AUTOMAZIONE INDUSTRIALE

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1 AUTOMAZIONE INDUSTRIAE Prof. Andrea Caaldo Anno Accademico 203/204

2 2 INDICE: Inroduzione Conrollo ogico PC adder Diagram Sequenial Funcion Char Conrollo Modulane Microconrollori ISaGRAF RIFERIMENTI TESTUAI: PC e auomazione indusriale - P. Chiacchio; Mc Graw Hill Fondameni e conrolli auomaici P. Bolzern, R. Scaolini, N. Schiavoni; Mc Graw Hill "Microchip, PIC6F87X Daa Shee, 28/40-Pin 8-Bi CMOS FASH Microconrollers" Dispense di Auomazione indusriale (2008/09) - uigi Piroddi

3 3 Inroduzione Prima di enrare nel vivo degli argomeni raai durane il corso è uile fare una piccola inroduzione che chiarifichi i concei base che verranno affronai. Auomazione: insieme di ecnologie e meodi che gesiscono macchine e processi fisici ramie l uilizzo di disposiivi, in paricolare per mezzo di Sisemi di Conrollo. auomazione, riduce in genere l'inerveno umano nelle operazioni più sandard e ripeiive ma soprauo è impiegaa nelle siuazioni in cui sia richiesa un alo grado di presazioni e sicurezza. Negli impiani produivi in genere compora la riduzione dei empi e cosi di lavorazione, a frone anche di un aumeno della qualià. Cos è e com'è fao un Sisema di Conrollo? Sisema di Conrollo auomaico: ha l obieivo di modificare il comporameno del sisema da conrollare. Acquisisce dal sisema informazioni o variabili in ingresso, dee INPUT, e dopo averle opporunamene elaborae, imparisce al sisema soo conrollo delle azioni ramie segnali di uscia chiamae OUTPUT. Il conrollo del sisema è affidao ad uno specifico disposiivo, il Conrollore, progeao e configurao specificaamene sulla base dei requisii di funzionameno del sisema da conrollare e sulla base del modello fisico-maemaico del sisema in esame e soo conrollo. Per meglio capire i concei summenzionai, possiamo semplicemene far riferimeno ad un impiano o disposiivo da conrollare, inerfacciao al relaivo sisema di conrollo. Dal puno di visa dell impiano, il flusso delle informazioni scambiae ra processo fisico e sisema di conrollo è rappresenao dalle frecce di colore verde, in cui gli Inpu per il processo da conrollare sono le azioni che il conrollore gli imparisce menre gli Oupu rappresenano le variabili di processo che esso rende disponibile al sisema di conrollo. Viceversa, se il puno di visa viene ribalao, vi saranno degli Inpu che rappresenano le informazioni sulla sao del sisema da conrollare (necessarie al conrollore per capire in quale sao il sisema soo conrollo si rova) ed Oupu che rappresenano le azioni di conrollo fornie al processo (frecce rosse). INPUT OUTPUT OUTPUT INPUT SISTEMA DI CONTROO

4 Normalmene il puno di visa uilizzao è quello del Sisema di Conrollo (frecce rosse), quindi per INPUT inenderemo le informazioni acquisie dal processo da conrollare (variabili di processo) e che permeono di conoscere lo sao dell'impiano. Gli Oupu sono invece le azioni che il Sisema di Conrollo fornisce all'impiano per porare il sisema conrollao nello sao di funzionameno desiderao. I disposiivi ecnologici che consenono di acquisire gli INPUT sono i sensori o rasduori e rasformano una grandezza fisica misuraa in un segnale inerpreabile dal conrollore. I disposiivi che permeono di auare l azione di conrollo in azioni fisiche sono gli auaori. Riferendosi al coneso di queso corso, il conrollo si sruura in re filoni: OGICO (implemenao da PC - Programmable ogic Conroller): uilizzao per sisemi ad eveni discrei ossia laddove sono in gioco informazioni binarie/booleane (0, ); MODUANTE (implemenao da DCS - Disribued Conrol Sysem): uilizzao per processi in cui le variabili in gioco sono coninue nel empo (ad esempio velocià v, pressione p, poraa q, emperaura, ecc ); MICROCONTROORE: (implemenao da Micro-conrollori) adai soprauo per applicazioni poco cosose e non criiche dal puno di visa della sicurezza del sisema soo conrollo. 4

5 5 Conrollo ogico - PC Il PC (Programmable ogic Conroller) o Conrollore ogico Programmabile ha in genere una sruura modulare. Si può pensare al PC come ad un armadio deo CABINET, formao da ripiani (RACK) a loro vola divisi da separaori (SOT). In ogni ripiano sono quindi conenui più moduli. CABINET CPU Cenral Processing Uni INPUT (Schede segnali) OUTPUT (Schede segnali) HMI Human Machine Inerface TP/CIP PS Power Supply Il PC, per poer conrollare un processo fisico ad eveni discrei, compiee re precise operazioni:. Acquisisce informazioni dagli INPUT Δ 2. Elabora lo sao del sisema, esegue il programma 3. Aggiorna gli OUTPUT. Innanziuo vengono acquisii gli INPUT dal sisema soo conrollo al fine di conoscere lo sao del sisema, campionando i segnali fornii dai sensori dislocai sul processo fisico; 2. Successivamene viene elaborao il programma inserio nella CPU del PC, in modo da elaborare, secondo il programma sw appuno, le informazioni appena acquisie e deerminare quindi le azioni di conrollo opporune; 3. e variabili deerminae sulla base della fase precedene, vengono mandae in uscia al sisema soo conrollo araverso le schede fisiche di Oupu. Tali operazioni sono eseguie in modo ciclico e deerminisico.

