Impianto Automatico per il Riempimento di Contenitori

Università di Napoli Ferderico II Facoltà di Ingegneria Informatica Impianto Automatico per il iempimento di Contenitori anno accademico 2013/2014

ommario Descrizione dell'elaborato... 4 Funzionalità dell impianto... 4 chema dell Impianto... 5 Ipotesi aggiuntive... 5 volgimento... 6 Ipotesi di implementazione Fisica... 7 Plancia di Comando Utente... 7 Pannello Avvia... 7 Pannello Pausa... 7 Pannello Monitor Nastro... 7 Pannello Monitor erbatoio... 7 Pannello elettore Quantità... 7 Pannello Emergenza... 8 Collegamenti... 8 Variabili... 9 Variabili di ingresso... 9 Pulsanti... 9 ensori... 10 Variabili Interne al istema... 11 Variabili di tato... 11 Variabili di Conteggio... 11 Variabili di Controllo... 12 Variabili di Uscita... 13 Lampade... 13 Attuatori... 15 Descrizione del Programma... 16 Definizione Blocchi funzionali... 16 Funcion Block Principale (Main)... 18 chema FC... 18 Funzionamento... 19 Traduzione LD... 21 2

Funcion Block Gestione del erbatoio (Tank)... 23 chema FC... 23 Funzionamento... 23 Traduzione LD... 25 Funcion Block Gestione del Nastro Trasportatore (Engine)... 26 chema FC... 26 Funzionamento... 26 Traduzione LD... 27 Funcion Block Gestione della ichiesta della Pausa (Pause)... 28 chema FC... 28 Funzionamento... 28 Traduzione LD... 29 Funcion Block Gestione della sicurezza dell Impianto (efety)... 30 chema FC... 30 Funzionamento... 30 Traduzione LD... 31 Definizione Programma... 32 Definizione Configurazione... 33 Casi di test... 33 Traccia fornita dal Docente... 34 iferimenti... 35 3

Descrizione dell'elaborato i intende effettuare la programmazione di un PLC sviluppando un algoritmo di controllo. L impianto da controllare attua il riempimento automatico di una serie di contenitori. Delle pastiglie contenute in un serbatoio devono essere sistemate in appositi contenitori, in quantità definibili dall operatore. Funzionalità dell impianto Dopo aver attivato l impianto mediante il pulsante 1 e verificato che non è stato raggiunto il livello minimo del serbatoio (6), il motore M1 che aziona il nastro trasportatore si mette in funzione (lampada di segnalazione H1 accesa), fin tanto che un contenitore non si trovi nella posizione di caricamento (sensore 2 attivato). A questo punto si deve predisporre la quantità di pastiglie da immettere nei contenitori: se si preme il pulsante 3 scendono 3 pastiglie, con 4 5 pastiglie, con 5 7 pastiglie per contenitore. Effettuata la predisposizione, segnalata ogni volta da una rispettiva lampada (H2, H3, H4), si apre l elettrovalvola Y1, che permette il passaggio delle pastiglie dal serbatoio ai contenitori; le pastiglie scendono e vengono conteggiate mediante fotocellula B1. Non appena viene raggiunto il numero di pastiglie predisposte, l elettrovalvola Y1 si chiude e il motore M1 riparte portando un altro contenitore nella posizione (2 azionato). A questo punto il ciclo prosegue. e durante il caricamento di un contenitore si seleziona un altra quantità, il travaso in corso deve essere portato a termine rispettando il valore precedentemente impostato. L impianto è dotato di un sensore 6 che controlla il livello minimo nel serbatoio di pastiglie, qualora tale livello fosse raggiunto durante il caricamento dei contenitori l impianto deve venire fermato alla fine del ciclo ed una lampada di segnalazione H5 dovrà indicare il livello raggiunto. Il ciclo non potrà ripartire fin tanto che il livello minimo non sarà di nuovo superato aggiungendo pastiglie nel serbatoio. Disattivando l impianto mediante il pulsante 7 di arresto fine ciclo, il caricamento in corso deve essere portato a termine, questo consente di riempire correttamente anche l ultimo contenitore e di posizionare quello successivo vuoto nella posizione di caricamento. L inizio di un nuovo ciclo, premuto 1, richiede cosi solo la selezione della quantità di pastiglie per contenitore per avviare immediatamente il riempimento del contenitore. i preveda inoltre un pulsante di emergenza (8) che possa disattivare in qualsiasi istante tutto l impianto, bloccando anche il caricamento che si sta effettuando, ad analogo risultato si arriva se interviene il relè termico F1 messo a protezione del motore M1. 4

chema dell Impianto Ipotesi aggiuntive Quando viene effettuata la richiesta di disattivazione (messa in Pausa) dell impianto mediante il pulsante 7, tale richiesta viene memorizzata nel sistema e viene accesa una lampada (H7) che segnala l avvenuta ricezione della richiesta. Fin quando il sistema non entra in pausa tale richiesta può essere abortita tramite la pressione del pulsante 1. Una volta terminato il ciclo di riempimento dell ultimo contenitore il sistema viene portato nello stato di Pausa. Questo stato viene segnalato mediante una lampada (H8). La lampada H7 viene spenta. Il sensore di livello 6 segnala la quantità presente nel serbatoio con la seguente logica: se il livello di pillole raggiunge e supera il livello stabilito (quantità sufficiente per procedere con le operazioni di riempimento) il valore della variabile associata a tale sensore sarà pari ad 1, questo dato che le pasticche presenti nei presi del sensore effettuano una sollecitazione meccanica sul sensore. Nel caso contrario la mancata presenza delle pasticche non sarà presente nessuna sollecitazione meccanica e per tale motivo si avrà un valore 0 della variabile associata al sensore. Lo stato di messa in emergenza dell impianto tramite la pressione del pulsante 8 deve venire segnalato da una lampada (H9) che deve restare attiva fin quando il sistema non esce dallo stato di emergenza, ovvero fin quando non viene premuto il tasto di avvio (1) che segnala da parte dell utente al sistema l avvenuto rientro dallo stato di emergenza. In questo stato devono essere terminate tutte le fasi di attuazione fisica del sistema (quindi sia il versamento delle pasticche, sia il movimento del nastro trasportatore. Non sarà necessario terminare le operazioni logiche del sistema non rappresentando esse pericolo per l utenza. 5 Quando il motore del sistema entra in surriscaldamento questo stato dovrà essere segnalato da una lampada (H10). Tale lampada dovrà restare accesa fin quando il motore non si sarà raffreddato e lo stato

