K 2 M K 1 M TR 1 TR 2 K 1 M TR 1 TR 4 TR 3 K 1 A TR 2 K 2 M TR 3 K 2 A TR 4

FASE PRELIMINARE PER LA COMPILAZIONE DEL PROGRAMMA

PROGRAMMA (1)

PROGRAMMA (2)

AVVIAMENTO STELLA TRIANGOLO L 1 L 2 L 3 F 1 K 2 K 3 RT W 1 V 2 V 1 M U 2 U 1 3 ac W 2

SCHEMA LOGICO DI COMANDO A RELE AVVIO AUTORITENUTA RT STELLA TIMER TRIANGOLO FERMO STELLA TRIANGOLO K 1 K 2 K 3 S 1 S 2 K 1 T 1 K 3 T 1 K 2 H 1 K 2 K 3 H 2 H 3

COLLEGAMENTI ELETTRICI AL PLC 220 V 0 V K 1 +24 V COM I 0. 0 Q 0. 0 I 0. 1 Q 0. 1 I 0. 2 Q 0. 2 I 0. 3 Q 0. 3 STOP START TERMICA PLC Q 0. 3 Q 04 K 2 K 3

PROGRAMMA

PROGRAMMA: variante con timer di ritardo