6 Ciclico: una vola arrivai al ermine dell ulima operazione (3), si riprende nuovamene con il passo poi con il 2 e così via; ovvero la sequenza -2-3 viene ripeua ciclicamene. Deerminisico: il empo che rascorre ra un ciclo e il successivo è ben deerminao, fissao a priori in base alla scela del PC. Tale empo ciclo, Δ, di fao rappresena il lasso di empo che inercorre ra un acquisizione degli Inpu e la successiva. a scela del Δ è fondamenale per il buon conrollo del sisema fisico. Si consideri a iolo di esempio un carrello che viaggia alla velocià "V" e che deve fermarsi quando viene fornio dal sensore di posizione il segnale opporuno. Nel caso peggiore, nel momeno in cui il carrello passa davani al sensore di posizione, il PC si porebbe rovare ad eseguire la fase (2) di elaborazione del programma che sa processando le vecchie informazioni di Inpu, quindi non sa elaborando il fao di essere giuno in posizione di arreso. Per cui le azioni di conrollo imparie al sisema fisico (3) non consenono di arresare il carrello. Vengono acquisii i nuovi Inpu () e solo ora il PC rileva che il segnale di posizione è aivo. Nella fase (2) viene elaborao il programma con le informazioni Inpu aggiornae. Nella fase (3) vengono aggiornai gli Oupu e quindi viene fermao il carrello. Complessivamene ci sono volue 5 operazioni da pare del PC. Se quindi il PC impiega Δ [s] per compiere le fasi () - (2) - (3), significa che impiegherà circa 5/3 Δ nel caso peggiore per fermare il carrello. In queso empo il carrello avrà percorso uno spazio, olre la posizione di arreso, pari a V* Δ [m]. Se per esempio il carrello viaggia alla velocià di 0 [m/s] ed il empo ciclo Δ del PC è di 0 [ms], il carrello percorre olre la posizione di arreso uno spazio di 0, [m]. Si inuisce che per ridurre ale spazio, e ciò dipende dai requisii del sisema da conrollare, è necessario scegliere un PC con empo ciclo Δ più piccolo. Il PC, essendo un disposiivo eleronico Programmabile, necessia di linguaggi di programmazione specifici. o sandard inernazionale IEC 63-3 definisce cinque linguaggi di programmazione sandard per il PC. Quesi sono: 6. D (adder diagram) 2. SFC (Sequenial funcion char) 3. FBD (Funcion block diagram) 4. I (Insrucion lis) 5. ST (Srucured ex) INGUAGGI GRAFICI INGUAGGI TESTUAI I primi re linguaggi (SFC, D, FBD) sono grafici, cioè che fanno uso di simboli, i resani due (I e ST) sono linguaggi esuali, cioè fanno uso di parole. In queso corso vengono analizzai due di quesi linguaggi: il adder Diagram (più vecchio ma anche più diffuso) e l SFC.

7 7 adder Diagram Il linguaggio D (adder Diagram) è un inguaggio a Conai deo anche Diagramma a Scala o a Pioli e presena delle regole di sinassi (scriura) ben precise: Il programma va scrio all inerno di due linee vericali, dei monani; Tra i due monani vengono scrie le isruzioni; Ogni "Piolo" che unisce i due monani cosiuisce un isruzione (rung); Un isruzione è formaa da più elemeni grafici; MONTANTE ISTRUZIONE EEMENTO Il PC, ogni vola che elabora il programma, esegue ue le isruzioni nel programma, parendo dalla prima in alo all ulima in basso; ciascuna isruzione è inerpreaa leggendola da sinisra verso desra. Di seguio si analizzano nello specifico gli elemeni grafici di cui si compone il linguaggio D sandard, come si comporano e quando è opporuno il loro uilizzo per la programmazione di un PC. Elemeni grafici del ADDER: Ad ogni elemeno va sempre associaa una variabile booleana (di INPUT o di OUTPUT, la prima sarà qui indicaa con I n, la seconda con O n ). Conao normalmene apero I I è una variabile di INPUT booleana/binaria. Assume valore [0,]