della variabile relativo al relè F1 non torna a 0. In questa fase non sarà necessario terminare la fase di versamento dato che il nastro in questa fase è fermo, e dato che il surriscaldamento del motore non influenza la fase di versamento delle pasticche nel contenitore. Questo vale anche subito dopo il posizionamento del contenitore. e contemporaneamente il contenitore viene posizionato e si presenta il surriscaldamento del motore il sistema passerà alla fase successiva. Nel caso in cui invece il nastro sia in funzione, il motore verrà arrestato. Esso riprenderà la sua attività non appena la temperatura sarà rientrata nella norma. Il sistema prevede la selezione della quantità da versare nel contenitore in base al valore delle variabili associate ai pulsanti 2 3 ed 4. e essi fossero pulsanti di tipo impulsivo o se registrassero solo il fronte di salita dell interazione avvenuta, sarebbe necessario effettuare la selezione ad ogni ciclo, ovvero ogni qualvolta il sistema si accinga a caricare un nuovo contenitore. Invece di optare per una soluzione con variabile di appoggio che memorizzi l ultima scelta effettuata, si reputa più pratico utilizzare dei pulsanti bloccabili con una rotazione sul relativo asse. In questo modo il valore associato al pulsante varrà 1 fino allo sblocco di questo. L eventuale pressione su più pulsanti al momento della scelta della quantità da versare non pregiudicherà il comportamento del sistema. Questo grazie ad una gestione delle priorità a mutua esclusione: 3 pastiglie (priorità 0), 5 pastiglie (priorità 1), 7 pastiglie (priorità 2). volgimento i procederà con una ipotesi di applicazione fisica tramite la costruzione di una plancia di controllo da associarle al PLC che a sua volta verrà collegato all Impianto da Controllare, per poi individuare la lista delle variabili utilizzate dal sistema con la loro posizione fisica in memoria. uccessivamente presenterà la struttura del programma introducendo i Blocchi Funzionali che fanno parte dell'elaborato per poi illustrare gli FC che compongono questo con la relativa descrizione funzionale e traduzione in Linguaggio Ladder (LD). Infine si accorperà l'intero progetto tramite la stesura del Programma e della Configurazione che allocherà in modo corretto le varie parti sviluppate separatamente. L FC verrà sviluppato tramite il oftware di imulazione Uniim (http://wpage.unina.it/detommas/unisim/). i allega al seguente elaborato la traccia originale fornita dal Docente. 6

Ipotesi di implementazione Fisica Il sistema potrà essere implementato su un qualsiasi sistema PLC. Plancia di Comando Utente Di seguito è presente uno schema che rappresenta in linea di massima la Plancia di comando dell Impianto: Avvia Monitor Nastro Monitor erb Emergenza Nastro in Movimento Motore urriscaldato Quantità Insufficiente istema in Emergenza Pausa Pausa ichiesta istema in Pausa elettore Quantità elezionare la quantità da versare 3 5 7 TOP La plancia è suddivisa in 6 pannelli: Pannello Avvia Presenta solo un bottone (verde) che rappresenta il pulsante di Attivazione 1. Pannello Pausa Presenta 2 spie, che rappresentano le lampade di Pausa ichiesta H7 (gialla) e istema in Pausa H8 (rossa) oltre che al pulsante di ichiesta Pausa 7 (arancione). Pannello Monitor Nastro Presenta 2 spie, che rappresentano le lampade di Nastro in Movimento H1 (verde) e Motore surriscaldato H10 (rossa). Pannello Monitor erbatoio Presenta 1 singola spia che rappresenta la lampada che indica un numero di pasticche insufficienti presenti nel serbatoio. Tale lampada viene indicata come Quantità insufficiente H5 (rossa). Pannello elettore Quantità Presenta 1 spia che indica la necessità di effettuare la scelta della quantità da versare. Tale lampada viene indicata sulla plancia tramite la spia elezionare la quantità da versare H6 (verde). ubito sotto tale spia saranno presenti 3 lampade che rappresentano la selezione effettuata H2 H3 ed H4 (di colore blu con sopra inciso il numero di pasticche corrispondenti da versare). Infine sono presenti 3 pulsanti che permettono la selezione della quantità 3 4 ed 5 (verdi) che potranno essere bloccati nello stato di 1 tramite una rotazione sul proprio asse, questo al fine di evitare la selezione ad ogni fine ciclo. 7

Pannello Emergenza Presenta 1 spia che indica la presenza del sistema nello stato di emergenza. Tale lampada viene indicata sulla plancia tramite la spia istema in Emergenza H9 (rossa). Inoltre è presente il pulsante relativo alla richiesta ed immediata attuazione dello stato di emergenza del sistema 8 (pulsante tipico di emergenza rosso con sopra inciso il testo top ). Collegamenti L impianto da controllare dovrà essere collegato al PLC, che a sua volta verrà collegato alla plancia di controllo in base allo schema sotto riportato. i rimanda alla descrizione delle Variabili del istema per chiarimenti sui collegamenti. 6, B1, 2, F1 M1, Y1 PLC 1, 7, 3, 4, 5, 8 H1, H10, H5, H6, H2, H3, H4, H7, H8, H9 8

