Programmazione LADDER dei PLC Esempi ed esercizi Prima parte. ITI Alessandro Volta - Sassuolo Anno Scolastico 2009/2010

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1 Programmazione LADDER dei PLC Esempi ed esercizi Prima parte ITI Alessandro Volta - Sassuolo Anno Scolastico 29/2

2 Controllo delle aperture di porte e finestre in una stanza Descrizione del problema e specifiche di funzionamento Una stanza è dotata di una porta di accesso (P) e due finestre (F e F2); sia sulla porta che sulle finestre sono installati dei sensori in grado di rilevarne lo stato di apertura (livello logico ALTO) o chiusura (livello logico BASSO). Un segnalatore luminoso di allarme LA, installato presso la portineria dell'edificio, deve segnalare, accendendosi (livello logico ALTO), il verificarsi di almeno una delle seguenti situazioni: P aperta e F aperta; P chiusa e F e F2 aperte; P aperta e F e F2 aperte

3 Controllo delle aperture di porte e finestre in una stanza Indicazioni per la stesura del programma LADDER Dalle specifiche di funzionamento si ricava che la soluzione del problema richiede l'implementazione della funzione logica combinatoria descritta dalla seguente tabella di verità: P F F2 LA La funzione logica è data dalla seguente espressione: LA = P F F2 + P F F2 + P F F2

4 Controllo delle aperture di porte e finestre in una stanza Tabella di assegnazione degli I/O e programma LADDER (PLC Omron CPL) Tabella assegnazione I/O Disp. Indirizzo Descrizione F I. Sensore finestra F2 I. Sensore finestra 2 P I.2 Sensore porta LA O. Lampada allarme Programma ladder (CX - Programmer)

5 Controllo delle aperture di porte e finestre in una stanza Versione con temporizzazione del segnalatore di allarme Le specifiche di funzionamento del sistema sono le stesse dell'esercizio precedente: l'allarme deve dunque entrare in funzione quando si verificano le seguenti condizioni P aperta e F aperta; P chiusa e F e F2 aperte; P aperta e F e F2 aperte In questo caso si richiede che il segnalatore, una volta attivato, rimanga acceso per secondi al permanere della condizione di allarme.

6 Controllo delle aperture di porte e finestre in una stanza Temporizzazione del segnalatore di allarme Programma ladder 2 3 () - Lo stato dei contatti viene memorizzato nell'area di lavoro W. (relè interno), che si attiva quando si verifica una condizione di allarme: come si può notare il valore assunto da W. viene riutilizzato successivamente nel programma; (2) - Il timer T viene utilizzato per ritardare di s (il suo valore di settaggio vale infatti ) lo spegnimento del segnalatore di allarme: quando W. si porta alto il timer inizia il conteggio alla rovescia, attivandosi quando viene raggiunto il valore ; (3) - La lampada di allarme (uscita.) viene mantenuta ON se W. = (condizione di allarme) e T OFF; non appena il timer si attiva la lampada si spegne.

7 Lampeggiatore a due luci Il programma riportato in figura accende e spegne alternativamente, con tempi prefissati dai timer T e T (in questo caso.5s), le lampade connesse alle uscite. e.; Il funzionamento è molto semplice: Al momento della messa in RUN del programma T inizia il conteggio alla rovescia in quanto T non è attivo e contemporaneamente si accende la lampada connessa a.; Quando T si attiva si spegne la lampada connessa a. e si accende quella connessa a.; contemporaneamente parte il conteggio alla rovescia di T; Una volta esaurito il tempo T si resetta immediatamente ed il ciclo riparte da capo; I tempi di accensione delle due luci possono essere cambiati modificando il valore di settaggio dei timer.