8 8 Per comprenderne il significao si consideri un analogia con il conao elerico: I I Se I =0 allora non c è coninuià araverso il conao. Se I = allora c è coninuià araverso il conao. Il conao non può mai essere direamene collegao al monane di desra. I Il conao può non essere direamene collegao al monane sinisro. Conao normalmene chiuso I I è una variabile di INPUT booleana/binaria. Assume valore [0,]. Per comprenderne il significao si consideri un analogia con il conao elerico: I I Se I =0 allora c è coninuià araverso il conao. Se I = allora non c è coninuià araverso il conao. Il conao non può mai essere direamene collegao al monane di desra. I Il conao può non essere direamene collegao al monane sinisro. Esempio: I I 2 I conai sono associai alla sessa variabile I. Non ci sarà mai coninuià araverso i conai perché quando uno è apero l alro è chiuso. I Ῑ = 0 Due conai in serie equivalgono all espressione/funzione logica AND o ( ). I I 2 I conai sono associai a due variabili disine I e I 2. Ci sarà coninuià araverso i conai se I = e I 2 =0.

9 9 I I 2 I 3 Nel ramo in alo ci sarà coninuià araverso i conai se I = e I 2 =0. Percorrendo il ramo in parallelo formao dal conao I 3, porebbe invece esserci coninuià nel caso in cui I 3 = 0. (I Ῑ 2 ) + Ῑ 3 Due conai in parallelo equivalgono all espressione/funzione logica OR o (+). Aenzione: il PC inerprea sempre ua l isruzione fino in fondo, anche se ad un cero puno dell'isruzione non c è più coninuià. Ciò accade in quano dovrà essere definio il valore della variabile di Oupu, come si vedrà più avani. Bobina O è una variabile di OUTPUT booleana/binaria. O Assume valore [0,]. Se c è coninuià a sinisra della bobina allora O =. Se non c è coninuià a sinisra della bobina allora O =0. a bobina deve sempre essere direamene collegaa al monane di desra. O Esempio: I I 2 O I Ῑ 2 = O AND I Ῑ 2 O I 0 0 I 2 O a variabile O ha valore solo quando I = e I 2 =0.

10 0 I O Ῑ = O NOT I O 0 0 Esempio: ampadina Si consideri il caso di una lampadina collegaa a due inerruori I e I 2. Si vuole gesire il funzionameno di ale lampadina per mezzo di un PC, in modo ale che enrambi gli inerruori spengano o accendano la lampadina nel caso vengano azionai. IN IN 2 PC OUT Qualsiasi sia lo sao della lampadina (acceso: =, speno: =0), azionando un inerruore (on: I=, off: I=0) ci si aspea che lo sao della lampadina cambi. I I 2 Inizialmene enrambi gli inerruori sono nello sao di off : I=I2=0, di conseguenza anche la lampadina è spena. Azionando il primo inerruore, ad esempio, oerremo I= e I2=0: la lampadina è accesa. Per oenere un valore alo () in uscia, in presenza di I= e I2=0 è necessario meere in serie due conai, il primo normalmene apero e il secondo normalmene chiuso. Analogo ragionameno vale nel caso I=0 e I2=. Inolre possiamo dedurre che le due serie di conai dovranno essere in parallelo ra loro, per conemplare enrambi i casi. Infine noiamo che nel caso in cui i due inerruori si rovino nello sesso sao, on od off che sia, non vi è coninuià, dunque la lampadina sarà spena. Graficamene: I I 2 I I 2 Quesa configurazione risula essere l operazione logica XOR.

11 Bobina ach O O è una variabile di OUTPUT booleana/binaria. Assume valore [0,]. Se c è coninuià a sinisra della bobina allora O =. Se viene a mancare la coninuià a sinisra della bobina O = ossia O maniene il valore logico Alo. I O Es. Conao I piloa la bobina ach O Quando viene a mancare la coninuià a sinisra della bobina lach, il valore della variabile O rimane alo (). Bobina Unlach O U O è una variabile di OUTPUT booleana/binaria. Assume valore [0,]. Se c è coninuià a sinisra della bobina allora O =0. Se viene a mancare la coninuià a sinisra della bobina allora il valore di O coninua ad essere pari a 0. I O Es. Conao I piloa la bobina Unlach O Quando viene a mancare la coninuià a sinisra della bobina (I = 0) il valore della variabile O rimane pari a 0. Esempio: Carrello e Serbaoio Si consideri un sisema di rasporo di piere per mezzo di un carrello. operaore deermina l inizio del ciclo ramie un apposio pulsane START. Il carrello percorre per inero il binario da sinisra a desra e si arresa in aesa di essere caricao. e piere, dopo essersi accumulae in un serbaoio, vengono meccanicamene rasferie nel carrello, il quale deve auomaicamene muoversi lungo il binario da desra a sinisra.