Variabili Variabili di ingresso Pulsanti I pulsanti si dividono in pulsanti relativi al funzionamento dell Impianto, pulsanti relativi alla selezione del numero di pastiglie da immettere nei contenitori e in pulsanti di emergenza. Pulsanti relativi al funzionamento dell impianto Nome Etichetta Tipo Pos Fisica Variabile Valore Predefinito 1 Avvia Impianto A ilevazione del Fronte di alita/impulsivo B1.1 Flase (0) 7 ichiesta Pausa A ilevazione del Fronte di alita/impulsivo B1.2 Flase (0) Pulsanti relativi alla selezione del numero di pastiglie Nome Etichetta Tipo Pos Fisica Variabile Valore Predefinito 3 elettore 3 Pastiglie Con possibilità di blocco sul valore 1 B2.1 Flase (0) 4 elettore 5 Pastiglie Con possibilità di blocco sul valore 1 B2.2 Flase (0) 5 elettore 7 Pastiglie Con possibilità di blocco sul valore 1 B2.3 Flase (0) Pulsanti di emergenza Nome Etichetta Tipo Pos Fisica Variabile Valore Predefinito 8 Arresto d Emergenza A ilevazione del Fronte di alita/impulsivo B3.1 Flase (0) In Uniim le variabili relative ai pulsanti sono state dichiarate in una lista chiamata Buttons nelle Variabili Globali di sistema: 9 Tutti questi pulsanti sono presenti fisicamente sulla plancia di controllo precedentemente illustrata.

ensori I sensori sono divisi tra sensori presenti sul erbatoio e ensori presenti sul nastro trasportatore. ensori sul erbatoio Nome Etichetta Tipo Pos Fisica Variabile Valore Predefinito 6 Livello Minimo ensore di presenza (interruttore) 1.1 True (1) B1 Fotocellula Fotocellula 1.1 Flase (0) Il valore di 6 è inizialmente vero dato il presupposto che prima di avviare per la prima volta l impianto si sia provveduto a inserire le pasticche nel serbatoio. Essendo questo ingresso legato ad un sensore che determini la presenza o meno delle pasticche, esso muterà immediatamente stato in caso contrario. ensori sul Nastro Trasportatore Nome Etichetta Tipo Pos Fisica Variabile Valore Predefinito 2 Barattolo Posizionato ensore di presenza (interruttore) 2.1 Flase (0) F1 Temperatura Motore elè Termico 2.2 Flase (0) In Uniim le variabili relative ai sensori sono state dichiarate in una lista chiamata ensors nelle Variabili Globali di sistema: 10

Variabili Interne al istema Le variabili Interne di sistema si dividono in Variabili di tato, di Conteggio e di Controllo. Variabili di tato Nome Etichetta Tipo Pos Fisica Variabile Valore Predefinito istema OK Bool V1.1 True (1) sis_pausa Pausa ichiesta Bool V1.2 Flase (0) La variabile registra al suo interno l informazione relativa alla richiesta di Interruzione di Emergenza. Quando il valore della variabile è 1 il sistema è OK e non è stata richiesta nessuna interruzione di Emergenza. Quando viene richiamata l Emergenza il valore di questa variabile viene settata a 0. La variabile sis_pausa registra la richiesta di Pausa da parte dell utente. Quando l utente infatti preme il tasto Pausa (7) tale variabile viene settata ad 1. Tale variabile torna a valere 0 quando viene premuto il tasto 1 di avvio. Variabili di Conteggio Nome Etichetta Tipo Pos Fisica Variabile Valore Predefinito CONT Contatore Integer/Contatore V2.1 0 La variabile CONT viene settata ad un determinato valore al momento della scelta del numero di pastiglie da immettere nei contenitori (quindi in base al valore delle variabili 2, 3 ed 4). uccessivamente questo valore viene decrementato al passaggio di ogni pastiglia attraverso la Fotocellula B1. Tale variabile può essere implementata fisicamente tramite un Contatore a Decremento CTD riportato sulla sinistra, dove si effettueranno i collegamenti riportati nella tabella a destra. In Uniim questo dispositivo viene rappresentato da una variabile di Tipo Integer. Var istema B1 setta [Nr Pastiglie] C0 agionando sulla variabile di sistema indicata in tabella come "[Nr Pastiglie]" possiamo dire che : Var CTD >CD LD PV Q CV L'ingresso PV del Contatore presenta 3 bit per il settaggio (contatore a 3 bit) : B0, B1 e B2, questi rappresentano, dal meno significativo al più significativo, il valore in formato Intero eano del valore di partenza del contatore. B2 B1 PV B0 11

La variabile [Nr Pastiglie] è di tipo Intero in codifica Binaria e corrisponderà al valore dei bit [B2,B1,B0], in base ai casi: Versa3.X 1 0 0 Versa5.X 0 1 0 Versa7.X 0 0 1 B2 0 1 1 B1 1 0 1 B0 1 1 1 Valore INT 3 5 7 i veda il Funcion Block Principale per comprendere il funzionamento delle fasi Versa3, Versa5 e Versa7 e il modo in cui questo tipo di setting viene implementato fisicamente tramite il linguaggio LD corrispondente al relativo FC. La locazione di memoria per i 3 bit B0, B1 e B2 nel sistema saranno rispettivamente V2.1.0, V2.1.1 e V2.2.2. Variabili di Controllo Nome Etichetta Tipo Pos Fisica Variabile Valore Predefinito versa Attiva versamento Bool L3.1 Flase (0) etta etta il contatore Bool L3.2 False (0) muovi Muove il nastro trasportatore Bool L3.3 False (0) La variabile versa viene utilizzata per sincronizzare il sistema di controllo con quello di attuazione del versamento delle pasticche nel versatore. Essa diventa 1 quando il sistema ha impostato tutto per il versamento delle pasticche nel contenitore e torna a 0 quando il versamento delle pastiglie è terminato. La variabile "setta", di tipo impulsivo, verrà collegata all'ingresso LD del contatore e registrerà in esso il valore della variabile [Nr Pastiglie]. Infine la variabile "muovi" servirà per imporre al nastro trasportatore di muoversi per permettere lo scorrimento dei contenitori. In Uniim le variabili interne al sistema sono state dichiarate in una lista chiamata Variables nelle Variabili Globali di sistema: 12

