Programmable Logic Controllers - PLC. Lezione 8

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1 Programmable Logic Controllers - PLC Lezione 8

2 PLC Comando di dispositivi La procedura di comando di un dispositivo a due stati è un problema che si incontra spesso in automazione industriale, basti pensare alla grande quantità di dispositivi di questo tipo che vengono usati. L argomento è, in realtà, meno semplice di quanto possa sembrare, in quanto, il numero di bit che sono coinvolti in operazioni di questo tipo è di solito molto superiore a due. Nel dettaglio, possono essere presenti due bit di comando (Off e On) e due bit di stato; inoltre si può pensare che ogni comando sia generato da una richiesta proveniente dall esterno e quindi occorre introdurre altri due bit.

3 PLC Comando di dispositivi Un ulteriore bit da prendere in considerazione proviene dalle caratteristiche del dispositivo: infatti se questo ha degli organi meccanici in movimento si deve tenere presente che il passaggio da On a Off e viceversa non è istantaneo, e pertanto occorre usare un bit detto comando in esecuzione che riporta lo stato di transizione. Infine, poiché non è assicurato che ogni comando vada a buon fine è opportuno prevedere un tempo massimo per la sua esecuzione che, se trascorso senza che lo stato desiderato venga raggiunto, porta alla generazione di un bit di errore.

4 video... PLC Comando di dispositivi

5 PLC Comando di dispositivi

6 PLC Comando di dispositivi FC12 tiene conto delle considerazioni appena fatte e riporta un esempio di procedura di comando Off di un dispositivo a due stati. E interessante notare che FC12 va eseguita a ogni ciclo del PLC e che essa verifica ad ogni sua esecuzione lo stato della procedura. FC12 usa il Timer T1 previsto dal linguaggio Step7: esso viene comandato con modalità SV che ne prevede l avvio se l RLC vale 1, dopodiché il timer rimane attivo per l intervallo di tempo specificato (in questo caso 100 secondi), qualunque sia il valore dell RLC. Si noti che FC12 si occupa di gestire solo la richiesta di off

7 PLC Comando di dispositivi

8 PLC Comando di dispositivi U M 1.0 // se richiesta di comando OFF U E 0.0 // e stato = OFF UN M 2.2 // e non ho comando in esecuzione R M 1.0 // reset richiesta di comando OFF BEB // fine blocco // Verifica richiesta di comando U M 1.0 // se richiesta di comando OFF UN E 0.0 // e stato diverso da OFF UN A 0.0 // e comando non attivo UN M 2.2 // e non ho comando in esecuzione UN T 1 // e timer non attivo L S5T#1M40S // faccio partire timer (caricato a 100 secondi) SV T 1 S A 0.0 // setto comando OFF S M 2.2 // setto comando in esecuzione BEB

9 PLC Comando di dispositivi // verifica esecuzione OK U M 1.0 // se richiesta di comando OFF U T 1 // e timer attivo U M 2.2 // e comando in esecuzione U E 0.0 // e stato = OFF R M 1.0 // reset richiesta di comando OFF R T 1 // reset timer R M 2.2 // reset comando in esecuzione BEB // fine blocco // Verifica time-out U M 1.0 // se richiesta di comando OFF UN T 1 // e timer scaduto U A 0.0 // e comando ancora attivo UN E 0.0 // e stato diverso da OFF U M 2.2 // e comando in esecuzione R M 1.0 // reset richiesta di comando R A 0.0 // reset comando R M 2.2 // reset comando in esecuzione S M 2.1 // set bit di errore

10 PLC Generazione di sequenze La programmazione di sequenze è un problema tipico nell'automazione industriale. Una sequenza si può definire come: Una serie di operazioni da eseguire una di seguito all'altra, in cui la corretta esecuzione di un'operazione è condizione necessaria (ma non sufficiente) per l'esecuzione dell'operazione successiva. Esempi di sequenze sono: Attivazione/disattivazione di linee elettriche; Movimentazione di una pressa; Comando di dispositivi a due stati.

11 PLC Grafcet Per la descrizione grafica di sequenze i classici flow chart non sono lo strumento migliore, in quanto spesso si hanno delle difficoltà a descrivere situazioni tipiche che si incontrano quali ad esempio rami in alternativa, temporizzazioni, rami simultanei, ecc. Lo standard Grafcet è stato studiato appositamente per la descrizione grafica di sequenze. Questo standard è entrato nello standard IEC 1131, e ha preso il nome di Sequential Flow Chart, SFC.