12 Come INPUT vi sono a disposizione sei sensori: S START SV Serbaoio vuoo FS Fondo binario sx FSG Fondo serbaoio giù FD Fondo binario dx FSS Fondo serbaoio su Piere 2 SS FSS SG S FSG SV START MS MD FS Come OUTPUT roviamo: FD MD Moore carrello verso dx SG Moore serbaoio in giù MS Moore carrello verso sx SS Moore serbaoio in su adder: S FD FSS FS FD SV FD SV FSG MD MD U SG 2 3 Per azionare il moore verso dx, l operaore aziona il pulsane START (S=). FS e FD sono i sensori che garaniscono che il carrello si rovi a sx del binario. SV ci assicura che il serbaoio non sia vuoo. Uilizzo una bobina rienua. Il carrello si muove verso dx, fino a fine corsa dx, quando FD=. Il moore verso dx si spegne ramie una bobina rese. Se il carrello è a dx, il serbaoio è alzao, e quindi non abbassao, e non vuoo, si abbassa il serbaoio. FD FSG FSS FD FSG SV FSS FD FSS FSG SG U SS SS U Ci si assicura che il carrello sia a dx; quando il serbaoio si abbassa fino a fine corsa (quindi non è alzao), si spenge il moore che abbassa il serbaoio. Per rialzare il serbaoio bisogna aspeare che sia vuoo, inolre ci si assicura che il carrello sia a desra e che il serbaoio sia ancora abbassao (e non alzao). Il moore serbaoio in su si spegne quando il serbaoio è alzao (e non abbassao); il carrello è a dx. FD FSS SV FS FSG MS 7 Si accende il moore che del carrello verso sx solo quando, essendo il carrello a dx (e non a sx), il serbaoio è vuoo e alzao (e non abbassao). FS FD MS U 8 Il moore verso sx si spegne una vola che il carrello arriva al fondo sinisro (e non desro).

13 3 Osservazioni: - Nell isruzione 7 si suppone che il serbaoio rimanga vuoo per un cero empo. - Si ricorda che ue le variabili uilizzae sono booleane: esse ci indicano SE il carrello è a sx/dx, non QUANTO è vicino al fondo sx/dx. - a ridondanza (x es. specificare sia FS=, sia FD=0) rafforza la sicurezza, ad esempio in caso di roura di qualche sensore. Nel precedene esempio, per comprendere meglio, le prime isruzioni sono più semplici menre le ulime presenano numerose ridondanze.

14 4 Temporizzaore semplice I T * Se a sinisra del emporizzaore c è coninuià, esso inizia a conare il empo. Se >= * allora T =, con T variabile booleana associaa. I * T a variabile cresce nel empo solo se I =. Dopo che supera una cera soglia (*), T assume il valore finchè I non orna a 0, reseando in al caso sia che T. Il Temporizzaore deve sempre essere direamene collegao al monane di desra. Temporizzaore a rienua I T 2R Alla prima coninuià a sinisra del emporizzaore, inizia a conare il empo. I * Se >= * allora T 2R =, ma a differenza del emporizzaore semplice, viene conservao il valore del coneggio di anche se la variabile in ingresso I fa cadere la coninuià alla sinisra del emporizzaore. * Il Temporizzaore a rienua per essere azzerao ha bisogno di un operazione di RESET che azzera il coneggio e la relaiva variabile booleana associaa T 2R T 2R T 2R RES

15 5 Si consideri nuovamene l esempio del carrello: si ipoizza di eliminare in sensore di serbaoio vuoo. Si suppone che il serbaoio impieghi 5 secondi, al massimo e nel peggiore dei casi, a svuoarsi compleamene. Per fare ciò si aggiunge un emporizzaore semplice innesando un ramo dopo l isruzione 4: In queso caso la variabile SV può semplicemene venire sosiuia da Ts, proprio perché Ts= solo quando si suppone che il serbaoio sia vuoo. Una vola che il serbaoio è compleamene abbassao, si lasciano passare 5 secondi prima di alzarlo nuovamene. Ts= solo dopo 5 secondi in cui a sinisra ha una coninuià Ts=0 poiché viene a mancare la coninuià prima del emporizzaore. Nell isruzione 7 Ts deve essere associao a un conao normalmene chiuso, a differenza dell esempio precedene.

16 È fondamenale capire che il PC esegue uo il codice come se fosse un blocco unico, quindi non possiamo pensare che durane la sessa esecuzione Ts passi dal valore logico di della riga 5 al valore logico 0 richieso alla riga see. Durane l esecuzione del codice in cui si ha Ts=, ue le righe di codice che richiedono il valore opposo saranno inerpreae ed eseguie ma non produrranno oupu. Al ciclo di esecuzione successivo il PC noerà che alla riga cinque non vale più FSG=, con il conseguene azzerameno di Ts che consenirà il lach su MS. 6 Valuiamo ora il caso di voler imporre un limie di ore prima di uno sop per manuenzione. Per fare ciò è necessario uilizzare un emporizzaore a rienua Tm che faccio parire non appena il carrello enra in movimeno. Come si può vedere dal ramo si ha la parenza del emporizzazione conemporanea all inizio del movimeno. Aggiungiamo un vincolo di sicurezza su Tm negao per garanire che la macchina non possa parire una vola scaao il emporizzaore. ulima isruzione è fondamenale ed è l operazione di rese del emporizzaore a rienua. Il conao Tm impedisce all operaore di researe la variabile Tm prima che il emporizzaore scai.

