PLC PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER CON RIFERIMENTO ALLE CPU SIEMENS ST – 200 ED AL SW STEP 7 MICRO/WIN 32

DEFINIZONE SISTEMA ELETTRONICO A FUNZIONAMENTO DIGITALE DESTINATO ALL’USO IN AMBITO INDUSTRIALE, CHE UTILIZZA UNA MEMORIA PROGRAMMABILE PER L’ARCHIVIAZIONE INTERNA DI ISTRUZIONI ORIENTATE ALL’UTILIZZATORE PER L’IMPLEMENTAZIONE DI FUNZIONI SPECIFICHE, COME QUELLE LOGICHE, DI SEQUENZIAMENTO, DI TEMPORIZZAZIONE, DI CONTEGGIO E DI CALCOLO ARITMETICO, PER CONTROLLARE, MEDIANTE INGRESSI ED USCITE, SIA DIGITALI CHE ANALOGICI, VARI TIPI DI MACCHINE E PROCESSI

MICROSISTEMI DI NUOVA GENERAZIONE POSSIBILITA’ DI COMUNICARE LIBERAMENTE VIA RETE (12 Mbit/s) E DI COLLEGARSI ALLA RETE GSM DEI TELEFONI CELLULARI LA TECNOLOGIA GSM CONSENTE DI RICEVERE INFORMAZIONI DI STATO E ALLARMI DA TERMINALI MONITORATI ANCHE SFRUTTANDO MESSAGGI DI TESTO SMS. IL PLC E’ IN GRADO DI INTERPRETARE I COMANDI TESTUALI E PUO’ INVIARE INFORMAZIONI MODULARITA’ APERTA E MASSIMA FLESSIBILITA’ DELL’APPARECCHIATURA SPOSTAMENTO DELL’INTERESSE DEI PRINCIPALI COSTRUTTORI VERSO I PLC DI PICCOLA TAGLIA POSSIBILITA’ DI DISPORRE DEL TELESERVICE CON DRASTICA RIDUZIONE DEI COSTI PER INTERVENTI DI MANUTENZIONE E DI MODIFICA NEI PROGRAMMI DI MACCHINE DISLOCATE IN OGNI PARTE DEL MONDO

Ciclo di scansione: modo di esecuzione del programma AGGIORNA LE USCITE LEGGE GLI INGRESSI EFFETTUA AUTODIAGN. ESEGUE IL PROGRAMMA ELABORA I MESSAGGI

AREA DI MEMORIA DELLE CPU ST - 200 MEMORIA DI PARAMETRI PROGRAMMA MEMORIA DI DATI NON VOLATILE MEMORIA DI DATI (Temporizzatori, contatori etc.) MEMORIA DI PARAMETRI PROGRAMMA MEMORIA DI DATI NON VOLATILE RAM EEPROM

SOFTWARE DI PROGRAMMAZIONE NORMATIVA IEC1131 - 3 - 1993 SCHEMI SEQUENZIALI FUNZIONALI (SFC) SCHEMI LADDER (LD) DIAGRAMMI A BLOCCHI FUNZIONALI (FBD) LISTA ISTRUZIONI (IL) TESTO STRUTTURATO (ST)

REGISTRI ED INDIRIZZI REGISTRI SPECIALI DI SISTEMA: sono interni alla CPU e mantengono traccia dei lavori dei processi interni alla CPU. Non sono direttamente accessibili dai moduli di I/O REGISTRI DI INPUT: stesse caratteristiche ma sono accessibili dai moduli di I/O. Es.: un registro di input a 16 bit riceve i dati da 16 terminali consecutivi REGISTRI DI OUTPUT: è accessibile dal modulo di output. Es.: un registro di output a 16 bit invia i dati a 16 terminali di output consecutivi. In questo caso il registro può controllare 16 uscite. Se nel bit vi è “uno” il corrispondente terminale verrà messo ad “on”

REGISTR0 DI INPUT ON OF 1 2 3 4 5 6 7 8 T E R M. I N P U REGISTRO DI INPUT 1 REGISTRO DI INPUT 2

COMANDO TRASFERIMENTO DATI REG.2 REG. DI OUTPUT REGISTRO DI OUTPUT REGISTRI IN MEMORIA … 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 OF ON 1 REG 2 REG 3 REG 1 1 OG 2 16 9 COMANDO TRASFERIMENTO DATI REG.2 REG. DI OUTPUT

MEMORIA DI DATI ST - 200 AREA DI DATI OGGETTI DI DATI REGISTRO DI IMMAGINE DEGLI INGRESSI (I) MEMORIA DI VARIABILI V REGISTRO DI IMMAGINE DELLE USCITE (Q) MERKER INTERNI (M) MERKER SPECIALI (SM) TEMPORIZZATORI (T) CONTATORI (C) INGRESSI ANALOGICI (AI) USCITE ANALOGICHE (AQ) ACCUMULATORI (AC) CONTATORI VELOCI (HC) AREA DI DATI OGGETTI DI DATI