8 Controllo del livello del liquido in un serbatoio Descrizione del problema e specifiche di funzionamento Il livello del liquido contenuto nel serbatoio rappresentato in figura viene controllato utilizzando due sensori (A e B) ed una pompa (P): i sensori producono uscita ALTA quando sono immersi nel liquido e BASSA in caso contrario; la pompa P si accende con un livello logico ALTO e si spegne in caso contrario. Il funzionamento richiesto è il seguente; Fase di riempimento Il serbatoio viene riempito tramite la pompa P, che deve entrare in funzione quando il livello del liquido si trova al disotto del sensore A (serbatoio vuoto); la pompa deve funzionare fino a che il livello del liquido, salendo, raggiunge il sensore B (serbatoio pieno); si suppone inoltre che durante il riempimento non si possa prelevare liquido dal serbatoio. Fase di svuotamento Una volta riempito completamente il serbatoio può essere svuotato; un nuovo riempimento può essere effettuato solamente quando il livello del liquido torna a portarsi al disotto del sensore A (serbatoio vuoto).

9 Controllo del livello del liquido in un serbatoio Indicazioni per la stesura del programma LADDER Dalle specifiche di funzionamento si deduce che: La pompa deve entrare in funzione solamente quando entrambi i sensori di livello risultano non immersi nel liquido (uscita BASSA) e si deve fermare quando entrambi i sensori sono immersi (uscita ALTA); Durante lo svuotamento del serbatoio la pompa non deve entrare in funzione fino a che il serbatoio non risulta completamente vuoto (sensori A e B con uscita BASSA). Tabella degli I/O per il controllo con PLC Omron CPL Disp. Indirizzo Descrizione A I. Sonda di livello A B I. Sonda di livello B P O. Pompa di riempimento

10 Controllo del livello del liquido in un serbatoio Programma LADDER per CPL Omron (CX - Programmer) 2 () La pompa deve essere accesa se A = e B = (serbatoio completamente vuoto) OPPURE deve essere mantenuta accesa anche quando è già in funzione ed il livello del liquido è compreso fra A e B (A = e B = ); (2) La pompa deve essere spenta se il serbatoio è completamente pieno (A = e B = ) OPPURE se, durante lo svuotamento il livello del liquido è compreso fra A e B (A = e B = ): si ricordi che le specifiche di funzionamento impongono che la pompa sia sempre spenta durante la fase di svuotamento.

11 Serbatoio con pompa di riempimento e valvola di scarico Descrizione del problema e specifiche di funzionamento In figura è rappresentato un serbatoio, nel quale il livello del liquido è controllato tramite due sensori A e B (uscita alta se immersi nel liquido e bassa in caso contrario), una pompa di riempimento P ed una valvola di scarico V. Il funzionamento del sistema è definito dalle seguenti specifiche: Fase di riempimento Il serbatoio viene riempito tramite la pompa P, che deve entrare automaticamente in funzione quando il livello del liquido si trova al disotto del sensore A (serbatoio vuoto); la pompa deve funzionare fino a che il livello del liquido, salendo, non raggiunge il sensore B (serbatoio pieno); durante questa fase non si può prelevare liquido dal serbatoio e quindi non deve essere possibile azionare la valvola di scarico. Fase di svuotamento Una volta terminata la fase di riempimento è possibile prelevare liquido dal serbatoio azionando la valvola di scarico V; non appena il livello scende al disotto del sensore A (serbatoio vuoto) la valvola di scarico V deve essere chiusa e non deve più essere possibile riaprirla fino a che il serbatoio non si è nuovamente riempito.