17 7 Conaore I C c* Cona quane vole, ramie la variabile in ingresso I c, si presena la coninuià, cioè quando I passa da 0 a. Se c >= c* allora C assume il valore. I c* C C Il conaore per essere azzerao ha bisogno di un operazione di RESET che azzera il coneggio c e la variabile booleana C. C RES Il Conaore deve sempre essere direamene collegao al monane di desra. Rivediamo ora come sarebbe possibile inerpreare l esempio della manuenzione periodica basando il vincolo non sulle ore di lavoro ma bensì sul numero di uilizzi. Per avere una maggiore sicurezza uso una variabile inerna W che acquisa valore all accensione. uso di una variabile inerna come filro impedisce che il coneggio aumeni se l addeo preme più vole il pulsane di sar.

18 8 a variabile locale W scaa all accensione del moore di desra e rimane al valore logico fino all unlach. unlach nel programma porebbe rovarsi in ogni puno ad eccezione dell ulimo ramo, perché in queso caso enrerebbe in conflio con la prima isruzione. Perano svolgiamo l operazione nel ramo 5, dove non crea alcun problema. Il conaore viene azionao sul frone di salia di W. Daa la non sequenzialià del ladder, queso ramo porebbe rovarsi in qualsiasi alro puno del programma.

19 9 Sequenial Funcion Char SFC è un alro dei linguaggi sandard precedenemene elencai per la programmazione del PC, più recene e di più semplice scriura e comprensione. a principale differenza con il linguaggio adder sa nell'inerpreazione del programma scrio. Menre nel adder Diagram viene scandia l inera sequenza di isruzioni ogni vola che il PC deve elaborare il programma sesso, nel SFC uo quello che succede a mone di una fase aiva ed a valle della ransizione abiliaa non incide sull'evoluzione del sisema auomaizzao. Ciò facilia la comprensione del programma e la relaiva progeazione da pare del conrollisa. Come per il adder si analizziamo gli elemeni cosiuivi di queso linguaggio. Elemeni grafici del SFC:. Fase o passo n AZIONE n E indicaa con un reangolo e un numero, non necessariamene, progressivo (n). Ad ogni fase possono essere associae una o più azioni. Se la fase è aiva, viene conrassegnaa da un pallino, viceversa non lo è. a fase aiva scaena l azione associaa. Durane l esecuzione più fasi possono essere conemporaneamene aive. a fase iniziale, quella da cui pare l'esecuzione del programma, viene conraddisina da un doppio reangolo. Ad essa possono essere associae azioni. n A A2 Se ad una fase sono associae più azioni, esse vengono indicae in sequenza ma la relaiva esecuzione è conemporanea. 2. Transizione T n CONDIZIONE Consene al programma di evolvere cioè di passare da una o più fasi a mone ad una o più fasi a valle. Alla ransizione T n è associaa una condizione che permee alla ransizione, se verificaa, di essere superaa.

20 20 3. Arco orienao E il segmeno orienao da una freccia che indica il verso di evoluzione del programma. a freccia è necessaria se l arco va dal basso verso l alo, menre si può ralasciare nel caso opposo. Regole di cosruzione:. Tra due Fasi esise sempre una e una sola Transizione. 2. Tra due Transizioni esise almeno una Fase.

21 2 Rivediamo ora in logica SFC come apparirebbe l esempio del carrello Si noa subio come queso linguaggio grafico risuli molo più inuiivo e comprensibile del adder. SFC infai viene usao per poer programmare più facilmene in adder. Dopo una prima fase di sar, in sequenza, avvengono le azioni sopra riporae (viene azionao il moore desro, il serbaoio si abbassa, ecc.) in corrispondenza di cere condizioni (sar, serbaoio vuoo, ecc.). Alla ransizione 3 è associaa una condizione che include due variabili. Equivalene sarebbe sao il caso di due ransizioni, enrambe associae ad una condizione con una sola variabile, inervallae da una fase senza un azione associaa.

22 22 Regole di evoluzione: Una ransizione è superabile quando:. Tue le fasi a mone sono aive (in al caso si dice che la Transizione è abiliaa). 2. a condizione associaa alla ransizione è vera. Se le condizioni e 2 sono enrambe vere, allora la ransizione viene isananeamene superaa. A queso puno si disaivano ue le fasi a mone e si aivano ue quelle a valle. NB: le regole sopraciae sono semaniche, non sinaiche! Tipi di Azioni:. Azione coninua Fase X n Azione A Allorquando la fase è aiva (valore del marker pari a ) l azione è eserciaa; quando la fase è disaiva, l azione non viene più eseguia. Quindi l azione viene eseguia per ua la duraa di empo in cui la fase associaa è aiva. 2. Azione di se Fase X n Azione A Il comporameno è simile alla bobina lach per il linguaggio adder. Quando la fase si aiva (valore marker pari a ) l azione viene eserciaa e rimane ale per uo il reso del empo. Si indica con: n SET A