Variabili di Uscita Lampade Le Lampade si dividono in lampade relative allo stato del Nastro Trasportatore, al erbatoio, al elettore Quantità, alla richiesta di Fermo (Pausa) e alla segnalazione di Emergenza. Lampade relative al Nastro Trasportatore Nome Etichetta Tipo Pos Fisica Variabile Valore Predefinito H1 Nastro In Movimento Led L1.1 Flase (0) H10 Motore urriscaldato Led L1.2 Flase (0) Lampade relative al erbatoio Nome Etichetta Tipo Pos Fisica Variabile Valore Predefinito H5 Nr Pastiglie Insufficienti Led L2.1 Flase (0) Lampade relative al elettore Quantità Nome Etichetta Tipo Pos Fisica Variabile Valore Predefinito H6 Effettua scelta Led L3.1 Flase (0) H2 elettore 3 Pastiglie Lampada Led con Inciso Numero 3 L3.2 Flase (0) H3 elettore 5 Pastiglie Lampada Led con Inciso Numero 5 L3.3 Flase (0) H4 elettore 7 Pastiglie Lampada Led con Inciso Numero 7 L3.4 Flase (0) Lampade relative alla richiesta di Fermo Nome Etichetta Tipo Pos Fisica Variabile Valore Predefinito H7 Pausa ichiesta Led L4.1 Flase (0) H8 istema in Pausa Led L4.2 Flase (0) Lampade di Emergenza Nome Etichetta Tipo Pos Fisica Variabile Valore Predefinito H9 istema in Emergenza Led L5.1 Flase (0) Tutte queste lampade sono presenti fisicamente sulla plancia di controllo precedentemente illustrata. 13

In Uniim le variabili relative ai pulsanti sono state dichiarate in una lista chiamata Lights nelle Variabili Globali di sistema: 14

Attuatori Gli attuatori del sistema sono due, uno relativo al Nastro Trasportatore (il motore) ed un altro relativo al erbatoio (l elettrovalvola). Attuatori relativi al Nastro Trasportatore Nome Etichetta Tipo Pos Fisica Variabile Valore Predefinito M1 Motore Motore A1.1 Flase (0) Quando il valore della variabile M1 vale 1 il motore viene azionato e resta tale fin quando essa resta invariata. Quando il valore di questa variabile viene riportata a 0 il motore si ferma. Attuatori relativi al Nastro Trasportatore Nome Etichetta Tipo Pos Fisica Variabile Valore Predefinito Y1 Elettrovalvola Elettrovalvola A2.1 Flase (0) Quando il valore della variabile Y1 vale 1 l elettrovalvola è aperta e permette il passaggio delle pastiglie dal serbatoio al contenitore. Quando il valore di questa variabile viene riportata a 0 l elettrovalvola viene chiusa. In Uniim le variabili relative agli Attuatori sono state dichiarate in una lista chiamata Actuators nelle Variabili Globali di sistema: NB: gli indirizzi delle variabili, al fine di separare logicamente le tipologie, sono stati divisi in 5 locazioni ribattezzando le locazioni di memoria utilizzate nello standard: Pulsanti : Bx.x = I1x.x ensori : x.x = I2x.x Variabili Interne al istema : Vx.x = Wx.x Lampade : Lx.x = U1x.x Attuatori : Ax.x = U2x.x 15

Descrizione del Programma Il programma viluppato Imp_iemp_Cont permette la gestione dell Impianto Automatico per il riempimento di Contenitori precedentemente descritto. Il Programma sviluppato è suddiviso in 5 Blocchi Funzionali qui brevemente descritti: Main : Principale o si occupa della gestione dell'intero impianto. Tank : Gestione del erbatoio o si occupa della gestione dell'elettrovalvola e dei sensori relativi al serbatoio durante la fase di versamento delle pastiglie nel contenitore. Engine : Gestione del Nastro Trasportatore o si occupa della gestione del motore che si occupa del movimento del Nastro, esso viene influenzato dai casi di emergenza e di surriscaldamento del motore. Pause : Gestione della richiesta della Pausa o si occupa di segnalare al Blocco funzionale Principale l avvenuta richiesta di pausa da parte dell utente al momento giusto, ovvero solo dopo che il contenitore vuoto sia stato posizionato in posizione di caricamento. efety : Gestione della sicurezza dell Impianto o si occupa di segnalare all FC Principale l avvento di uno stato di emergenza. i occuperà, tramite due FC separati di gestire le seguenti segnalazioni: Temperatura del motore elevata istema in Emergenza (segnalata dall utente) Definizione Blocchi funzionali Iniziamo col definire i blocchi Funzionali: FUNCTION_BLOCK Main 1 2 3 4 5 6 sis_pausa versa H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 muovi versa setta B2 B1 B0 [LD_Main] END_FUNCTION_BLOCK 16