12 Serbatoio con pompa di riempimento e valvola di scarico Indicazioni per la stesura del programma LADDER In base alle specifiche assegnate si ha: La valvola di scarico non può essere azionata durante il riempimento del serbatoio, vale a dire se la pompa P in funzione; Quando la pompa P è spenta la valvola di scarico è attiva se: Il serbatoio è pieno (A= e B=) e il suo comando di azionamento è ON; OPPURE Il suo comando di azionamento è ON e il livello del liquido è sceso al disotto del sensore B (B=) e rimane al disopra del sensore A (A=). Tabella degli I/O per il controllo con PLC Omron CPL Disp. Indirizzo Descrizione A I. Sonda di livello A B I. Sonda di livello B CVS I.2 Comando valvola di scarico P O. Pompa di riempimento VS O. Valvola di scarico

13 Serbatoio con pompa di riempimento e valvola di scarico Programma LADDER per PLC Omron CPL La comprensione del funzionamento del programma (abbastanza simile a quello del caso precedente), è lasciata allo studente come esercizio.

14 Comando Marcia Arresto di un motore elettrico Comando di un teleruttore (relè) con autoritenuta Specifiche di funzionamento Il funzionamento di un motore elettrico viene comandato tramite due pulsanti di tipo NA (normalmente aperti), P e P2, che determinano lo stato di eccitazione o diseccitazione del teleruttore che collega il motore alla linea elettrica che lo alimenta: P Marcia P2 Arresto Lo stato di funzionamento del motore deve essere segnalato mediante due lampade spia L ed L2 poste sul quadro di comando dello stesso: L (Verde) Motore in marcia L2 (Rossa) Motore fermo

15 Comando Marcia Arresto di un motore elettrico Comando di un teleruttore (relè) con autoritenuta Indicazioni per la scrittura del programma ladder Per poter eccitare o diseccitare un teleruttore tramite pulsanti NA occorre tenere presente che lo stato di chiusura del contatto degli stessi è temporaneo, ossia persiste fino a che il pulsante stesso rimane premuto; E' quindi necessario fare in modo che: il teleruttore si ecciti quando viene premuto P (Marcia) e rimanga in tale stato anche quando lo stesso viene rilasciato; Il teleruttore si disecciti quando viene premuto P2 (Arresto) e rimanga in tale stato quando lo stesso viene rilasciato; Il funzionamento descritto sopra si ottiene mediante il cosiddetto comando con autoritenuta, illustrato nel diagramma ladder della pagina seguente

16 Comando relè con autoritenuta Programma ladder Tabella assegnazione I/O Disp. Indirizzo La funzione di autoritenuta viene ottenuta mediante il contatto Q. posto in parallelo a P: esso infatti si chiude quando la bobina. è ON, mantenendo la circolazione della corrente nel rung anche quando P viene rilasciato; Descrizione P2 I. Pulsante arresto P I. Pulsante marcia TMT O. Teleruttore motore L O. Lampada motore ON L2 O.2 Lampada motore OFF () - Quando viene premuto il pulsante P la bobina connessa all'uscita. si eccita (P2 è un contatto NC, quindi la corrente circola se esso non viene azionato) ed il motore si avvia; Premendo il pulsante P2 si provoca la diseccitazione della bobina e quindi l'arresto del motore (anche il contatto Q. si apre e la corrente non circola più nel rung); L'accensione delle lampade spia che segnalano lo stato del motore è comandata dai due rung successivi (2) e (3). Autoritenuta 2 3

17 Sistema contapezzi con nastro trasportatore Descrizione del sistema e specifiche di funzionamento Nel sistema contapezzi illustrato schematicamente nella figura riportata a fianco sono presenti: Le specifiche di funzionamento sono le seguenti: Un nastro trasportatore azionato da un motore M; Una fotocellula F; Due lampade di segnalazione, L e L2, di colore rispettivamente VERDE e ROSSO; Due pulsanti, START e STOP, non illustrati in figura. Premendo il pulsante START si mette in moto il nastro trasportatore e si accende la lampada di segnalazione L (VERDE); I pezzi da contare vengono posti sul nastro: ogni volta che uno di essi passa davanti alla fotocellula deve essere contato; Quando il conteggio dei pezzi raggiunge il valore 9 il nastro deve essere fermato e si deve accendere la lampada di segnalazione L2 (ROSSO); Il nastro può essere fermato in qualunque momento premendo il pulsante STOP: in questo caso lo si può far ripartire premendo nuovamente il pulsante START, ma il conteggio dei pezzi deve riprendere da dove era stato interrotto. Si suppone che: La fotocellula F fornisca in uscita un valore logico ALTO quando il pezzo passa davanti ad essa e BASSO in caso contrario; Il motore e le lampade di segnalazione si attivino con un valore logico ALTO; I pulsanti START e STOP siano di tipo NA.