REGISTRI DI IMMAGINE DI PROCESSO I/O MERKER INTERNI (flag) MERKER SPECIALI (di stato) TEMPORIZZATORI (contano gli incrementi di tempo) CONTATORI (contano ogni transizione da positiva a negativa) INGRESSI ED USCITE ANALOGICHE (convertono valori reali in valori digitali ACCUMULATORI (elementi di lettura/scrittura con funzioni di memoria CONTATORI VELOCI contano più velocemente di quanto il PLC possa leggere gli eventi ACCESSO ALLA MEMORIA DATI: per riferirsi ad un elemento nella memoria, occorre “indirizzarlo”. L’accesso è possibile con indirizzo in formato bit, byte, parole e doppia parole

Identificatori per l’accesso alle varie aree della memoria della CPU ST - 222

Accesso ad un bit di dati nella memoria della CPU Bit del byte, o bit 2 di 8 (da 0 a 7) Punto decimale, separa l’indirizzo byte dal numero di bit Indirizzo byte: byte 5 (quinto byte) Identificazione di area (I = ingresso)

COSTRUZIONE DI UN INDIRIZZO NELLA FORMA BYTE.BIT 1 2 3 4 5 6 7 MSB LSB I 5 . 2 L’area di memoria precede l’indirizzo del byte contenente il bit a cui si vuole accedere I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7

CAMPO DEGLI INDIRIZZI DELLE AREE DI MEMORIA DELLE CPU ST - 200 AREA DI MEMORIA CPU212 CPU214 INPUT OUTPUT MERKER INTERNI MERKER SPECIALI MEMORIA DI VARIABILI da I0.0 a I7.7 da Q0.0 a Q7.7 da M0.0 a M15.7 da V0.0 a V1023.7 da SM0.0 a SM45.7 da M0.0 a M31.7 da SM0.0 a SM85.7 da V0.0 a V4095.7

Intervalli di valori di un byte, di una parola,di una doppia parola Grandezza dati Campo numeri interi senza segno Formato decimale Formato esadecimale B (byte o 8 bit) da 0 a 255 da 0 a FF W (parola o 16 bit) da 0 a65535 da 0 a FFFF D (doppia parola o 32 bit) da – 2147783648 a +2147483647 da 80000000 a 7FFFFFFF I numeri reali o in virgola mobile sono rappresentati mediante numeri a 32 bit

Accesso allo stesso indirizzo in byte , parola e doppia parola VW100 VD100 VB101 V B 100 indirizzo del byte accesso ad un valore in formato byte Identificazione di area (memoria V) VB100 V W 100 accesso ad un valore in formato parola VB103 VB102 V D 100 accesso ad un valore in formato di doppia parola 31 15 7 8 16 23 24 Byte più significativo LSB MSB

REGISTRO DI STATO SMB0 Bit di stato Descrizione SM0.0 SM0.1 SM0.2 Questo bit è sempre attivo Questo bit viene è attivo solo nel primo ciclo di scansione. Viene usato per richiamare un sottoprogramma di inizializzazione SM0.1 Questo bit viene attivato per la durata di un ciclo se i dati a ritenzione sono andati persi. Può essere usato come M di errore SM0.2 Questo bit viene attivato per la durata di un ciclo se il modo operativo Run viene impostato da una condizione di accensione SM0.3 Questo bit provoca un impulso che rimane attivo 30 secondi e, per altri 30 secondi, disattivo (impulso di un minuto) SM0.4

REGISTRO DEI POTENZIOMETRI SMB28, SMB29 Memorizza il valore digitale che rappresenta la posizione del potenziometro 0 a bordo della CPU 222 SMB28 Memorizza il valore digitale che rappresenta la posizione del potenziometro 1 a bordo della CPU 224 SMB29 I valori derivati dai potenziometri analogici possono essere usati dal programma per aggiornare un temporizzatore, un valore di conteggio, un valore preimpostato o per impostare un valore limite. Si regolano con un piccolo giravite. I valori contenuti nel registro sono in formato byte; ne consegue che i valori dei potenziometri possono variare in un campo che parte da 0 ed arriva a 255

TIMER 1)

TIMER 2)

RICORRENDO AL SOLO TIMER CON RITARDO ALL’INSERZIONE E’ POSSIBILE RICOSTRUIRE TUTTE LE FUNZIONI DI TEMPORIZZAZIONE QUALI: RITARDO ALL’INSERZIONE DI UN’AZIONE I0.0 T1 IN 9s Q0.0 Q0.1 Lampada 1 Lampada 2 +24 COM L N I0.0 Q0.0 I0.0 Q0.1 PLC