12 PLC Grafcet Componenti fondamentali del Grafcet sono gli step (descritti graficamente con dei rettangoli) e le transizioni (descritte graficamente con dei trattini) Gli step sono dei blocchi nei quali vengono specificate delle azioni da eseguire. Tipicamente si tratta di comandi ai componenti interessati dalla sequenza.

13 PLC Grafcet Le transizioni sono gli elementi del Grafcet dove si controlla se si sono verificate determinate condizioni (specificate nella transizione). Le transizioni sono usate per abilitare il passaggio agli step successivi e quindi in particolare per verificare la corretta esecuzione di comandi inviati negli step precedenti. Uno step si dice attivo quando le azioni descritte in esso sono in esecuzione. Una transizione si dice valida quando lo step che la precede è attivo. Una transizione valida quando le condizioni in essa descritte sono soddisfatte disattiva lo step precedente e attiva lo step successivo: si usa dire in questo caso che la transizione commuta. Ricorda qualcosa???

14 PLC Grafcet Nello standard Grafcet, vige la seguente regola fondamentale: Ogni step deve seguire una transizione e ogni transizione deve seguire uno step. Sequenza lineare: si tratta di una successione continua di step e transizioni. Gli step vengono sequenzialmente attivati dalle transizioni che li precedono. In una sequenza lineare un solo step può essere attivo in un determinato istante.

15 PLC Grafcet Rami simultanei: Più step (S n+1, S n+2, S n+3 ) vengono attivati contemporaneamente da un unica transizione valida, T n, quando essa commuta

16 PLC Grafcet Sincronizzazione: Chiude dei rami simultanei. Quando gli step S n+1, S n+2, S n+3 sono attivi, la transizione T n è valida. Quando T n commuta, essa disattiva gli step S n+1, S n+2, S n+3 e attiva lo step S n.

17 PLC Grafcet Rami alternativi: Quando lo step S n è attivo, le transizioni T n, T n+1, T n+2 sono tutte contemporaneamente valide: la prima che commuta attiva lo step che la segue e quindi il ramo corrispondente. NB: le condizioni presenti nelle transizioni dei rami devono essere mutuamente esclusive.

18 PLC Grafcet Giunzione alternativa: chiude un ramo gruppo di rami alternativi uno solo dei tre step S n+1, S n+2, S n+3 è attivo, e c è una sola transizione valida tra T n+1, T n+2, T n+3 : quando essa commuta diventa attivo lo step S n.

19 PLC Grafcet Salto: si realizzano salti verso qualsiasi step della sequenza. quando la transizione Tn commuta, viene disattivato lo step Sn e attivato lo step Sk. (S 0 Fine programma) Step Iniziale E lo step che viene automaticamente attivato nell istante di partenza della sequenza.

20 PLC Grafcet - Esempio Un gruppo da vuoto che ha lo scopo di mantenere la pressione all interno di un contenitore al di sotto di un valore limite. E costituito da una valvola V 2 collegata direttamente al contenitore sotto vuoto seguita da una pompa P e da una valvola V 1 che si interfaccia direttamente alla linea di smaltimento. La pompa aspira aria dal contenitore attraverso la valvola V 2 e la immette nella linea di smaltimento attraverso la valvola V 1.

21 PLC Grafcet - Esempio L'attivazione comincia con l'apertura di V 1, prosegue con l'avviamento della pompa e infine apre V 2. La disattivazione consiste nella sequenza inversa di operazioni: si chiude V 2, quindi si spegne P e infine si chiude V 1.

22 PLC Grafcet - Esempio Le sequenze che sono state descritte graficamente devono essere tradotte in un programma per il PLC. Per realizzare tale compito si può scegliere di lavorare in ambienti di sviluppo software studiati ad hoc per la gestione di sequenze, oppure di usare i comuni linguaggi di programmazione. S7-Graph è lo strumento messo a punto da Siemens (non disponibile in lab.) L uso di programmazione grafica porta vantaggi e svantaggi

23 PLC Grafcet - Esempio Vantaggi: conformità al Grafcet significa anche compatibilità tra prodotti di fornitori diversi (perlomeno nella descrizione grafica) il programma descritto in Grafcet fornisce una documentazione del funzionamento dell'impianto e facilita le operazioni di collaudo, data la sua maggiore comprensibilità; la realizzazione del programma è, in linea di principio, più semplice.

24 PLC Grafcet - Esempio Svantaggi: il sistema, dovendo contemplare tutti i tipi di sequenza, ha un aspetto molto "generale" che richiede una notevole famigliarità d'uso per poterlo usare agevolmente un ambiente di sviluppo software è, di fatto, un nuovo linguaggio di programmazione per PLC, e questo non sempre è accolto favorevolmente dalle persone addette alla programmazione normalmente il codice generato dalla descrizione grafica ha dimensioni maggiori di quelle che si avrebbero implementando la sequenza con i comuni linguaggi di programmazione. Questo comporta una maggiore occupazione di memoria e un aumento del tempo di ciclo del PLC.