18 Sistema contapezzi con nastro trasportatore Osservazioni e note per la stesura del programma ladder Il comando di avvio e arresto del motore attraverso i due pulsanti START e STOP di tipo NA deve essere fatto mediante un relè con autoritenuta; Lo stato del nastro trasportatore dipende inoltre dal numero di pezzi contati dal sistema: in base alle specifiche assegnate infatti il nastro si deve fermare quando tale numero raggiunge il valore 9; Per il conteggio dei pezzi si utilizzerà un contatore a decremento, il cui blocco funzionale viene riportato di seguito: Il Set Value S viene impostato a 9; All'ingresso Count Input viene collegata la fotocellula che rileva il passaggio del pezzo sul nastro. Per quanto riguarda l'ingresso di Reset in base alle specifiche di funzionamento previste dal sistema bisogna tenere presente che: Se il nastro viene fermato prima che siano stati contati 9 pezzi il contatore NON DEVE ESSERE RESETTATO: al successivo riavvio infatti il conteggio deve riprendere dal punto in cui è stato interrotto; Se il nastro viene riavviato dopo il passaggio di 9 pezzi il contatore DEVE ESSERE RESETTATO, in modo da poter effettuare un nuovo ciclo di conteggio.

19 Sistema contapezzi con nastro trasportatore Programma Ladder 2 3 Disp. Indirizzo Descrizione START I. Pulsante START STOP I. Pulsante STOP FC I.2 Fotocellula contapezzi LGR O. Lampada VERDE LRD O. Lampada ROSSA MOT O.2 Motore nastro CNT_PE ZZI C Contatore pezzi () Il comando di avvio e arresto del nastro è effettuato mediante i due pulsanti START e STOP con autoritenuta della bobina.2 (comando motore); il contatto NC C, riferito al contatore CNT_PEZZI, mantiene ON il motore fino a che il conteggio non è terminato. Il rung termina con 3 bobine in parallelo che comandano il motore, la lampada spia VERDE (motore ON) e quella ROSSA (motore OFF); (2) L'ingresso Count Input del contatore è collegato alla fotocellula FC che rileva il passaggio dei pezzi su nastro; (3) - L'ingresso Reset Input provoca il reset del contatore solamente nel caso in cui il motore venga fatto ripartire dopo l'arresto determinato dal conteggio di 9 pezzi: tale ingresso infatti va alto solo se START = (comando avvio nastro) e C = (contapezzi ON per raggiungimento termine conteggio); se il nastro viene fermato prima del termine del conteggio si ha C = e non si avrà il reset del contatore al successivo riavvio (il conteggio riparte dal punto in cui è stato interrotto)

20 Sistema contapezzi con nastro trasportatore Programma Ladder Seconda versione Il programma è del tutto simile al precedente, con la sola differenza che in questo caso il conteggio dei pezzi viene effettuato solamente con il nastro trasportatore in movimento; Il contatto.2 inserito in serie alla fotocellula (FC I.), infatti, fa in modo che il conteggio dei pezzi venga effettuato solo con il motore ON, evitando così conteggi indesiderati a nastro fermo.