23 23 3. Azione di rese Fase X n Azione A Il comporameno è simile alla bobina unlach per il adder e opposo dell azione di se. Quando la fase Xn si aiva (valore marker pari a ) l azione cessa di essere eseguia e rimane ale per uo il reso del empo. Si indica con: n RESET A 4. Azione condizionaa Fase X n Condizione C Aivià A azione viene eseguia solo se la fase è aiva e se conemporaneamene è verificaa la condizione espliciaa. Se la fase è disaiva, l azione sicuramene non viene eseguia; se la fase è aiva ma la condizione non è vera (valore logico della condizione pari a 0) l azione ancora una vola non viene eseguia. 5. Azione impulsiva Fase X n Quando la fase divena aiva (passaggio ra il frone basso e il frone alo del marker associao), l azione viene eseguia per la duraa di un impulso, cioè solo nell isane in cui si aiva la fase sessa. Azione A Queso ipo di comando è uile per incremenare un coneggio (come se fosse un conaore di eveni). Si indica con: I ATTIVITÀ n

24 24 Tipi di Variabili: I ipi di variabili uilizzae nel linguaggio SFC ed associae alle condizioni delle ransizioni sono:. Booleana o binaria: [0,] 2. A frone di salia o di discesa: [ x, x] 3. Temporali: [ X n d] X Quando la variabile booleana è vera o pari a significa che la condizione associaa alla ransizione è vera. Booleana True= Frone di salia Frone di discesa Temporale d a variabile a frone di salia è vera solo per la duraa di un impulso in corrispondenza del frone di salia della variabile booleana associaa X. a variabile a frone di discesa è vera solo per la duraa di un impulso in corrispondenza del frone di discesa della variabile booleana associaa X. a variabile emporale si può assimilare alla variabile booleana associaa ad un emporizzaore semplice nel adder. Essa inizia a conare dopo che la variabile booleana ad essa associaa X è divenaa pari a. Trascorso il empo d, la variabile emporale divena vera. Quando la fase si disaiva la variabile emporale si resea. Tali variabili vengono in genere uilizzae per per fissare la duraa di un azione (emporizzare la fase). Aenzione: non ha senso emporizzare un azione di Se, né un'azione Impulsiva. Cosrui in SFC:. Scela FASE T n : ransizione n C n : condizione n T n FASE T n+ C n C n+ FASE e condizioni devono essere muuoesclusive (o C n o C n+ ), non enrambe conemporaneamene. In al modo viene percorso solo uno dei due rami.

25 25 2. Convergenza FASE FASE T n : ransizione n C n : condizione n T n C n T n+ C n+ FASE Ogni vola che viene effeuaa una scela, quesa deve essere chiusa con una convergenza. I due rami si riuniscono in un'unica sequenza. 3. Parallelismo T n FASE C Cosruo duale alla scela. A valle di una ransizione si aivano due o più fasi conemporaneamene poiché soosanno ad un unica condizione C n. FASE FASE Tale cosruo viene in genere uilizzao per svolgere rami del programma SFC conemporaneamene. 4. Sincronizzazione FASE T n FASE C n FASE Un cosruo di parallelismo va chiuso con la sincronizzazione ovvero la chiusura di più rami in parallelo in un'unica sequenza. Si chiama sincronismo in quano ue le fasi a mone della ransizione di chiusura devono essere aive prima di proseguire nella sequenza; ciò significa sincronizzare l'esecuzione dei rami in parallelo del programma.

26 26 Conversione SFC - ADDER È possibile converire l SFC in adder, rendendo più semplice la programmazione? Si, enendo a mene alcune differenze dovue alla diversa naura dei due linguaggi. a conversione SFC- ADDER si compone di quaro fasi:. Inizializzazione delle variabili: è necessario seare le variabili affinché al primo ciclo di esecuzione risuli aiva solo la variabile corrispondene alla prima fase dell SFC. In queso modo si rispea la sequenzialià che è caraerisica dell SFC Nell inizializzazione è fondamenale garanire che ue le fasi da F2 a FN siano inaive per coerenza con le regole di evoluzione dell SFC. Il ach su W garanisce che la fase sia eseguia solo la prima vola che viene uilizzao il macchinario. Per render più presane il PC è possibile uilizzare un isruzione di salo che sei analogamene le variabili ma poi non venga più lea dal PC. Inizializzazione con salo.

27 27 2. Esecuzione delle azioni: dall SFC si abbina a ogni fase l azione corrispondene come illusrao nell esempio: Ad ogni fase si associa l azione che le è connessa nell SFC. e variabili F sono le variabili inerne che regolano l avanzameno e fanno sì che il ladder si compori in modo sequenziale, in quano sarà aiva non più di una fase alla vola (a meno di parallelismi). Su si esegue un lach perché è necessario e azioni condizionae sono da inserire come azioni normali, dove in serie alla fase va poso il conao normalmene apero (o chiuso) della condizione.