2. RITARDO ALLA DISINSERZIONE DI UN’AZIONE Q0.0 Q0.1 MOTORE ON POMPA ON +24 COM L N I0.0 Q0.0 I0.0 Q0.1 25 s K1 K2 S0 1 2 3 AVVIO DEL MOTORE AVVIO DEL TIMER DOPO ARRESTO DEL MOTORE AVVIO DELLA POMPA PLC

ATTIVAZIONE DI UN’USCITA PER UN CERTO INTERVALLO Le due uscite si attivano contemporaneamente e successivamente una di esse va ad off dopo uno specifico intervallo di tempo I0.0 T1 IN 9s Q0.0 Q0.1 25 s 1 2 3 +24 COM L N I0.0 Q0.0 I0.0 Q0.1 K1 K2 S0 PLC

ESEMPI DI PROGRAMMAZIONE AND – OR - NOT

TON T32 RISOLUZIONE 1ms

TON T32 esempio 1

esempio 2

esempio 3

TON T34 RISOLUZIONE 10ms

FINE della I^ parte

CONTATORE IN UN PROCESSO INDUSTRIALE CONTATORI CONTATORE IN UN PROCESSO INDUSTRIALE FUNZIONE DI BASE C1 C1 I0.0 I0.0 C avanti conteggio I0.2 4 set C indietro I0.1 IN Reset I0.1 Reset C1 Q0.1

SOMMA DEI CONTEGGI DI DUE CONTATORI DISTINTI L’INDICATORE LUMINOSO (Q0.0) SI ATTIVA QUANDO 10 PEZZI DEL PRODOTTO A E 12 PEZZI DEL PRODOTTO B SONO PASSATI SU UN NASTRO. GLI INGRESSI DI CONTEGGIO SONO DISPOSITIVI DI PROSSIMITA’ I0.0 I0.1 C1 conteggio 10 set I0.7 IN Reset I0.0 I0.2 I0.1 C2 conteggio A 12 set I0.7 IN Reset I0.0 C1 C2 B I0.2 Q0.1

SEGNALAZIONE DEI PEZZI TOTALI SU UN NASTRO C1 C avanti C indietro Reset I0.1 I0.2 100 SET

AVVIO DI UN TIMER DOPO UN’OPERAZIONE DI CONTEGGIO Conta il passaggio di 10 pezzi 10 set I0.7 IN Reset C1 T1 Avvia il timer dopo aver contato 10 pezzi EN 30s C1 T1 Operazione di verniciatura (30s) Q0.1

ABBINAMENTI CONTATORI E TIMER INTERDIZIONE DEL CONTATORE IN FASE DI AVVIO DEL PROCESSO CONTEGGIO DEI PEZZI PASSATI IN UNA LINEA DI PRODUZIONE IN UN MINUTO I0.0 I0.0 T1 T1 EN EN Avvia il timer ad inizio ciclo Avvia il timer ad inizio ciclo 30s 60s C1 C1 T1 I0.1 I0.0 I0.1 T1 conteggio conteggio 10 set 100 set I0.7 I0.7 IN IN Reset Reset Inizia a contare dopo 30s Inizia a contare da inizio ciclo per 60s

CONTA IN AVANTI

CONTA INDIETRO 1)

CONTA INDIETRO 2)

CONTA IN AVANTI / INDIETRO

CONTATORE IN AVANTI

CONTATORE AVANTI INDIETRO

CONTATORE INDIETRO

MODELLO DIDATTICO

FINE della II^ parte

Corrispondenza contatti NA/NC e stato dell’informazione binaria NA azionato NA a riposo NC a riposo NC azionato CONTATTO STATO CONTATTO STATO PER IL PLC Azionato 1 NA NC A riposo

Affidabilità - Sicurezza - Disponibilità Capacità di realizzare una funzione richiesta in determinate condizioni di impiego e per un periodo di tempo definito Capacità di evitare la comparsa di anomalie e di ridurne gli effetti qualora si presentassero. Un sistema viene definito a sicurezza totale se la comparsa di anomalie non produce mai una situazione pericolosa Capacità a svolgere una funzione richiesta in un momento determinato e per un preciso intervallo di tempo (combinazione di affidabilità e logistica di manutenzione)

Guasti interni ad un sistema di comando passivo, se si traduce in un circuito di uscita aperto (non viene inviato alcun ordine agli attuatori) attivo, se si traduce in un circuito di uscita chiuso In un comando di azionamento, un guasto attivo provoca l’inserimento errato dell’azionamento stesso In un circuito di allarme, un guasto passivo impedisce la segnalazione di una situazione di pericolo (blocco della procedura di allarme)

