Lattine: definizione del problema

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1 Lattine: definizione del problema Il sistema da analizzare è un distributore automatico di bibite. Come mostrato in figura le bibite sono contenute in un vano cilindrico; due pistoni SA, SB trattengono la prima bibita che verrà distribuita. Il sistema distribuisce le bibite a pagamento. Per semplicità si suppone che è sufficiente l inserimento di una sola moneta per il rilascio di una lattina. Un sensore segnala l inserimento della moneta nella gettoniera. Quando una moneta viene inserita il pistone SB che trattiene la bibita si ritrae e lascia cadere la lattina nel vano di prelievo, per consentire la caduta della lattina il pistone rimane ritratto per un intervallo di tempo t. Il vano di prelievo è provvisto di uno sportello con un controllo di sicurezza che sblocca lo sportello solo quando la bibita è pronta per essere prelevata. Inoltre un led «Preleva Bibita» segnala la disponibilità della lattina nel vano. Superato l intervallo t il pistone SB ritorna nella posizione iniziale. A questo punto è necessario che una nuova lattina si posizioni fra i due pistoni; per fare ciò il pistone SA si ritrae e lascia cadere la successiva lattina, rimanendo ritratto un intervallo T per poi tornare nella posizione iniziale. Il distributore è dotato anche di un sistema controllo-utente che permette di sapere tramite sensore sullo sportello quando l utente lo apre per prelevare la lattina.

2 Lattine: definizione del problema Il sistema inizia il controllo: Quando è inserita la moneta (MONETA = 1) il pistone SB si ritrae e lascia cadere la bibita. Si introduce un timer per gestire l intervallo T in cui il pistone rimane ritratto; contemporaneamente viene sbloccato lo sportello (BLOCCA = 0 SBLOCCA = 1) e si attende che l utente prelevi la bibita (APERTO = 1). Dopo di che bisogna fare scendere la prossima lattina di una posizione ritraendo il pistone SA e attivando un secondo timer per gestire l intervallo t in cui il pistone rimane ritratto.

3 Lattine: Ingressi - Uscite Gli ingressi della parte di controllo (PLC) sono: Il segnale MONETA nella gettoniera Il segnale APERTO che indica che il vano di prelievo è stato aperto. Possibili configurazioni per queste variabili digitali MONETA = 1 moneta inserita; MONETA = 0 assenza di moneta; APERTO = 1 la bibita è stata presa (il vano è stato aperto) Le uscite del PLC sono: i segnali SA, SB per il comando dei due pistoni il segnale BLOCCA che agisce sulla porta del vano di prelievo Il segnale SBLOCCA che accende il led «Preleva bibita» Possibili configurazioni per queste variabili digitali SA, SB = 0 il pistone non è ritratto. SA, SB = 1 il pistone è ritratto. BLOCCA = 1: Sportello bloccato BLOCCA = 0: Sportello aperto SBLOCCA = 0: Led spento SBLOCCA = 1: Led acceso

4 (1) Definizione degli stati/azioni Home: E lo stato iniziale; SA = SB = 0 BLOCCA = 1 - SBLOCCA = 0 Bibita_presa = 0 Il passaggio allo stato successivo si ha mediante il segnale MONETA Inizio consegna bibite SA = 0 - SB = 1 BLOCCA = 1 - SBLOCCA = 0 Il passaggio di stato si ha con l impulso Fine_consegna_bibita fornito da un timer che simula la durata del periodo che va dall apertura del pistone SB fino a quando resta aperto. Inizio_delay SB SA = 0 - SB = 0 BLOCCA = 0 SBLOCCA = 1 Il passaggio di stato si ha tramite il segnale fine_delay_sb. Simula il periodo tra la chiusura di SB e prima Inizio nuova bibita : dell inizio dell apertura di SA. SA = 1 - SB = 0 - BLOCCA = 0 SBLOCCA = 1 Si fanno scendere le altre bibite. Il passaggio allo stato successivo si ha mediante il segnale fine_nuova_bibita fornito da un timer che descrive la durata del periodo in cui il pistone SA rimane aperto.