28 28 3. Superameno delle ransizioni: per consenire il passaggio da una fase all alra è necessario riporare in logica adder il superameno delle ransizioni, che nell esempio sono indicae come variabili inerne di nome T seguie dal numero associao. e condizioni della ransizione sono pose in serie alla fase a garanire che non possa scaare per errore una ransizione per cui la corrispeiva fase non sia aiva.

29 4. Scao delle fasi: l ulimo aspeo della raduzione consa nel consenire il passaggio ra una fase e l alra: in queso modo araverso il lach della fase si è in grado di garanire la sequenzialià dell SFC anche al adder: 29 Per oenere lo scao ra due fasi è necessario che la condizione ra di esse sia superaa. Il lach della fase garanisce la possibilià di proseguire l elaborazione e l unlach della precedene garanisce la sequenzialià. Il lach di F durane la ransizione T6 svolge sosanzialmene la sessa funzione della freccia verso l alo, ipica dell ulimo passo dell SFC. Quindi, per garanire la sequenzialià e una correa inerpreazione delle regole di evoluzione, all unlach della fase 6 corrisponde il lach di F.

30 NOTA BENE: è possibile accorpare le fasi 3 e 4 della raduzione SFC ladder; quesa operazione rende il codice più compao, ma fa sparire le variabili inerne associae alle ransizioni, con una conseguene perdia di parallelismo ra il ladder sesso e l SFC. Inolre, manenere il sisema modulare consene una maggiore sicurezza e una migliore leura del codice in fase di manuenzione o di debugging. 30 I pezzi più complessi, come i emporizzaori, devono essere inserii nel blocco delle azioni per quel che riguarda l aggiornameno del valore della variabile inerna, ma, a quesa operazione, corrisponde anche un aumeno di conrollo sulla fase di superameno delle ransizioni, che è da realizzare ponendo in serie alla fase corrispondene la variabile conrollaa dal conaore. Alri cosrui ipici dell SFC sono riconoscibili nella raduzione grazie a paricolarià nelle fasi di superameno, scao ed esecuzione delle azioni. Il cosruo di scela si noa poiché prima delle bobine dell uscia sono posi in serie i conai delle condizioni. Il parallelismo si sviluppa solano nel blocco dello scao delle fasi ed è l unico caso in cui ad un unlach è associao più di un lach (ad indicare che il programma proseguirà concorrenemene). Il sincronismo nel puno 4 si manifesa come l abbinameno di più unlach con un unica fase di lach che consene al programma di riornare ad un unico percorso di esecuzione. Nel superameno delle ransizioni, il sincronismo si presena con una serie di fasi che devono essere conemporaneamene aive per consenire la ransizione. a convergenza, invece, si noa solo nel puno 4 perché si hanno due rami che operano lach sulla sessa bobina.

31 3 Conversione da SFC a adder di una variabile emporale SFC adder T /x/5s A ) W W SATO B F F2 2 A2 U W T2 TRUE SATO 2) F B A TIMER 5 s F2 A2 3) F TIMER T F2 T2 4) T F U F2 T2 F2 U F

32 32 Conversione da SFC a adder di una scela e di una convergenza SFC adder N.B. la fase ) è saa omessa 2) F2 A2 F3 A3 3) F C T T C T2 C C T2 scela 2 A2 3 A3 F2 T3 T3 C3 T4 C4 F3 T4 4 F4 T5 T5 TRUE 4) T F U Una fase unlecciaa da più ransizioni è una scela Una fase lecciaa da più ransizioni è una convergenza T2 T3 T4 T5 F2 F U F3 F2 U F4 F3 U F4 F4 U F

33 33 Conversione da SFC a adder di un parallelismo e di un sincronismo SFC adder N.B. la fase ) è saa omessa 2) F A 0 F2 A2 T C 3) F0 C T F F2 C2 T2 A 2 A2 F3 sincronismo T3 T2 C2 4) T F0 U 3 Due fasi lecciae da una ransizione è un parallelismo F T3 TRUE F2 Due fasi unlecciae da una ransizione è un sincronismo T2 F U F2 U F3 T3 F3 U F0

34 34 ISaGRAF ISaGRAF è un ambiene di sviluppo per sisemi di conrollo logico, basao su linguaggi sandard di programmazione di PC. Un progeo ISaGRAF è una collezione di programmi, soo-programmi e funzioni che formano un applicazione di conrollo complea (eseguibile su un conrollore arge). Ogni programma conrolla una pare specifica dell applicazione. Come uilizzare il programma: Aprire il programma ramie il file exe Progei nell apposia carella nel menù START Creare un nuovo progeo: o File»Nuovo: Associare un iolo: ad es. RfArray Associare una descrizione Selezionare in Configurazione di I/O: sim_all nel menù a scorrimeno a sezione superiore coniene la lisa dei progei, quella inferiore una descrizione del progeo selezionao: Aprire il nuovo progeo (doppio click sul nome del progeo) Aggiungere le variabili aprendo l apposia icona Dizionario. Il dizionario è la collezione di ue le variabili inerne, di ingresso o di uscia usae nei programmi di un progeo. e variabili di ingresso e uscia sono associae a variabili del conrollore o a ingressi e uscie viruali.

