PLC. I/O Analogici.

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1 PLC I/O Analogici 1

2 I/O Analogici Acquisizione e gestione di segnali fisici variabili nel tempo da un valore minimo ad un valore massimo 2

3 I/O Analogici Trasduttori: attivi - passivi 3

4 I/O Analogici Trasduttori: attivi - passivi 4

5 I/O Analogici Schema generale di un sistema di misura elettronico 5

6 I/O Analogici Trasduttori 6

7 I/O Analogici Trasduttori: attivi - passivi 7

8 I/O Analogici Trasduttori: attivi - passivi 8

9 I/O Analogici Esempi di trasduttori passivi 9

10 I/O Analogici Esempi di trasduttori attivi 10

11 I/O analogici Segnali Standard: 0-10 V 0-20 ma 4-20 ma 11

12 I/O analogici Segnali 4-20 ma 12

13 I/O Analogici Caratteristiche dello Standard 4-20 ma: si basa su codifica basata su corrente, perché un segnale analogico rappresentato da corrente elettrica è meno sensibile ai rumori rispetto un segnale rappresentato da tensione un segnale analogico è rappresentato da una corrente che può assumere valori compresi tra 4 e 20 ma. Esempio: un sensore di pressione fornisce valori di pressione tra 0 e 10 bar. Una pressione di 8 bar viene rappresentata dalla corrente di valore pari a: (20-4)*8/10+4 = = 16.8 ma 13

14 I/O analogici Segnali 4-20 ma 14

15 I/O analogici Segnali 4-20 ma 15

16 I/O analogici Segnali 4-20 ma 16

17 I/O Analogici Le schede PLC 17

18 I/O Analogici Le schede PLC 18

19 I/O Analogici Le schede PLC 19

20 I/O Analogici Le schede PLC 20

21 I/O Analogici Le schede PLC 21

22 I/O Analogici Rack PLC 22

23 I/O Analogici Discrete I/O module 23

24 I/O Analogici Analog I/O module 24

25 I/O Analogici Analog Output module 25

26 I/O Analogici Collegamenti elettrici 26

27 I/O Analogici Rappresentazione interna di variabili analogiche 27

28 I/O Analogici Rappresentazione interna di variabili analogiche 28

29 I/O Analogici Rappresentazione interna di variabili analogiche 29

30 PLC RETI 30

31 Reti Vantaggi dell'integrazione delle informazioni: ottimizzazione e pianificazione dei processi produttivi: migliore utilizzo delle risorse riduzione del tempo di produzione semplificazione dell'installazione e manutenzione ad esempio taratura a distanza e rilevamento guasti massima flessibilità di produzione riconfigurazione del sistema a nuove lavorazioni in tempi brevi miglioramento del controllo della qualità controllo di ogni singolo prodotto invece che solo alcuni campioni 31

32 Reti Computer Integrated Manufacturing (CIM) Gestione Azienda Gestione Stabilimento Supervisione Integrata Supervisione di Cella (Cell Area) Sistemi di Controllo (Field Area) Piano di Officina (Sensor/Actuator Area) 32

33 Reti Computer Integrated Manufacturing (CIM) Quantità di Dati Durata della Trasmissione Frequenza della Trasmissione Gestione e Supervisione MByte Ore/Minuti Giorni/Turni Area di Cella KByte Secondi Ore/Minuti Area di Campo (Field) Byte Centinaia µs ms ms Area Attuatori/Sensori Bit µs...ms ms 33

34 Reti Struttura 34

35 Reti Struttura 35

36 Reti Rete per le Informazioni Comunicazione tra dispositivi dedicati alla Supervisione Integrata e alla Gestione dello Stabilimento e dell'azienda I dispositivi utilizzati sono PC e/o Workstation Le informazioni trasmesse sono complesse, e composte da molti bytes Le frequenze di trasmissione non sono alte e non è necessario assicurare la trasmissione entro intervalli tempo-critici Tipicamente sono utilizzate: Ethernet+TCP/IP 36

37 Reti Rete per il Controllo Comunicazione tra dispositivi a livello di Supervisione di Cella e di Field Area I dispositivi utilizzati sono PC, PLC, DCS (Distributed Control System) Le informazioni trasmesse non sono complesse Le frequenze di trasmissione sono alte (sec o centinaia di msec) E' necessario assicurare la trasmissione entro intervalli tempo-critici Possono essere utilizzati sistemi tradizionali (come RS 485 e 4-20mA) o reti orientate all'automazione industriale 37

38 Reti Rete per il Campo Comunicazione tra dispositivi al livello di Field Area e all'area Sensori/Attuatori I dispositivi utilizzati sono PLC, sensori ed attuatori Le informazioni trasmesse sono molto semplici (bits) Le frequenze di trasmissione sono molto alte (msec.) E' necessario assicurare la trasmissione entro intervalli tempo-critici (schedule dell'ordine di msec.) Possono essere utilizzati sistemi tradizionali (come RS 485 e 4-20mA) o reti orientate all'automazione industriale 38

