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P rogrammable P rogrammable L ogic L ogic C ontroller.

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Presentazione sul tema: "P rogrammable P rogrammable L ogic L ogic C ontroller."— Transcript della presentazione:

1 P rogrammable P rogrammable L ogic L ogic C ontroller

2 CONTROLLO DI UN PROCESSO CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE ORGANI DI COMANDO DISPOSITIVO DI DIALOGO CONTROLLORE PROCESSO DA CONTROLLARE ORGANI DI RILEVAMENTO Schema a blocchi

3 CONTROLLO DI UN PROCESSO CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE Il controllo di un processo avviene attraverso quattro fasi RILEVAMENTO RILEVAMENTO ELABORAZIONE ELABORAZIONE COMANDO COMANDO COLLOQUIO COLLOQUIO

4 CONTROLLO DI UN PROCESSO CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE ORGANI DI COMANDO DISPOSITIVO DI DIALOGO CONTROLLORE PROCESSO DA CONTROLLARE ORGANI DI RILEVAMENTO Avviene attraverso gli Organi di Rilevamento. Essi rilevano lo stato del processo da controllare ed inviano i conseguenti segnali al controllore. RILEVAMENTO

5 CONTROLLO DI UN PROCESSO CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE ORGANI DI COMANDO DISPOSITIVO DI DIALOGO CONTROLLORE PROCESSO DA CONTROLLARE ORGANI DI RILEVAMENTO Avviene attraverso il Controllore. Esso è lunità di governo (il cervello) del sistema di controllo: elabora i segnali provenienti dagli organi di rilevamento. ELABORAZIONE

6 CONTROLLO DI UN PROCESSO CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE ORGANI DI COMANDO DISPOSITIVO DI DIALOGO CONTROLLORE PROCESSO DA CONTROLLARE ORGANI DI RILEVAMENTO Avviene attraverso gli Organi di Comando. Essi ricevono dal controllore i risultati dellelaborazione ed inviano al processo i segnali per eseguire le conseguenti azioni. COMANDO

7 CONTROLLO DI UN PROCESSO CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE ORGANI DI COMANDO DISPOSITIVO DI DIALOGO CONTROLLORE PROCESSO DA CONTROLLARE ORGANI DI RILEVAMENTO Avviene attraverso il Dispositivo di Dialogo. Esso permette di dialogare con il processo: di ricevere informazioni sul suo svolgimento e di impartire ordini. COLLOQUIO

8 CONTROLLORE Il controllo di un processo può essere effettuato con due tipi di controllori A LOGICA CABLATA A LOGICA PROGRAMMABILE A LOGICA PROGRAMMABILE CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

9 CONTROLLORE A LOGICA CABLATA CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE È costituito da un sistema in cui le funzioni decisionali si ottengono collegando fisicamente (cioè in hardware) più componenti, sia di tipo tradizionale (pulsanti, sensori, relè, contattori, ecc.), sia di tipo statico (transistor, circuiti integrati, ecc.). Il sistema è costituto da circuiti ben definiti e quindi difficilmente modificabili; qualunque modifica alla logica comporta il cambiamento di intere aree di cablaggio.

10 ESEMPIO DI LOGICA CABLATA ( marcia - arresto di un motore ) CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

11 CONTROLLORE A LOGICA PROGRAMMABILE È costituito da un sistema nel quale le funzioni decisionali si ottengono mediante unprogramma logico (cioè mediante software) scritto dalloperatore e memorizzato in appositi circuiti (memorie). I cambiamenti alla logica si possono effettuare rapidamente, modificando semplicemente il programma. Non è necessario intervenire sullhardware. CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

12 CONTROLLORE A LOGICA PROGRAMMABILE CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE P L C Programmable Logic Controller Controllore a Logica ProgrammabileProgrammable Logic Controller Controllore a Logica Programmabile Lapparecchiatura che consente di eseguire il controllo di un processo mediante la logica programmabile è il

13 P L C ( SERIE UNO - CGE General Electric) CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

14 ESEMPIO DI LOGICA PROGRAMMABILE ( marcia - arresto di un motore ) CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

15 DA LOGICA CABLATA A LOGICA PROGRAMMABILE ( marcia - arresto di un motore ) CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE LOGICA CABLATA LOGICA PROGRAMMABILE

16 UN PO DI STORIA…. La nascita dei PLC risale ai primi anni settanta sotto limpulso dellindustria automobilistica (specialmente General Motor) che avvertiva il bisogno di automatizzare i propri impianti in modo rapido e flessibile. Da allora i PLC hanno esteso il loro campo di applicazione in molti altri settori e sono diventati lelemento base della fabbrica automatica. Il rapido e crescente sviluppo è stato determinato dalla loro caratteristica peculiare: CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE la FLESSIBILITÀ