FUNCTION_BLOCK Tank versa B1 C0 [LD_Tank] END_FUNCTION_BLOCK FUNCTION_BLOCK versa Y1 C- Engine muovi F1 H1 M1 [LD_Engine] END_FUNCTION_BLOCK FUNCTION_BLOCK Pause 1 7 [LD_Pause] END_FUNCTION_BLOCK sis_pausa H7 FUNCTION_BLOCK afety F1 1 8 H9 H10 [LD_afety] END_FUNCTION_BLOCK NB: dato che la variabile CONT di tipo Intero viene realizzata tramite l ausilio di un contatore CTD esterno ai blocchi funzionali che vengono qui presentati, è necessario dare in uscita al Blocco Funzione Principale, non la variabile Integer, ma le singole variabili di tipo Booleane che interagiscono con il blocco standard CTD (B0, B1, B2 e setta). Inoltre al blocco Tank sarà necessario dare in ingresso il valore della variabile CTD.Q che sarà uguale ad 1 quando il contatore starà a 0. In uscita a questo blocco ci sarà il comando di decremento del contatore. Per chiarimenti si vedano le descrizioni ed implementazioni dei relativi Blocchi Funzionali e la definizione del Programma. Per praticità nella dichiarazione dei precedenti Blocchi Funzionali è stato inserito un riferimento agli schemi Ladder relativi e non lo schema vero e proprio, ciò per praticità e dato che nel dettaglio i relativi FC e Ladder verranno presentati di seguito. 17 Procediamo ora con la presentazione e descrizione approfondita di ogni singolo Blocco Funzionale.

Funcion Block Principale (Main) chema FC Di seguito si riporta lo schema FC sviluppato in Uniim: 18

Funzionamento Il BC (blocco Funzionale) Principale si occupa della gestione dell'intero impianto. Parte da una fase detta "Init", dove il sistema si trova in stato di quiete, ancora nulla è stato avviato. Dopo la pressione del tasto 1 (Tasto di Avvio del sistema) avviene il superamento della transazione T1 che porta il sistema nella fase "ver_liv" (verifica livello). Il questa fase il sistema effettua la verifica del livello minimo del serbatoio. Come detto nelle "ipotesi aggiuntive" se il livello è sufficiente affinché il sistema si avvii è necessario che la varabile associata al sensore di livello 6 sia pari ad 1. Infatti, se tale valore è raggiunto ed il sistema è nello stato di "ok" ovvero se la varabile interna di sistema "" sia pari ad 1 (si veda il BF Gestione della sicurezza dell'impianto) il sistema passa, tramite il superamento della transazione T3, alla fase "az_mot" (aziona motore). Nel caso in cui il livello non fosse superato, ovvero quando il numero di pastiglie sia insufficiente (6 = 0), il sistema non supera la transazione T3 ma supera la transazione T2 (selezione gestita con logica di muta esclusione) e si porta nella fase di "liv_ins" (livello insufficiente), il sistema resta in questa fase fin quando non viene ristabilita la minima quantità di pastiglie nel serbatoio, passando, tramite la transazione T4, alla fase "az_mot" (ovviamente affinché il sistema superi la transazione T4 sarà necessario che il sistema si trovi ancora nello stato "ok"). Mentre il sistema si trova nella fase "liv_ins" viene accesa, tramite l'ausilio di un azione valida per tutta la durata della fase (tipo azione "N"), la lampada corrispondente alla variabile H5 (Quantità di pastiglie insufficienti). Una volta passata alla fase "az_mot" il sistema tramite l'ausilio un azione di tipo "N" attiva la variabile interna "muovi" che permette l'attivazione del movimento del nastro trasportatore gestito dal BF Engine. La gestione dell'impatto dello stato di emergenza o di eventuale surriscaldamento vengono gestite direttamente dell'bf Engine. Il sistema resta in questa fase fin quando non si verifica uno dei seguenti eventi (in mutua esclusione): Il contenitore raggiunge il punto di caricamento (variabile 2 =1), è stata richiesta una pausa dall'utente (sis_pausa=1, si veda il BF Gestione di richiesta di Pausa): Attivazione Transazione T5. Il questo caso il sistema si porta nella fase "pausa" dove, tramite due azioni si ha: lo spegnimento della lampada H7 (richiesta pausa ricevuta) (azione di tipo "", reset) e l'accensione della lampada H8 (sistema in pausa). Quest'ultima resterà attiva per tutta la durata della fase (azione di tipo "N"). Il sistema, tramite la transazione T6, passerà alla fase di "scelta" solo quando verrà premuto il tasto di avvio 1 e solo se il sistema si troverà nello stato di "ok". Il contenitore raggiunge il punto di caricamento (variabile 2 =1), non è stato richiesta la pausa di sistema (variabile sis_pausa=0) e il sistema è in stato "ok" (=1): In questo caso viene superata la transazione T7 e il sistema si porta nella transazione "scelta" che rappresenta il prossimo step e che verrà di seguito approfondito. 19