35 35 Quindi: o Cancellare ue le variabili preesiseni: Selezionare le icone»taglia, in ogni finesra delle variabili (booleane, ineri/reali, ecc.) o Aggiungere le nuove variabili (uilizzare la finesra booleani per le variabili booleane, ineri/reali per gli ineri, ecc): Taso desro»nuovo: riempire gli apposii spazi e sabilire la naura delle variabili (ingresso, uscia, inerna, ecc) o Chiudere il Dizionario: rispondere Si alla finesra auomaica di salvaaggio Associare le variabili al canale di ingresso o di uscia: cliccare sull icona Connessione I/O. Tue le variabili definie nel dizionario come variabili di ingresso e uscia devono poi essere mappae su dei disposiivi fisici oppure su delle schede viruali. È necessario inserire delle schede di ingresso su cui mappare gli ingressi, e delle schede di uscia su cui mappare le uscie: o Nell apposia sezione XBI8 dovremo associare ogni casella ad una variabile in ingresso: Casella»doppio click e associo la variabile con doppio click Casella 2»doppio click ecc..

36 o Nell apposia sezione XBO8 dovremo associare ogni casella ad una variabile in uscia: Casella»doppio click e associo la variabile con doppio click Casella 2»doppio click ecc.. o In queso modo ho configurao la scheda di INPUT&OUTPUT o NB: le variabili inerne non devono essere associae ad alcun canale o Chiudere la finesra di Connessione I/O: rispondere Si alla finesra auomaica di salvaaggio Creare l algorimo in linguaggio adder: o Sempre nella finesra del nosro progeo apera: File»Nuovo»Quick D:adder Diagram o Doppio click: si apre la finesra dell edior o È consigliao cliccare sull icona apposia per far comparire la griglia o Cosruire il proprio algorimo (è possibile aiuarsi con i asi F2, F3 ecc.) o Tramie l icona? è possibile modificare, selezionandoli prima, conai e bobine, da normalmene aperi a normalmene chiusi e da bobine semplici a bobine lach (Se=ach: S ) e unlach (Rese=Unlach: R ) o Per quano riguarda il conaore: inserire un blocco CTU a sinisra della bobina, cliccare vicino a PV per inserire una variabile inera (la soglia del conaore), cliccare vicino a RESET per inserire la variabile booleana di rese, CV indica il coneggio. ATTENZIONE: a sinisra del conaore è necessario inserire un blocco Trigger per eviare che il conaore venga incremenao di più unià ad ogni ciclo Prima di essere simulao, il codice deve essere verificao e compilao: 36 o Una vola compilao il codice è possibile eseguire una simulazione oppure un debug del programma uilizzando il comando Debug (oppure Opzioni»Compila)»Simulazione. ATTENZIONE: se il programma non viene salvao e compilao prima di eseguire la simulazione, essa porebbe risulare scorrea, in quano l algorimo porebbe non essere sao adeguaamene aggiornao Simulazione del codice, cliccare sull apposia icona Simulazione : o Si aprirà una finesra Debugger : finesra principale uilizzaa per commuare ra la modalià di esecuzione in empo reale e quella passo passo (uile in fase di debug).

37 37 o Si aprirà una finesra Pannello di Conrollo : rappresena le variabili mappae sulle schede viruali di ingresso ed uscia e viene uilizzaa per conrollare lo sao degli ingressi e per visualizzare lo sao delle uscie. I pulsani verdi rappresenano gli ingressi del PC (uscie dell impiano conrollao), menre le spie rosse rappresenano le uscie del PC (ingressi dell impiano conrollao). o Giocare con i asi di ingresso del PC (verdi), simulando il processo fisico che si è descrio con l algorimo o Osservare l effeo degli ingressi sulle uscie o Durane la fase di simulazione è possibile aprire le finesre del codice in modo da seguirne l esecuzione. Nei programmi D viene evidenziao lo sao delle variabili (rosso = vero, blu = falso), dei conai e delle bobine (rosso=apero, blu=chiuso). Nei programmi SFC vengono invece evidenziai i passi aivi. SFC: Sequenial Funcion Chars: l uilizzo di queso linguaggio è relaivamene inuiivo; il risulao finale della rascrizione dell algorimo in SFC sarà simile a: Dove i riquadri azzurri conengono le azioni, separae l un l alra dalla virgola ;, menre i riquadri gialli conengono le condizioni. a prima fase, quella iniziale, è indicaa con un doppio riquadro. Per simulare il processo si ricorda di salvare e compilare prima di far parire la simulazione. Similmene a quano accade nel adder si aprirà una finesra ramie la quale conrollare gli ingressi e osservare l effeo sulle uscie. Si noi come ale linguaggio è sequenziale e quindi non si cura di nessuna variabile in ingresso, se non di quella (o quelle) presene nella condizione associaa alla rasizione correne.