17 VANTAGGI DEL PLC RISPETTO ALLA LOGICA CABLATA Apparecchiatura modulare Apparecchiatura modulare Massima flessibilità Massima flessibilità Migliore affidabilità Migliore affidabilità Competitività economica Competitività economica Facilità nella ricerca guasti Facilità nella ricerca guasti Prova e messa a punto del processo Prova e messa a punto del processo Possibilità di riutilizzo Possibilità di riutilizzo CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

18 APPARECCHIATURA MODULARE Il PLC è costituto, in genere, da elementi modulari componibili: si può partire con una configurazione base minima per poi ampliarla, aggiungendo nuovi moduli, se le future esigenze lo richiederanno. CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

19 MASSIMA FLESSIBILITÀ È possibile fare modifiche o rifacimenti al funzionamento del processo senza rimozione del cablaggio. Basta semplicemente modificare il programma. CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

20 MIGLIORE AFFIDABILITÀ Il PLC è completamente statico e realizzato con componenti integrati. Ne deriva unottima affidabilità ed una elevata sicurezza di funzionamento. CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

21 COMPETITIVITÀ ECONOMICA Con il PLC si riducono i tempi di progettazione, di messa a punto e di cablaggio, specialmente quando il processo da controllare è complesso. CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

22 FACILITÀ NELLA RICERCA GUASTI Con il PLC sono rese più facili le operazioni di diagnostica e ricerca guasti, con possibilità di visualizzazione su terminale video e/o stampa su carta. CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

23 PROVA E MESSA A PUNTO DEL PROCESSO Il funzionamento logico del processo può essere provato e messo a punto in fase di stesura del programma, senza che il PLC debba essere collegato allimpianto al quale è destinato: ciò può essere fatto mediante la simulazione. CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

24 POSSIBILITÀ DI RIUTILIZZO In caso di eliminazione dei macchinari, il PLC è ancora riutilizzabile e disponibile per altre applicazioni. CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

25 SISTEMA DI VISUALIZZAZIONE UNITÀ DI PROGRAMMAZIONESTAMPANTE MODULI DI INGRESSO C P U MEMORIA CENTRALE (UTENTE) ARCHITETTURA DI UN PLC CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE MEMORIA SISTEMA OPERATIVO SEGNALI DAL PROCESSO SEGNALI VERSO IL PROCESSO CONTROLLORE A LOGICA PROGRAMMABILE INTERFACCIA OPERATORE - CONTROLLORE MODULI DI USCITA

26 CPU (Central Processing Unit) È il cervello del sistema. È costituita da un microprocessore con i relativi sistemi periferici. Determina il funzionamento logico del PLC attraverso le seguenti principali funzioni: Controlla la successione con cui le istruzioni del programma vengono lette. Controlla la successione con cui le istruzioni del programma vengono lette. Interpreta le istruzioni. Interpreta le istruzioni. Risolve le relazioni logiche fra ingressi e uscite. Risolve le relazioni logiche fra ingressi e uscite. Se confrontata con la logica cablata rappresenta lelemento che realizzavirtualmente i cablaggi fra ingressi e uscite. CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

27 MEMORIA CENTRALE (Utente) È generalmente di tipo RAM (con batteria in tampone), ma può anche essere di tipo PROM, EPROM, EEPROM. Deve poter essere modificata e/o cancellata. Contiene il programma utente che definisce il funzionamento dello specifico processo da controllare; serve inoltre come deposito dei risultati parziali e/o temporanei dellelaborazione. CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

28 MEMORIA DEL SISTEMA OPERATIVO È normalmente di tipo ROM e contiene il programma di gestione (caricato dal costruttore del PLC) che sovrintende al funzionamento del controllore. A differenza della memoria centrale, il suo contenuto è fisso e non può essere modificato. CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

29 MODULI INPUT/OUTPUT MODULI DI INGRESSO MODULI DI INGRESSO CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE Sono interfacce che hanno lo scopo di adattare i segnali provenienti dallunità centrale alle tensioni e alle potenze elettriche necessarie a pilotare gli organi di comando usati nel processo. MODULI DUSCITA MODULI DUSCITA Sono interfacce che hanno lo scopo di adattare i segnali provenienti dagli organi esterni di rilevamento in segnali compatibili con lunità centrale.

30 MODULI INPUT/OUTPUT Caratteristiche Isolamento galvanico fra i segnali esterni e i segnali interni (allo scopo di proteggere la CPU dai disturbi elettrici esterni). Isolamento galvanico fra i segnali esterni e i segnali interni (allo scopo di proteggere la CPU dai disturbi elettrici esterni). Ampia gamma di tensioni di funzionamento (possibilità di utilizzare dispositivi di campo con tensioni differenti: p.e. 24, 48, 110, 220 V sia in c.c. sia in c.a.). Ampia gamma di tensioni di funzionamento (possibilità di utilizzare dispositivi di campo con tensioni differenti: p.e. 24, 48, 110, 220 V sia in c.c. sia in c.a.). Modularità e compattezza (possibilità di montaggi e smontaggi durante gli interventi di manutenzione senza dover rimuovere i cablaggi). Modularità e compattezza (possibilità di montaggi e smontaggi durante gli interventi di manutenzione senza dover rimuovere i cablaggi). CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