NB: nel superamento della fase T7 non è stato necessario considerare il surriscaldamento del motore dato che, una volta posizionato il contenitore, è possibile procedere con il riempimento del contenitore (si veda "ipotesi aggiuntive"). Una volta che il sistema si trova nella fase "scelta" si accenderà una lampada che segnalerà la necessità di effettuare una scelta, H6 (selezionare la quantità da versare). A quanto punto in base a quale sarà la scelta dell'operatore, tramite il superamento delle transazioni T8, T9 o T10 si procederà al settaggio del contatore e all'attivazione del BF Gestione del erbatoio, che si occuperà del versamento. La transazione T8 verrà superata se viene premuto il tasto 3 (o nel caso esso fosse stato in precedenza bloccato al valore 1), la transazione T9 verrà superata nel caso in cui venga premuto il tasto 4 (o nel caso esso fosse stato in precedenza bloccato al valore 1) solo se non viene premuto il tasto 3, la transazione T10 verrà superata nel caso in cui venga premuto il tasto 5 (o nel caso esso fosse stato in precedenza bloccato al valore 1) solo se non viene premuto il tasto 4 ed 3. Questo assicura non solo la mutua esclusione, ma garantisce un indice di priorità per ogni transazione : La transazione T8 ha priorità sulle transazioni T9 e T10 e la transazione T9 ha priorità sulla transazione T10. Questo data la seguente logica: se è presente un errore nella selezione meglio versare meno pasticche possibile. In base a quale tra le transazioni T8, T9 e T10 verrà attivata si arriverà rispettivamente alle fasi "versa3", "versa5" e "versa7". Queste rappresentano le fasi di settaggio del contatore e di attivazione del BF Gestione del erbatoio. In tutte e tre le fasi si procederà ad attivare una lampada che indichi la selezione eseguita, rispettivamente H2 (selezionate 3 pastiglie), H3 (selezionate 5 pastiglie) ed H4 (selezionate 7 pastiglie), queste resteranno attive fin quando non sarà terminato il versamento (azioni di tipo "N"). Contemporaneamente, si andrà a settare il valore di partenza del contatore a decremento CONT con un'azione di tipo "P", rispettivamente "CONT:=3", "CONT:=5" e "CONT:=7", queste azioni verranno implementate in Ladder tramite un sistema di logica binaria, dipendente dal bottone attivo, collegato all'ingresso PV del contatore. i procederà dunque prima a stabilire il valore dei bit relativi al contatore, in base alla scelta fatta, successivamente il settaggio sul Contatore avverrà quando verrà attivata la variabile "setta" (collegato all'ingresso LD del contatore con rilevazione del fronte di salita). In fine si procederà al settaggio della variabile di controllo "versa" che attiverà effettivamente il BF Gestione del erbatoio. Il sistema resterà in una di queste tre fasi fin quando non sarà terminato il riempimento del contenitore. A questo punto il BF Gestione del erbatoio resetterà la variabile di controllo "versa" e questa disattivazione renderà superabili le transazioni T11, T12 e T13 che permetteranno al sistema di portarsi alla fase "finito". In questa fase verrà richiesto nuovamente l'azionamento del nastro trasportatore tramite un azione di tipo N sulla variabile interna "muovi". Questo per permettere lo spostamento del contenitore appena riempito oltre la linea di riempimento, permettendo al sensore 2 di liberarsi ed attendere un nuovo contenitore. 20 Quando il sensore 2 verrà liberato verrà attivata la transazione T14 che porterà il BF Principale nuovamente alla fase "ver_liv" dove si procederà ad un nuovo ciclo di caricamento.

Traduzione LD Effettuiamo ora la traduzione dell'fc appena presentato in linguaggio Ladder: (* sez di inizializzazione *) (* sez di disattivazione fasi *) INIZ Init T1 Init AZIONI (* sez di valutazione tranx. *) T2 T3 ver_liv Init 1 T1 T4 liv_ins ver_liv 6 T2 T5 az_mot 6 T3 T7 liv_ins 6 T4 T6 pausa az_mot 2 sis_pausa T5 T8 scelta sis_pausa T7 T9 pausa 1 T6 T10 scelta 3 T8 T11 versa3 3 4 T9 T12 versa5 3 4 5 T10 T13 versa7 versa3 versa T11 T14 finito versa5 versa T12 (*sez di attivazione fasi *) versa7 versa T13 T1 ver_liv finito 2 T14 T2 liv_ins T3 az_mot T4 21

T5 pausa (* segnalazione versamento *) versa3 H2 T6 scelta versa5 H3 T7 versa7 H4 T8 versa3 T9 T10 versa5 versa7 (* settaggio del contatore *) versa5 versa7 B2 P T11 T12 finito versa3 versa7 B1 P T13 B0 T14 ver_liv versa3 P (* sez Esecuzione Azioni *) AZIONI: liv_ins H5 versa5 versa7 setta P az_mot muovi finito (* azionamento versamento *) versa3 pausa H7 H8 versa5 versa7 versa scelta H6 22

Funcion Block Gestione del erbatoio (Tank) chema FC Di seguito si riporta lo schema FC sviluppato in Uniim: Funzionamento Il Blocco Funzionale (BF) Gestione del erbatoio si occupa della gestione dell'elettrovalvola e dei sensori relativi al serbatoio durante la fase di versamento delle pastiglie nel contenitore. Parte da una fase detta "Init", dove il serbatoio si trova in stato di quiete, questo anche se il sistema è già in funzionamento. Quando il BF Principale ha effettuato il settaggio del Contatore a Decremento CONT ed ha settato ad 1 la variabile di controllo "versa" durante le fasi "versa3", "versa5" o "versa7" rende superabile la transazione T1 del BF Gestione del erbatoio. Questo, dopo aver verificato che il sistema sia in uno stato di "ok" (variabile =1, si veda BF Gestione della sicurezza dell'impianto) si porta nella fase "apri" dove setta ad 1 la variabile Y1 associata all'elettrovalvola del serbatoio. Quest'azione, di tipo set "", apre il serbatoio e permette il passaggio delle pasticche attraverso la fotocellula B1 che ne effettua il conteggio. Una volta aperta l'elettrovalvola il BF Tank attraversa la transazione T2 (sempre superabile) e si porta nella fase "osserva". In questa fase esso attende che avvenga il passaggio di una pastiglia attraverso la fotocellula. Quando questo avviene esso attraversa la transazione T3 e si porta nella fase "passato" dove effettua tramite un'azione di tipo "P" un decremento del contatore CONT tramite un collegamento al contatore CTD esterno sul relativo ingresso >CD. e il contatore non è ancora vuoto (CONT>0) esso tramite la transazione T5 torna alla fase "osserva". e invece esso è vuoto (CONT=0) tramite la transazione T4 si porta alla fase "chiudi" dove resetta la variabile 23