Anomalie di funzionamento Relè – 90 casi su 100 - circuito aperto (circuito di comando fuori tensione) Transistor – 50 casi su 100 – circuito aperto o circuito chiuso Eventuali dispositivi esterni contro guasti attivi e passivi Controllo, tramite gli ingressi, della corretta esecuzione degli ordini richiesti dal programma: le uscite vengono controllate dal programma mediante una retroazione sugli ingressi

AVVIAMENTO DIRETTO DI UN MOTORE SCHEMA FUNZIONALE SCHEMA DI POTENZA W1 V1 U1 K1 M 3 ac RT L1 L2 L3 N S1

PLC M LOGICA CON PLC SCHEMA DI POTENZA L1 L2 L3 N K1 RT S1 W1 V1 U1 COM Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q04 S1 PLC

MARCIA E ARRESTO CON AUTORITENUTA SCHEMA FUNZIONALE SCHEMA DI POTENZA K1 S1 S2 W1 V1 U1 M 3 ac RT L1 L2 L3 N

PLC M LOGICA CON PLC SCHEMA DI POTENZA L1 L2 L3 N K1 RT S1 W1 S2 V1 U1 COM Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q04 S1 L1 L2 L3 N S2 PLC

MARCIA AVANTI – INDIETRO CON INTERBLOCCO ELETTRICO SCHEMA FUNZIONALE SCHEMA DI POTENZA M 3 ac RT K1 S1 S2 K2 L1 L2 L3

PLC LOGICA CON PLC SCHEMA ELETTRICO STOP START A START I TERMICA K1 220V 0V STOP START A TERMICA +24V I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 COM Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 K2 Q04 PLC START I

III^ PARTE ESERCIZIO 1) - CONVERTI IN KOP I SEGUENTI SCHEMI A RELE (marcia ad impulsi) DIAGRAMMA ELEMENTARE – A - DIAGRAMMA ELEMENTARE – B - STOP STOP IMPULSI IMPULSI START K1 START K1 KM KM KM KA KM

Costruisci uno schema ladder per la seguente sequenza: ESERCIZIO 2) Costruisci uno schema ladder per la seguente sequenza: Quando il selettore S1 si chiude, la bobina K1 viene attivata; Dopo l’attivazione della bobina K1, il selettore S2 può attivare la bobina K2; quando la bobina K2 viene alimentata, la bobina K3 va ad off

ESERCIZIO 3): costruisci una lista di comandi associati alla sequenza dello schema ladder in figura 1 2 3 4 5 K1 K4 K3 K2 S1 S3 S2 S4 FC1 FC2

ESERCIZIO 3): un pezzo viene posizionato su un nastro ESERCIZIO 3): un pezzo viene posizionato su un nastro. Il pezzo viene automaticamente trasportato lungo il nastro. A metà del nastro il pezzo passa attraverso due sponde di verniciatura. Lo spray è in funzione fintanto che il pezzo si trova tra le due sponde; nel frattempo il nastro non si ferma. Quando il pezzo raggiunge la fine del nastro, il nastro si arresta ed il pezzo è rimosso. Due sensori rilevano la presenza e la rimozione del pezzo NASTRO TUNNEL VERNICIATURA IL CICLO INIZIA QUI IL CICLO FINISCE QUI SENSORE DI POSIZIONE INIZIO VERNICIATURA

CICLO AUTOMATICO AVANTI – INDIETRO CON PAUSA PROGRAMMABILE PRIMA DELL’INVERSIONE PREDISP. PAUSA PAUSA Rot. DX INDIETRO Rot. SX AVANTI K1M TR1 S0 S1 S2 K2M TR4 Q0.0 Q0.1 TR1 TR2 TR3 TR4 t K1A TR2 K1M TR2 K2M TR3 TR2 K1M K2A TR4 K2M TR4 K2A

FASE PRELIMINARE PER LA COMPILAZIONE DEL PROGRAMMA

PROGRAMMA (1)

PROGRAMMA (2)

AVVIAMENTO STELLA TRIANGOLO W1 V1 U1 V2 U2 W2 K1 K3 K2 M 3 ac F1 RT

SCHEMA LOGICO DI COMANDO A RELE AVVIO AUTORITENUTA STELLA TIMER TRIANGOLO FERMO STELLA TRIANGOLO K1 K2 K3 H1 H2 H3 RT S1 S2 T1

COLLEGAMENTI ELETTRICI AL PLC K1 220V 0V STOP START TERMICA +24V I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 COM Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 K2 K3 Q04 PLC

PROGRAMMA

PROGRAMMA: variante con timer di ritardo