Elettronica Industriale 1

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3 Armando Bellini Stefano Bifaretti Elettronica Industriale 1 Parte seconda Controllori Logici Programmabili

4 SONO CONTRAFFATTE LE COPIE SPROVVISTE DEL CONTRASSEGNO SIAE Copyright MMII ARACNE EDITRICE S.R.L Roma, via R. Garofalo, 133 A B [email protected] ISBN: I diritti di traduzione, di memorizzazione elettronica, di riproduzione e di adattamento anche parziale, con qualsiasi mezzo, sono riservati per tutti i Paesi. Non sono assolutamente consentite le fotocopie senza il permesso scritto dell Editore. I edizione: ottobre 2002

5 Prefazione In seguito alla recente riforma Universitaria dei Corsi di Laurea, il corso di Elettronica Industriale è stato suddiviso in un primo corso, impartito al terzo anno, ed un secondo, impartito al quinto. Lo spostamento di una parte del programma al terzo anno ha comportato una profonda modifica sia dei contenuti, più orientati verso le applicazioni, sia della forma espositiva che si è dovuta adeguare ad una diversa maturità degli studenti. Si è ritenuto, quindi, opportuno procedere ad una revisione delle dispense fornite per il corso. Negli anni accademici precedenti sono state elaborate varie versioni di dispense dattiloscritte, adeguandole progressivamente alle mutate esigenze didattiche. Il presente volume rappresenta una seconda versione, sufficientemente consolidata, delle dispense della seconda parte del corso di Elettronica Industriale 1. Successive revisioni saranno, in ogni modo, effettuate nei prossimi anni per migliorarne la forma e mantenere il più possibile aggiornato il contenuto.

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7 1. INTRODUZIONE 3 2. COMPUTER INTEGRATED MANUFACTURING COMPUTER AIDED DESIGN COMPUTER AIDED MANUFACTURE COMPUTER AIDED TEST COMPUTER AIDED PROCESS PLANNING MATERIAL REQUIREMENTS PLANNING ROBOTICA MOVIMENTAZIONE AUTOMATICA DEI MATERIALI COMPUTER INDUSTRIALI LIVELLI OPERATIVI DEI COMPUTER INDUSTRIALI LA STRUTTURA DEI PMC CONTROLLORI LOGICI PROGRAMMABILI ARCHITETTURA DEI PLC ALIMENTATORE UNITÀ CENTRALE DI PROCESSO (CPU) INTERFACCE PER INGRESSI LOGICI INTERFACCE PER INGRESSI ANALOGICI INTERFACCE PER USCITE LOGICHE INTERFACCE PER USCITE ANALOGICHE INTERFACCE CON DISPOSITIVI DI AMPLIAMENTO O ESPANSIONE SCHEDE DI COMUNICAZIONE INTERFACCE E MODULI INTELLIGENTI ACCOPPIATORI DI CONTEGGIO/POSIZIONAMENTO ACCOPPIATORI DI CONTEGGIO RAPIDO MODULI DI POSIZIONAMENTO MODULI PER IL COMANDO ASSE. 36 1

8 7. PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DEI PLC MEMORIZZAZIONE DELLE VARIABILI DINGRESSO ELABORAZIONE DEL PROGRAMMA MEMORIZZAZIONE DELLE VARIABILI DI USCITA UN ESEMPIO DI PLC: SIEMENS SIMATIC S RETI DI COMUNICAZIONE MODELLI ISO-OSI E TCP-IP LE RETI INDUSTRIALI LINGUAGGI DI PROGRAMMAZIONE DEI PLC PROGRAMMAZIONE A NORMA IEC : LADDER DIAGRAM (LD) PROGRAMMAZIONE DEL PLC SIEMENS S5-100U DEFINIZIONE DEI DATI REGISTRI PROGRAMMAZIONE A BLOCCHI ISTRUZIONI KOP ISTRUZIONI FONDAMENTALI AWL ESEMPI APPLICATIVI. 86 ESEMPIO 1 AND LOGICO 86 ESEMPIO 2 OR LOGICO 87 ESEMPIO 3 RILEVAZIONE DI FRONTI 87 ESEMPIO 4 TEMPORIZZATORE AD IMPULSO 89 ESEMPIO 5 CONTATORE IN AVANTI 90 ESEMPIO 6 CONTEGGIO DEL TEMPO DI CHIUSURA 90 ESEMPIO 7 CONTEGGIO DEGLI INGRESSI CHIUSI 92 2

9 1. INTRODUZIONE Nellindustria in genere, ed in quella manifatturiera in particolare, sempre maggiore è il numero di processi automatizzati dedicati alle singole lavorazioni che permettono di realizzare il prodotto finito. Molto spesso in tali processi si svolgono operazioni che, se svolte dalluomo, sarebbero ripetitive, pericolose o di basso rapporto qualità/costo. Si consideri, ad esempio, una catena di montaggio di unautomobile dove un operatore deve compiere, a distanza di tempo ravvicinata, la stessa saldatura, oppure una catena di produzione alimentare dove un operatore deve imballare gli stessi prodotti nellintero turno di lavoro. Molti processi, come quelli ai quali si è fatto cenno, non hanno bisogno di addetti intelligenti, sono compiuti a velocità non elevate e determinano senzaltro stress per loperaio che li compie. Si va, pertanto, sempre più affermando lesigenza di una loro automazione al fine sia di aumentare la qualità del prodotto, la velocità di esecuzione e, contemporaneamente, ridurre i costi di produzione. Un sistema automatizzato è, quindi, un sistema in grado di compiere un determinato servizio, prendendo autonomamente le decisioni atte a realizzare quanto preventivamente predisposto, in funzione dei segnali provenienti dalla parte controllata; tale capacità è frutto di una serie di azioni combinate e coordinate degli elementi che compongono il sistema. La qualità di un sistema automatizzato dipende dallabilità dei dispositivi di controllo ad adeguare il funzionamento del sistema alle molteplici situazioni operative che si possono presentare riducendo al minimo lintervento umano. I moderni sistemi di produzione, attraverso un uso intensivo degli strumenti informatici, sono sempre più incentrati sulla gestione globale delle varie fasi di sviluppo del prodotto. Tali fasi comprendono la progettazione, lingegnerizzazione, il processo produttivo, il controllo di qualità, la pianificazione della produzione e, infine, il marketing del prodotto. Lintegrazione tra i settori sopra citati, che consente di ridurre fortemente i tempi di sviluppo di un nuovo prodotto, ha condotto alla definizione di un modello di produzione denominato produzione integrata di fabbrica, o CIM (Computer Integrated Manufacturing). 3