Y1, quindi chiude l'elettrovalvola, e resetta la variabile "versa" permettendo l'attivazione delle transazioni T13, T14 e T5 del BF Principale. L implementazione in Ladder della condizione CONT=0 viene eseguito tramite il valore del blocco contatore CTD.Q dato in ingresso al BC Tank come C0. In fine, tramite la transazione T6, sempre superabile, si riporta alla fase init ed attende la prossima richiesta di caricamento (prossima attivazione della variabile versa ). Il sistema di sicurezza agisce sul sistema di controllo del serbatoio in questo modo: e il sistema non è in stato di ok (=0) le transazioni T1 e T5 non sono superabili, ovvero, non è possibile raggiungere da T1 la fase apri (si impedisce così l apertura dell elettrovalvola) e non ritorna, tramite la transazione T5 alla fase osserva (dove il sistema si troverebbe bloccato fino al passaggio della prossima pastiglia). Inoltre, in qualsiasi momento, durante la fase di versamento e conteggio, grazie all operatore logico O, che lega alle condizioni di superamento delle transazioni T3 e T4 la variabile, sarà possibile uscire dal ciclo di conteggio, in caso di sistema in stato di emergenza (=0), portando istantaneamente il BF Tank nella fase chiudi. A questo punto, una volta risolta l'emergenza, il contenitore verrà comunque fatto avanzare tramite il BF Principale tramite la fase "finito". arà cura dell'operatore provvedere alla rimozione del contenitore non idoneo. 24

Traduzione LD Effettuiamo ora la traduzione dell'fc appena presentato in linguaggio Ladder: (* sez di inizializzazione *) (* sez di attivazione fasi *) INIZ Init T1 apri AZIONI (* sez di valutazione tranx. *) T2 T5 osserva Init versa T1 T3 passato apri T2 T4 chiudi osserva B1 T3 T6 init passato C0 T4 (* sez Esecuzione Azioni *) AZIONI: apri Y1 C0 T5 passato C- chiudi T6 P (* sez di disattivazione fasi *) T1 Init T2 apri T3 osserva chiudi Y1 versa T4 passato T5 T6 chiudi 25

Funcion Block Gestione del Nastro Trasportatore (Engine) chema FC Di seguito si riporta lo schema FC sviluppato in Uniim: Funzionamento il Blocco Funzionale (BF) Gestione del Nastro Trasportatore si occupa della gestione del motore che si occupa del movimento del Nastro, esso gestisce anche i caso di emergenza e di surriscaldamento del motore. Inizialmente il BF Engine si trova nella fase "init" dove il nastro trasportatore è in quiete. Nel momento in cui arriva dal BF Principale il comando di attivazione tramite l'attivazione della variabile interna di sistema "muovi" viene resa superabile la transazione T1 (sempre e solo se il sistema è in stato di OK e il motore non è surriscaldato) che permette al BF Engine di arrivare alla fase "az_mot". In questa fase viene azionato il motore tramite il settaggio della variabile M1 associata all'attuatore e contemporaneamente viene accesa la lampada H1 che segnala sulla console dell'operatore il movimento del nastro trasportatore. e Il motore si surriscalda (variabile associata al sensore di temperatura del Motore F1 = 1) o il sistema passa nello stato di emergenza (variabile = 0, si veda il BF Gestione della sicurezza dell'impianto) il BF Engine si porta, tramite l'attivazione della transazione T2 alla fase "ferma" dove attende che il motore sia uscito dallo stato di surriscaldamento e che il sistema sia tornato nello stato di "ok". e nel frattempo il contenitore aveva raggiunto la posizione di caricamento, il BF Principale disattiva la variabile "muovi". Ciò implica che se il BF Engine si trovava nel frattempo nella fase "ferma" esso tornerà nella fase "az_mot" solo quando la variabile "muovi" sia tornata vera, anche se il motore non è più surriscaldato e il sistema si trova in sicurezza. Per tale motivo, le fasi "ferma" ed "init" potranno trovarsi attive in attesa di ricevere il comando di attivazione dal BF Principale. 26

Traduzione LD Effettuiamo ora la traduzione dell'fc appena presentato in linguaggio Ladder: (* sez di inizializzazione *) (* sez di attivazione fasi *) INIZ Init T1 az_mot AZIONI T3 (* sez di valutazione tranx. *) Init muovi F1 T1 T2 ferma az_mot muovi F1 T2 T4 Init ferma muovi F1 T3 az_mot muovi T4 (* sez Esecuzione Azioni *) AZIONI: (* sez di disattivazione fasi *) az_mot H1 T1 Init M1 T2 az_mot T4 T3 ferma 27

Funcion Block Gestione della ichiesta della Pausa (Pause) chema FC Di seguito si riporta lo schema FC sviluppato in Uniim: Funzionamento Il Blocco Funzionale (BF) Gestione della ichiesta della Pausa si occupa di segnalare al BF Principale l avvenuta richiesta di pausa da parte dell utente al momento giusto, ovvero solo dopo che il contenitore vuoto sia stato posizionato in posizione di caricamento. Parte da una fase detta "vai", il BF Pause resetta la variabile di stato sis_pausa. Lo stato falso di tale variabile indica al BF Principale che nessuna richiesta di Pausa è avvenuta, quindi, nel momento di determinare se mettere il sistema in pausa o no, esso perseguirà con la fese di riempimento del contenitore. Quando l utente preme il tasto 7 (ichiedi Pausa) il BF Pause tramite il superamento della transazione T1 si porta nella fase pausa dove setta ad 1 la variabile di stato sis_pausa (ichiesta di Pausa attiva) ed accende la lampada H7 (Pausa ichiesta) con un azione di tipo et. Infatti essa verrà spenta tramite un reset della variabile H7 dal BF Principale nell omonima fase pausa, dove verrà spenta la lampada H7 (Pausa ichiesta) e verrà accesa la lampada H8 (sistema in pausa) con un azione di tipo N. Questa resterà accesa fin quando il sistema non uscirà dallo stato di Pausa, ovvero quando l utente preme il tasto 1 (Avvia istema). 28

Traduzione LD Effettuiamo ora la traduzione dell'fc appena presentato in linguaggio Ladder: (* sez di inizializzazione *) (* sez di attivazione fasi *) INIZ vai T1 pausa AZIONI T2 vai (* sez di valutazione tranx. *) vai 7 T1 (* sez Esecuzione Azioni *) AZIONI: pausa 1 T2 vai sis_pausa (* sez di disattivazione fasi *) T1 vai T2 pausa pausa sis_pausa H7 29