5 (2) Definizione degli stati/azioni Bibita_presa è una variabile locale che viene resettata (messa a false) nello stato di Home. Questo segnale viene introdotto perché l azione dell utente che preleva la bibita è indipendente dalle azioni del PLC. Per tale motivo sarà gestita una macchina a stati parallela che setta la variabile Bibita_presa a true non appena APERTO = 1; Questa variabile locale non cambia lo stato della macchina se non quando lo stato attivo diventa home Attesa Prelievo: Stato che ci permette di sincronizzarci con la macchina a stati parallela. Si ritorna a home solo quando bibita_presa è uno. Inizio_delay SA: SA = 0 - SB = 0 Il passaggio di stato si ha tramite l impulso fine_delay_sa che viene emesso allo scadere del timer

6 Individuazione variabili Avremo quindi le variabili di ingresso: Moneta: variabile booleana di ingresso che segnala l immissione di una moneta. Aperto: variabile booleana di ingresso che segnala l apertura del vano di prelievo. Avremo quindi le variabili di uscita: I segnali SA e SB che agiscono sui 2 pistoni contenuti nella macchina distributrice Il segnale BLOCCA che blocca/sblocca il vano di prelievo Il segnale SBLOCCA che accende il led che segnala la disponibilità della bibita. Avremo anche delle variabili interne che identificano gli stati: Home, Inizio_Consegna_Bibita, Inizio_Delay_SB, Inizio_Nuova_Bibita, Inizio_Delay_SA, Attesa_Prelievo Avremo anche delle variabili interne che determinano il cambio di stato sulla base di alcuni temporizzatori Fine_Consegna_Bibita scatenato dal timer Timer_SB che simula il periodo che va dall apertura del pistone SB all istante prima della chiusura del pistone SB. Fine_Delay_SB scatenato dal timer Timer_Delay_SB che simula il periodo che va dall inizio della chiusura di SB e l istante prima dell apertura del pistone SA Fine_Nuova_Bibita scatenato dal timer Timer_SA che simula il periodo che va dall apertura del pistone SA all istante prima della chiusura del pistone SA. Fine_Delay_SA scatenato dal timer Timer_Delay_SA che simula il periodo che va dall inizio della chiusura di SA fino all istante della sua completa chiusura. Bibita_Presa Questo segnale viene introdotto perché l azione dell utente che preleva la bibita è indipendente dalle azioni del PLC. Sarà gestita da una macchina a stati parallela che setta la variabile Bibita_presa a true non appena APERTO = 1; Iniziamo ad implementare il ns sistema utilizzando i SW della Siemens. Aprire il Simatic Manager e avviare la procedura File > Assistente "Nuovo progetto".

7 Implementazione in Step7

8 Creazione progetto Iniziamo ad implementare il ns sistema utilizzando i SW della Siemens. Aprire il Simatic Manager e avviare la procedura File > Assistente "Nuovo progetto". Selezioniamo come CPU314C-2 DP. In particolare la seguente CPU ha come indirizzi di default integrati: Ingressi digitali da a Uscite digitali da a Ingressi analogici da 752 a 755 Uscite analogiche da 752 a 755

9 Creazione progetto Selezionare OB1 e OB100, scegliere come linguaggio di programmazione KOP e indicare il nome del progetto bibite. Per effettuare la programmazione con nomi simbolici bisogna creare una tabella dei simboli. Aprire la cartella Simboli che si trova dentro Programma S7(1) e inserire le varie righe

10 Definizione dei simboli Si osservi che agli stati sono associati bit di Merker a partire da M Si potevano scegliere anche a partire dal MB Questa scelta è legata al fatto che la CPU utilizzata, ha i byte di Merker da MB 0 a MB 16 con ritenzione preimpostata. Si ricordi che i dati vengono definiti a ritenzione quando, dopo una caduta di tensione, essi hanno lo stesso valore che avevano prima della caduta di tensione. Affinché il programma funzioni correttamente è necessario che la variabile Home sia settata a true. Avendo assegnato agli stati tali indirizzi si è garantito che tali variabili non siano ritentive. In tal modo se dovesse verificarsi una caduta di tensione il programma ripartirebbe correttamente, perché la variabile Home in particolare non assumerebbe il vecchio valore essendo non ritentiva (Quindi in realtà bastava impostare solo la variabile Home come non ritentiva!). Attenzione: l'impostazione del mnemonico (tedesco o inglese) va eseguita nel SIMATIC Manager, sotto Strumenti > Impostazioni, nella scheda "Lingua e mnemonico". Se fosse impostato il tedesco al posto di I dovevo scrivere E