21 Sistema contapezzi con nastro trasportatore Sistema per pezzi di due diverse altezze Il sistema illustrato schematicamente in figura deve contare i pezzi di due diverse altezze (H e H2) che vengono via via posti sul nastro trasportatore. Le specifiche di funzionamento sono le seguenti: Il nastro trasportatore si mette in moto premendo il pulsante START e si arresta premendo il pulsante STOP; lo stato del nastro deve essere segnalato mediante l'accensione delle lampade LGR (nastro in movimento) o LRD (nastro fermo); Le fotocellule F ed F2 rilevano l'altezza dei pezzi, fornendo uscita ALTA quando sono oscurate e BASSA in caso contrario; i pulsanti START e STOP sono NA; I pezzi, che possono essere solamente di due altezze diverse (H e H2) vengono posti sul nastro e passano davanti alla coppia di fotocellule per essere contati; Il conteggio dei pezzi deve essere fatto separatamente per le due diverse tipologie; il nastro trasportatore deve essere fermato quando il numero di pezzi di tipo H oppure quello dei pezzi di tipo H2 raggiungono il valore 9; Le lampade LH e LH2 segnalano il raggiungimento del numero massimo di pezzi previsto per ciascuna delle due tipologie; Il nastro trasportatore può essere fermato in qualunque momento premendo il pulsante STOP; in tal caso il conteggio dei pezzi deve ripartire dal punto dal quale è stato interrotto.

22 Sistema contapezzi con nastro trasportatore Sistema per pezzi di due diverse altezze Note per la scrittura del programma Tabella assegnazione I/O Disp. Indirizzo Descrizione START I. Pulsante START STOP I. Pulsante STOP FC I.2 Fotocellula F FC2 I.3 Fotocellula F2 LGR O. Lampada VERDE LRD O. Lampada ROSSA MOT O.2 Motore nastro LH O.3 Lampada H LH2 O.4 Lampada H2 CNT_H C Contatore pezzi H CNT_H2 C Contatore pezzi H2 Il comando del motore mediante i pulsanti START e STOP viene fatto con un relè ad autoritenuta; L'arresto del nastro trasportatore deve verificarsi: Quando viene premuto il pulsante STOP; Quando almeno uno dei contatori dei pezzi raggiunge il valore massimo previsto; Per effettuare il conteggio dei pezzi occorre tenere presente che: I pezzi di altezza H oscurano entrambe le fotocellule (F = e F2 = ); I pezzi di altezza H2 oscurano solamente la fotocellula F (F = e F2 = ); I contatori vanno resettati solo se il nastro trasportatore viene fatto ripartire in seguito al raggiungimento del valore massimo previsto per almeno una delle tipologie di pezzi: solo in questo caso infatti deve iniziare un nuovo ciclo di conteggio degli stessi; Occorre infine tener presente che, nel caso in cui si conta un pezzo di tipo H le due fotocellule devono passare da a : se per un non perfetto allineamento delle stesse commuta prima F e poi F2 ( ) si avrebbe un conteggio errato sui pezzi di tipo H2.

23 Contapezzi a 2 altezze - Programma Ladder () Il comando del nastro trasportatore viene fatto tramite un relè con autoritenuta; (2) Il reset dei contatori, fatto tramite il valore assunto dall'area di lavoro W., viene effettuato solamente quando viene dato il comando START in seguito al raggiungimento del valore massimo di conteggio di almeno una delle due tipologie di pezzi; (3) Per ovviare all'inconveniente del disallineamento delle fotocellule viene introdotto un ritardo alla lettura del loro stato tramite il timer T: esso infatti viene attivato quando almeno una delle fotocellule si porta alta; (4) Quando T ha esaurito il tempo (in questo esempio esso vale s) viene effettuata la lettura dello stato delle fotocellule con decremento del valore del contatore relativo all'altezza del pezzo rilevata: in questo modo si permette al pezzo di posizionarsi correttamente davanti alla coppia di fotocellule. Si noti come la lettura delle fotocellule influenza i contatori solo se il nastro trasportatore è in movimento (motore ON). (5) Le due lampade H e H2 segnalano il fine conteggio dei pezzi.