31 UNITÀ DI PROGRAMMAZIONE È il mezzo per comunicare con il PLC attraverso precise regole sintattico- grammaticali che costituiscono illinguaggio di programmazione. Può essere una tastiera alfa-numerica classica (di quelle usate per i computer), oppure una tastiera dedicata con simboli appositi (funzioni AND, OR, NOT; contatti ON/OFF, bobine, temporizzatori, contatori, ecc.). CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

32 SISTEMA DI VISUALIZZAZIONE Ha lo scopo di visualizzare le istruzioni scritte dal programmatore sulla tastiera, i messaggi di errore, di diagnostica e di controllo. Può essere un display alfanumerico, oppure un monitor. Nel caso di display è spesso un tuttuno con lunità di programmazione. Nel caso di monitor può presentare lo schema a contatti (ladder diagram), tabelle funzionali, ecc. CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

33 STAMPANTE È il mezzo per ottenere, su carta, sia il listato del programma nei vari linguaggi di programmazione disponibili (con commenti, tabelle dei riferimenti e dei registri), sia la successione degli eventi verificatesi durante il funzionamento del processo controllato, come segnalazioni, allarmi, ecc. CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

34 SCANSIONE Il termine scansione descrive il modo in cui la CPU esegue i compiti che le sono stati assegnati dal programma scritto dallutente.

35 SCANSIONE ESECUZIONE DEL PROGRAMMA LETTURA DEGLI INGRESSI AGGIORNAMENTO DELLE USCITE DIALOGO CON IL PROGRAMMATORE AZZERAMENTO DEL WATCH DOG TIMER CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

36 LETTURA DEGLI INGRESSI La CPU interroga tutti i dispositivi di ingresso e registra il loro stato nellamemoria immagine dello stato degli ingressi. Lo stato degli ingressi si conserva inalterato per un intero ciclo di elaborazione. CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

37 ESECUZIONE DEL PROGRAMMA La CPU, prelevando i dati dalla memoria immagine degli ingressi, risolve le equazioni logiche del programma. Comincia con la prima istruzione, procede quindi in sequenza attraverso tutte le istruzioni successive finché raggiunge la fine del programma. CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

38 AGGIORNAMENTO DELLE USCITE I risultati prodotti dallesecuzione del programma vengono registrati nellamemoria immagine dello stato delle uscite. Solo alla fine del programma il contenuto della memoria viene trasferito ai rispettivi dispositivi duscita. CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

39 DIALOGO CON IL PROGRAMMATORE A questo punto dellesecuzione del programma viene abilitata, se collegata, lunità di programmazione per operare eventuali cambiamenti nel programma (forzature di I/O) e per aggiornare il suo visualizzatore. CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

40 AZZERAMENTO DEL W.D.T. Prima di effettuare una nuova scansione la CPU effettua una diagnosi dellhardware interno del PLC e resetta il timer di controllo del tempo massimo di esecuzione del programma (WATCH DOG TIMER). Se la scansione non viene completata nel tempo massimo prestabilito dal costruttore, significa che si è in presenza di condizioni anomale di funzionamento. In questo caso la CPU viene disabilitata e tutte le uscite vengono messe a zero. CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE

41 Il PLC, per operare, ha bisogno di un programma scritto dalloperatore e introdotto nella sua memoria centrale (memoria utente). Il programma viene scritto con particolari linguaggi appositamente studiati per i PLC: i così detti linguaggi dedicati. CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE PROGRAMMAZIONE

42 LINGUAGGI DI PROGRAMMAZIONELINGUAGGIDIPROGRAMMAZIONE CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE GRAFICI(Simbolici) LETTERALI(Alfanumerici) A CONTATTI (Ladder, KOP) A BLOCCHI FUNZIONALI (Porte logiche, FUP) A BLOCCHI SEQUENZIALI (Grafcet) A LISTA ISTRUZIONI (Boolean, AWL) EVOLUTI (Basic,...)

43 CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE LINGUAGGI DI PROGRAMMAZIONE Diagramma Ladder = Pulsante marcia (S2) 2 = Pulsante arresto (S1) 10 = Contattore (K)

44 CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE Indirizzo Istruzione Operando STROR AND NOT OUT = Pulsante marcia (S2) 2 = Pulsante arresto (S1) 10 = Contattore (K) LINGUAGGI DI PROGRAMMAZIONE Lista istruzioni

45 CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE S2 = Pulsante marcia S1 = Pulsante arresto K = Contattore S2 K S1K LINGUAGGI DI PROGRAMMAZIONE Porte logiche 1 1 & (S2 + K) S1 = K

46 CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE S1 S2 K Motore in marcia S2 = Pulsante marcia S1 = Pulsante arresto K = Contattore LINGUAGGI DI PROGRAMMAZIONE Grafcet 2 1 K Motorefermo


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