11 Implementazione in Step7 Dopo aver creato la tabella dei simboli cliccare su OB1 per scrivere il programma in KOP (Ladder). Il programma in KOP sarà composto da tre fasi. A partire dal diagramma di stato bisogna scrivere questa parti di codice: 1. stato attuale + condizioni nuovo stato 2. nuovo stato resettaggio vecchio stato 3. stato attuale azioni che devono essere compiute STATO ATTUALE + CONDIZIONI NUOVO STATO

12 Implementazione in Step7 RESET STATI PRECEDENTI

13 ATTIVAZIONE AZIONI Implementazione in Step7 Bibita_presa è una variabile locale che viene resettata dallo stato di home. Questo segnale viene introdotto perché l azione dell utente che preleva la bibita è indipendente dalle azioni del PLC. Per tale motivo sarà gestita una macchina a stati parallela (in blue nella figura) che setta la variabile Bibita_presa non appena APERTO = 1

14 Simulazione progetto - Aprire il SIMATIC Manager. - selezionare il comando di menu Strumenti > Simula unità. Questa operazione avvia l'applicazione S7-PLCSIM ed apre una sottofinestra CPU - Nel SIMATIC Manager, aprire il nostro progetto (Menu File > Apri...) - All'interno del progetto portarsi sull'oggetto "Blocchi" - Fare click con il tasto destro del mouse sull'oggetto "Blocchi" e selezionare il comando "Sistema di destinazione > Carica" per caricare l'oggetto "Blocchi" nel PLC simulato Nell'applicazione S7-PLCSIM, creare ulteriori "sottofinestre" (se non sono già inserite!) per controllare le informazioni dal PLC simulato: Fare clic su oppure selezionare il comando di menu Inserisci > Ingresso. Digitare IB124 (byte di ingresso 124). Fare clic su oppure selezionare il comando di menu Inserisci > Uscita. Digitare QB124 (Output Byte 124). Fare clic su oppure selezionare il comando di menu Inserisci>Temporizzatore. Digitare TON Selezionare il comando di menu Inserisci> Merker. Digitare MB 20 Selezionare il menu PLC in S7-PLCSIM e verificare che accanto ad Alimentazione compaia un pallino ( ).

15 Simulazione progetto In PCLSIM selezionare Esegui > modo di scansione e verificare che compaia un pallino ( ) accanto a Ciclo continuo. Commutare la CPU simulata in RUN facendo clic sulla casella RUN oppure RUN-P check. Dall immagine si osserva che quando la CPU va in RUN la variabile "Home" è true (MB 20.0). È possibile associare ad ogni elemento (IB,MB,QB, T0) il corrispondente simbolo della tabella dei simboli. Bisogna cliccare in PCLSIM1 su Strumenti > opzioni > aggiungi simboli. Si aprirà la maschera Apri che permette di selezionare la tabella dei simboli relativa al progetto in esame.

16 Simulazione progetto Come utilizzare STEP 7 per controllare la simulazione del programma In Simatic Manager selezionare il comando Visualizza > Online per passare al modo online Appare la finestra dell ONLINE. Se i blocchi OB1 e OB100 non sono presenti posso trascinarli (però il PLC deve essere in STOP!!!). Aprire con un doppio click l oggetto OB1

17 Simulazione progetto Quando la CPU simulata si trova in modo RUN ed sono stati attivati i bit 0 e 1 di IB124 (Pulsante Start e presenza pezzo) (vedere sopra al punto 11), passare alla finestra dell'applicazione "KOP/AWL/FUP" e selezionare Test > Controlla per verificare l'effetto di tali modifiche sul programma