25 PLC Programmazione di sequenze Le sequenze possono essere realizzate anche usando il normale linguaggio di programmazione per PLC Tali realizzazioni che non godono della generalità di un ambiente di sviluppo software e non sono facilmente comprensibili dal listato del programma Sono molto ottimizzate in termini di tempo di ciclo e di occupazione di memoria e per questo i programmatori le preferiscono spesso a un ambiente di sviluppo software Un modo per implementarle è utilizzare un registro come contatore di step Il suo valore determina quale parte del codice viene eseguita

26 PLC Programmazione di sequenze Come esempio, vediamo la sequenza di attivazione del gruppo da vuoto descritto in precedenza Vengono utilizzati i seguenti segnali: E 0.0 Stato valvola 1 aperta E 0.1 Stato pompa avviata E 0.2 Stato valvola 2 aperta A 0.0 Comando apertura valvola 1 A 0.1 Comando avviamento pompa A 0.2 Comando apertura valvola 2 Inoltre, si userà M10 come contatore di step ed il bit M 3.0 per disattivare la sequenza complessiva

27 PLC Programmazione di sequenze U M 3.0 // se bit fine sequenza = 1 BEB // fine blocco L 0 // verifico se lo step attivo è s1 L MB 10 <>I SPB s2 // altrimenti vado a controllare s2 UN A 0.0 // se comando V1 aperta non attivo S A 0.0 // emetto comando V1 aperta UN E 0.0 // se stato V1 aperta non ancora raggiunto BEB // fine blocco, al prossimo ciclo torno a verificare L 10 // altrimenti aggiorno puntatore di step T MB 10 BEA

28 PLC Programmazione di sequenze s2: L 10 // verifico se lo step attivo è s2 L MB 10 <>I SPB s3 // altrimenti vado a controllare s3 UN A 0.1 // se comando P avviata non attivo S A 0.1 // emetto comando P avviata UN E 0.1 // se stato P avviata non ancora raggiunto BEB // fine blocco, al prossimo ciclo torno a verificare L 20 T MB 10 // altrimenti aggiorno puntatore di step BEA

29 PLC Programmazione di sequenze s3: L 20 // verifico se lo step attivo è s2 L MB 10 <>I BEB // altrimenti fine blocco UN A 0.2 // se comando V2 aperta non attivo S A 0.2 // emetto comando V2 aperta UN E 0.2 // se stato V2 aperta non ancora raggiunto BEB // fine blocco, al prossimo ciclo torno a verificare L 0 // altrimenti azzero puntatore di step T MB 10 S M 3.0 // e setto bit di fine sequenza

30 PLC Esercitazione di laboratorio Viene chiesto di realizzare una sequenza di movimentazione di un motore elettrico Utilizzando un paio di relè, il motore può ruotare in senso orario o antiorario o stare fermo Un sensore di prossimità chiude un contatto ad ogni giro: Posso misurare il numero di giri ed il periodo di rotazione

31 PLC Generazione di sequenze +Vcc -Vcc CW/CCW R/S CW/CCW dipende dal valore su A8.1 Start/stop dipende dal valore su A8.0 Leggo il sensore in E 4.7

32 PLC Esercitazione di laboratorio A ciascun gruppo viene chiesto di implementare una sequenza di movimentazione e di provarla sul motore Sintassi della sequenza: CW3: 3 secondi rotazione positiva CCW2: 2 secondi rotazione negativa 3+: 3 giri positivi 5-: 5 giri negativi S4: fermo 4 secondi

33 PLC Esercitazione di laboratorio G1: CCW2, S2, CW3, 5-, S4, 7+, CW2, S3 G2: CW3, 4-, S2, CCW2, 3-, S3, 5+, S1 G3: 5-, S2, CCW2, 3+, S3, CW7, 2-, S2 G4: 10+, S1, CCW3, 4-, S4, 7+, CW2, S3 G5: CW4, S3, CCW3, 5+, S2, 3-, CW5, S1 G6: CCW3, S1, CW4, S2, 4-,S1, 6+,S3 G7: CCW5, S3, 4-, S4, CCW2, 7+, CW2, S2 G8: CW2, S1, CW3, 5-, 4+, S2, CCW2, S3 G9:CCW5, S3, 4-, S4, S2, 3-, CW5, S1 G10:5-, S2, CCW2, 3+, S4, 7+, CW2, S3