39 Reti Soluzioni Classiche di Comunicazione Soluzione Analogica: collegamenti analogici punto-punto (standard 4-20 ma) generalmente per collegare sensori/attuatori a PLC (Reti per il Campo) Soluzione Digitale: collegamenti digitali Master/Slave con seriale (standard RS 232, RS 422, RS 485) generalmente per collegare PLC con PLC/PC (Reti per il Controllo) 39

40 Reti Standard Seriale di Comunicazione: RS 232, RS 422, RS 485 Caratteristiche comuni: Standard per trasmissioni binarie (maggiore immunità ai disturbi) Codifica del segnale digitale in valori di tensione 40

41 Reti Standard Seriale di Comunicazione RS 232 Definito dallo standard ANSI/EIA-232-D "Interface Between Data Terminal Equipment and Data-Circuit- Terminating Equipment Employing Serial Binary Data Interchange Ideato per la connessione DTE-DCE (PC-modem) Può essere utilizzato anche per la connessione DTE-DTE Utilizza la tipologia di trasmissione "Unbalanced": Vi è una sola linea per la trasmissione Il valore logico trasmesso è codificato dal valore della tensione della linea riferita alla terra 41

42 Reti Standard Seriale di Comunicazione RS 232 Ha un limite sulla distanza massima (50 ft. 15 m) Ha un limite sul bit/rate (20 Kb/s) Numero di Trasmettitori (T) = 1 Numero di Ricevitori (R) = 1 42

43 Reti Standard Seriale di Comunicazione RS Definito dallo standard EIA RS-422-A "Electrical Characteristics of Balanced Voltage Digital Interface Circuits Ideato per la connessione di più dispositivi (un Trasmettitore e più Ricevitori) Utilizza una tipologia di trasmissione "Differenziale". Vengono usate due linee per la trasmissione di un segnale. Il valore logico trasmesso è codificato dal valore relativo delle tensione delle linee. La trasmissione "Differenziale" ha il vantaggio di essere più immune ai disturbi

44 Reti Standard Seriale di Comunicazione RS 422 La maggiore immunità ai disturbi permette di: raggiungere distanze di 4000 ft 1.2 Km. avere bit/rate superiori (10 Mb/s) Numero di Trasmettitori = 1 Numero di Ricevitori (max) = 10 44

45 Reti Standard Seriale di Comunicazione RS 485 Definito dallo standard EIA 485 "Standard for Electrical Characteristics of Generator and Receivers for Use in Balanced Digital Multipoint Systems Ideato per la connessione di più dispositivi (più Trasmettitori e più Ricevitori) utilizza una tipologia di trasmissione "Differenziale" distanze di 4000 ft. bit/rate di 10 Mb/s numero di Trasmettitori (max) = 32 numero di Ricevitori (max)= 32 45

46 Reti Reti di Comunicazione Orientate all'automazione Industriale Sono sistemi di comunicazione tipicamente basati su trasmissione digitale seriale (RS-485) A volte possono integrare anche standard 4-20mA Hanno tipicamente topologia a bus Possono presentare connessioni a stella (4-20mA) Oltre alla definizione di uno standard di comunicazione di tipo Fisico, presentano alcuni dei livelli OSI Livello Fisico Livello Data Link Livello Application 46

47 Reti Reti di Comunicazione Orientate all'automazione Industriale Sono dotati di funzioni utente (User Level) assai complesse ed orientate all'automazione industriale: Sincronizazione Schedulazione Real-Time Gestione di anomalie e taratura di dispositivi Facilitazione nelle installazione e rimozione di dispositivi Comunicazioni uno-a-uno, uno-a-molti, uno-a-tutti Distribuzione del controllo, basata su dispositivi "intelligenti" Sensore di temperatura con funzionalità di diagnostica interna Valvola dotata di regolatore di portata di tipo PID, con auto diagnostica 47

48 Reti Reti di Comunicazione Orientate all'automazione Industriale Attuali Limiti: costi dei dispositivi difficoltà "mentale" e "tecnica" nella modifica degli impianti attuali mancanza di un unico standard di comunicazione (IEC 61158: uno, nessuno e una decina! ) 48

49 Reti Reti di Comunicazione Orientate all'automazione Industriale Le diverse esigenze presenti nei livelli CIM ha determinato la nascita di tre tipologie di reti: Bus di Sensori Collega dispositivi non intelligenti Lunghezza tipica dei messaggi è inferiore al byte Collega dispositivi non intelligenti e quelli con funzioni "intelligenti" di diagnostica Bus di Dispositivi Lunghezza tipica dei messaggi è inferiore a byte 49

50 Reti Reti di Comunicazione Orientate all'automazione Industriale Bus di Campo Orientato a dispositivi "intelligenti" Gestione Real-Time di Schedulazione e accesso data base distribuito Lunghezza tipica dei messaggi è di centinaia di bytes. 50

51 Reti Orientate all'automazione Industriale Controllo, Supervisione PLC Bus di Campo PLC, dispositivi intelligenti Sensori Bus di Dispositivi Bus di Sensori bit bytes messaggi file bit BatiBus, InterBus-S, CAN (DeviceNet), LONWorks InterBus-S, CAN, LONWorks, Profibus DP-PA-FMS, WorldFIP 51 Profibus PA-FMS, WorldFIP, FieldBus Fondation Ethernet

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