18 Simulazione progetto Quando la CPU simulata si trova in modo RUN ed sono stati attivati i bit 0 e 1 di IB124 (Pulsante Start e presenza pezzo), passare alla finestra dell'applicazione "KOP/AWL/FUP" e selezionare Test > Controlla per verificare l'effetto di tali modifiche sul programma

19 Simulazione progetto Quando la CPU simulata si trova in modo RUN ed sono stati attivati i bit 0 e 1 di IB124 (Pulsante Start e presenza pezzo), passare alla finestra dell'applicazione "KOP/AWL/FUP" e selezionare Test > Controlla per verificare l'effetto di tali modifiche sul programma

20 Temporizzatore S_ODT/S_EVERZ Si può precaricare un valore di tempo in uno dei seguenti formati: - W#16#wxyz dove w = base di tempo (ossia, l intervallo di tempo o risoluzione) e xyz = valore in formato BCD - S5T#aH_bM_cS_dMS dove H = ore, M = minuti, S = secondi, MS = millisecondi; a, b, c, d vengono definiti dall'utente. La base di tempo viene selezionata automaticamente e il valore viene arrotondato al numero immediatamente inferiore rispetto ad essa. Il valore di tempo massimo che si può immettere è secondi, o 2H_46M_30S. Esempi: S5TIME#4S --> 4 secondi s5t#2h_15m --> 2 ore e 15 minuti S5T#1H_12M_18S --> 1 ora, 12 minuti e 18 secondi S_EVERZ/S_ODT (A)Il temporizzatore viene avviato se all'ingresso di avviamento S si trova un fronte di salita (da 0 passa a 1). Per abilitare un temporizzatore è sempre necessaria una modifica di segnale S. (B)Il temporizzatore continua ad operare per tutta la durata del valore di tempo indicato all'ingresso TV/TW, fino a quando lo stato di segnale all'ingresso S rimane positivo. (C)Lo stato di segnale dell'uscita Q è "1" se il tempo TV/TW è trascorso senza errori e lo stato di segnale dell'ingresso S è rimasto nel frattempo pari a "1". (D)Se lo stato di segnale all'ingresso S cambia da "1" a "0" mentre il temporizzatore è attivo, il temporizzatore viene arrestato. In questo caso, lo stato di segnale all'uscita Q è "0". (E)Inoltre, il temporizzatore viene resettato anche quando lo stato di segnale all'ingresso di resettaggio R è "1", mentre il temporizzatore non è attivo, ed RLC è a "1" all'ingresso S. Lo stato di segnale all'uscita Q è quindi "0". Mentre il temporizzatore è attivo, esso viene resettato se vi è un cambiamento da "0" a "1" all'ingresso di resettaggio R. Anche il valore di tempo attuale BI e BCD vengono impostati a zero. Lo stato di segnale all'uscita Q è quindi "0". Il valore di tempo attuale può essere letto alle uscite BI/DUAL e BCD/DEZ. Il valore di tempo all'uscita BI/DUAL è in formato binario, il valore all'uscita BCD/DEZ è in formato di cifra decimale in codice binario. Il valore di tempo attuale corrisponde al valore iniziale di TV/TW, dal quale viene sottratto il valore di tempo trascorso dal momento di avvio del temporizzatore.

21 Vari temporizzatori Il tempo massimo in cui il segnale di uscita resta a 1, è uguale al valore di tempo programmato t. Il segnale di uscita resta a 1 per un tempo più breve se il segnale di ingresso passa a 0. Il segnale di uscita resta a 1 per la durata programmata, indipendentemente dal tempo che il segnale di ingresso resta a 1. S_EVERZ/S_ODT: Il segnale di uscita è 1 solo quando è trascorso il tempo programmato e il segnale di ingresso è ancora 1. Il segnale di uscita passa da 0 a 1 solo quando è trascorso il tempo programmato, indipendentemente dal tempo in cui il segnale di ingresso resta a 1. Il segnale di uscita è 1 quando il segnale di ingresso è 1. Il segnale di uscita resta a 1 per la durata programmata. Il tempo viene avviato quando il segnale di ingresso cambia da 1 a 0.