Funcion Block Gestione della sicurezza dell Impianto (efety) chema FC Di seguito si riporta lo schema FC sviluppato in Uniim: Funzionamento Il Blocco Funzionale (BF) Gestione della icurezza dell impianto si occupa di segnalare agli altri BF l avvento di uno stato di emergenza. i occuperà, tramite due FC separati di gestire le seguenti segnalazioni: Temperatura del motore elevata istema in Emergenza (segnalata dall utente) I due FC sono molto semplici e si limitano a: Nel caso dell FC relativo alla Temperatura del motore elevata: L FC parte dalla fase tempok, se e quando la temperatura del motore supera il limite di temperatura, quando la variabile associata al relè termico F1 diventa pari ad 1, la transazione T1 diventa superabile e l FC si porta nella fase surrisc, in questa fase si segnala all utente lo stato del motore tramite l accensione di una lampada H10 (Motore urriscaldato). Questa lampada essendo essa attivata da un azione di tipo N resterà attiva per tutto il tempo in cui l FC si troverà nella funzione surrisc. L FC si riporta alla fase tempok, tramite il superamento della transazione T3, quando la temperatura del motore è tornata normale (F1=0). Questa parte dell FC non comunica in via diretta con il BF Engine dato che esso ha libero accesso alla variabile F1. Nel caso dell FC relativo al istema in Emergenza: L FC parte dalla fase sisok, dove provvede a settare la variabile di stato (segnalazione di sistema in stato di ok. e e quando l utente richiama il sistema di emergenza tramite la pressione del tasto 8 (stop), la transazione T2 diventa superabile e l FC si porta nella fase blocc. A questa fase sono associate due azioni, la prima, di tipo eset porta la varabile a 0 indicando che il sistema non si trova più nello stato di Ok, la seconda, di tipo N, accende la lampada H9 (istema in Emergenza). Il reset della variabile di stato influisce drasticamente sul BF Principale e sul BF Tank arrestando tutte le attività fisiche del sistema. L FC resta nella fase blocc fin quando l utente non segnala al sistema il rientro della criticità tramite la pressione del tasto 1 (avvia sistema). Quando quest evento si verifica la transazione T4 diventa superabile e l FC si riporta nella fase sisok dove setta la variabile. 30

Traduzione LD Effettuiamo ora la traduzione dell'fc appena presentato in linguaggio Ladder: (* sez di inizializzazione *) INIZ tempok sisok AZIONI (* sez di valutazione tranx. *) tempok F1 T1 (* sez di attivazione fasi *) T1 T2 T3 T4 surrisc blocc tempok sisok sisok 8 T2 (* sez Esecuzione Azioni *) AZIONI: surrisc F1 T3 surrisc H10 blocc 1 T4 sisok (* sez di disattivazione fasi *) T1 tempok T2 sisok T3 surrisc blocc H9 T4 blocc 31

Definizione Programma Una volta completamente definiti i Blocchi Funzionali definiamo il programma creato unendo i blocchi funzionali e definendo le variabili di input e di output del sistema: POGAM Imp_iemp_Cont VA_INPUT 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, B1, F1: BOOL; END_VA VA_OUTPUT H1, H2, H3, H4, H5, H6, H7, H8, H9, H10, M1, Y1: BOOL; END_VA VA, sis_pausa, versa, muovi, setta, B0, B1, B2: BOOL; END_VA Input 1 2 3 4 5 6 7 8 B1 F1 Pause 1 7 Main 1 2 3 4 5 6 sis_pausa versa sis_pausa H7 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 muovi versa setta B2 B1 B0 Engine muovi F1 Tank versa B1 C0 H1 M1 versa Y1 C- Output H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9 H10 M1 Y1 afety F1 1 8 H9 H10 END_POGAM 32

Definizione Configurazione In ultima istanza definiamo la configurazione del sistema. upponiamo di utilizzare un controllore con una sola risorsa di elaborazione con la sigla PLC586: CONFIGUATION impianto_riempimento EOUCE controllore ON PLC586 POGAM programma: Imp_iemp_Cont ( 1:=%B1.1, 2:=%2.1, 3:=%B2.1, 4:=%B2.2, 5:=%B2.3, 6:=%1.1, 7:=%B1.2, 8:=%B3.1, B1:=%1.2, F1:=%2.2, H1:=%L1.1, H2:=%L3.2, H3:=%L3.3, H4:=%L3.4, H5:=%L2.1, H6:=%L3.1, H7:=%L4.1, H8:=%L4.2, H9:=%L5.1, H10:=%L1.2, M1:=%A1.1, Y1:=%A2.1, :=%V1.1, sis_pausa:=%v1.2, versa:=%v3.1, muovi:=%v3.3, setta:=%v3.2, B0:=%V2.1.0, B1:=%V2.1.1, B2:=%V2.1.2); END_EOUCE END CONFIGUATION Con ciò il sistema è stato completamente definito. Casi di test Durante la fase di scrittura e definizione dei blocchi funzionali con l'ausilio del oftware Uniim si sono effettuati innumerevoli Test tra cui quelli riguardanti il surriscaldamento e lo stato di emergenza durante tutte le fasi del programma. Data la complessità del sistema, innumerevoli casi di test sono stati affrontati. i è prefinto, al fine di non appesantire troppo la relazione di lasciare eventuali dimostrazioni e Test sul sistema all'interessato rendendo disponibile in rete il progetto realizzato con Uniim al seguente indirizzo di dominio Pubblico: https://dl.dropboxusercontent.com/u/43850400/imp_iemp_cont.xml 33

Traccia fornita dal Docente 34

iferimenti Tecnologie informatiche per l'automazione Pasquale Chiacchio - Francesco Basile McGraw-Hill 35