AUTOMAZIONE INDUSTRIALE

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1 AUTOMAZIONE INDUSTRIALE Docente: Stefano Vitturi Ricercatore C.N.R. Istituto di Elettronica e di Ingegneria dell Informazione e delle Telecomunicazioni IEIIT - C.N.R. Unità Staccata presso il Dipartimento di Ingegneria dell Informazione, Università di Padova Via Gradenigo 6/B Telefono Fax

2 Corso AUTOMAZIONE INDUSTRIALE Materiale didattico disponibile sul sito: 2

3 Testi consigliati e per consultazione Appunti e dispense delle lezioni C. G. Cassandras, S. Lafortune: Introduction to Discrete Event Systems Kluwer Academic Publishers 1999 A. Di Febbraro, A. Giua. Sistemi ad Eventi Discreti McGraw-Hill

4 CONTROLLORI LOGICI PROGRAMMABILI (PLC) 4

5 CONTROLLORI LOGICI PROGRAMMABILI (PLC) Struttura hardware Software Sistemi di interfaccia operatore 5

6 STRUTTURA HARDWARE CPU Sezione di ingresso\uscita Interfaccia con altri dispositivi 6

7 Interfaccia Seriale Memoria Unità Centrale Alimentatore Interfacce verso reti di comunicazione Schede di ingresso/uscita Interfaccia verso I/O distribuiti Guida profilata Schede di uscita digitali Schede di ingresso digitali Interfaccia I/O distribuiti Guida profilata Schede di ingresso analogiche Schede di uscita analogiche Schede speciali Interfaccia I/O distribuiti Guida profilata 7

8 SOFTWARE Sistema di sviluppo Supporto fisico Linguaggi di programmazione 8

9 LINGUAGGI DI PROGRAMMAZIONE Schema a contatti Schema funzionale Lista di istruzioni Linguaggi di alto livello 9

10 Linguaggio a contatti Sequential Flow Chart E 5.1 E 5.2 A 1.0 E 5.3 Schema funzionale S1 T1 T6 S2 T2 Transizione Step Rami simultanei Rami alternativi E 5.1 & E 5.2 > =1 E 5.3 A 1.0 S3 T3 S4 S7 T7 S8 T9 S10 T4 T8 T10 S5 S9 Lista di istruzioni T5 U E 5.1 U E 5.2 ON E 5.3 = A 1.0 T6 S6 S2 Salto 10

11 PERCHE USARE UN PLC Per sostituire logiche cablate con logiche programmabili Per sostituire l operatore umano nelle funzioni di routine Per migliorare la qualità delle operazioni di routine 11

12 PLC o PC Un PC è un dispositivo general purpose che può essere usato per l automazione di impianti in sostituzione di un PLC TUTTAVIA: Un PC non ha la robustezza elettro/meccanica che spesso è necessaria La sezione di ingresso/uscita deve essere realizzata ad hoc, spesso con schede di produttori diversi Ci possono essere problemi di compatibilità hardware/software L uso di un PC richiede programmatori esperti 12

13 Funzionamento Ciclo di programma Tempo di ciclo Tempo di reazione Banda passante 13

14 Tipi di ciclo Sincrono in ingresso - Sincrono in uscita Asincrono in ingresso - Sincrono in uscita Sincrono in ingresso - Asincrono in uscita Asincrono in ingresso - Asincrono in uscita 14

15 Sistema Operativo Controllo del ciclo di funzionamento Gestione della sezione di ingresso/uscita Gestione degli interrupt Funzioni diagnostiche Funzioni ausiliarie 15

16 TABELLA DI CORRISPONDENZA BLOCCO PRINCIPALE C007 BEGIN JMP BLOCCO 1 JMP BLOCCO JMP BLOCCO N END BLOCCO 1 STATEMENT 1 STATEMENT 2... JMP BLOCCO K... STATEMENT M richiesta indirizzo blocco 1 BLOCCO K indirizzo blocco 1 richiesta indirizzo blocco k indirizzo blocco k BLOCCO INDIRIZZO BLOCCO 1 C007 BLOCCO BLOCCO K AFF0... BLOCCO N 7351 ADDRESS i_read ROUTINE ROUTINE X AFF0 STATEMENT 1 STATEMENT STATEMENT L SISTEMA OPERATIVO MEMORIA DI SISTEMA MEMORIA DI PROGRAMMA 16

17 Sezione di Ingresso/Uscita Segnali digitali Tensione Continua Alternata 5 V 24 V 110 V 240 V Contatti di relè Segnali analogici Schede con 4, 8, 16, 32 segnali Riferimenti per gruppi di segnali Tensione Corrente 0-10 V ±10 V 0-10 ma ±10 ma 4-20 ma 17

18 Schede speciali Sgravano la CPU dalla gestione di segnali particolari : Termocoppie Pt100 Misure di pressione Contatori veloci (encoder) 18

19 Isolamento Galvanico Separazione elettrica tra elettronica di elaborazione e campo Schede digitali: optoisolatori, relè Schede analogiche: trasformatori di isolamento, amplificatori di isolamento, otpoisolatori (su segnali digitali) 19

20 ALLA CPU CONTROLLORE PROGRAMMABILE CAMPO INGRESSO DIGITALE IN TENSIONE NON ISOLATO ALLA CPU CONTROLLORE PROGRAMMABILE CAMPO INGRESSO DIGITALE IN TENSIONE ISOLATO ALLA CPU BOBINA DEL RELE' CONTROLLORE PROGRAMMABILE INGRESSO DIGITALE A CONTATTO DI RELE' CAMPO 20

21 DALLA CPU CONTROLLORE PROGRAMMABILE CAMPO USCITA DIGITALE IN TENSIONE NON ISOLATA DALLA CPU CONTROLLORE PROGRAMMABILE CAMPO USCITA DIGITALE IN TENSIONE ISOLATA DALLA CPU BOBINA DEL RELE' CONTROLLORE PROGRAMMABILE USCITA DIGITALE A CONTATTO DI RELE' CAMPO 21

22 ISOLAMENTO GALVANICO INGRESSO 1 SEGNALE 1 RIFERIMENTO SEGNALE 1 V 0 INGRESSO 2 INGRESSO 3 CIRCOLAZIONE DI CORRENTE NEL LOOP DI MASSA SEGNALE 3 E 0 V 0 DIFFERENZA DI POTENZIALE TRA I RIFERIMENTI RIFERIMENTO SEGNALE 3 INGRESSO 4 RIFERIMENTO SCHEDA DI INGRESSO DEL CONTROLLORE PROGRAMMABILE (QUATTRO INGRESSI ISOLATI IN UN UNICO GRUPPO) A) ISOLAMENTO GALVANICO INGRESSO 1 SEGNALE 1 RIFERIMENTO SEGNALE 1 V 0 INGRESSO 2 NON C'E' CIRCOLAZIONE DI CORRENTE PERCHE' L'ISOLAMENTO GALVANICO TRA GLI INGRESSI IMPEDISCE CHE SI FORMI UN LOOP DI MASSA E 0 DIFFERENZA DI POTENZIALE TRA I RIFERIMENTI SEGNALE 3 INGRESSO 3 RIFERIMENTO SEGNALE 3 V 0 INGRESSO 4 SCHEDA DI INGRESSO DEL CONTROLLORE PROGRAMMABILE (QUATTRO INGRESSI ISOLATI SINGOLARMENTE) B) 22

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