Introduzione ai PLCITIS Alessandro Volta SassuoloAnno Scolastico 2009/2010 Automazione Comando automaticoL'automazione di una qualsiasi operazione di un processo produttivo si consegue attraversoapparecchiaturedivariotipo,opportunamenteinterconnessetraloro, in modo tale da realizzare un comando automaticoUncomandoautomatico puesserepensatocomeun'entitcompostadatre parti, interconnesse tra loro nel modo illustrato dalla seguente figura: Blocco di elaborazioneHailcompitodicoordinaretutteleoperazioninecessarieallosvolgimentodelle operazioni richieste dal tipo di automazioneBlocco di attuazione (o di potenza/laoro!E'costituitodatutteleapparecchiaturechepermettonodiautomatizzareil sistemaBlocco di comunicazione (o di inter"accia!E' formato da tutti gli elementi che permettono lo scambio di informazioni tra i due blocchiprecedentiinquestobloccosipossonoidentificareidealmentedue interfacce di comunicazione da e verso il sistema da automatizzare:Inter"accia#/A(#leborazione/Attuazione!:consenteilflussodelle informazioni dall'unit di elaborazione agli attuatoriInter"acciaA/#(Attuazione/#laborazione!:consenteilflussodelle informazioni contrario al precedente, detto anche retroazione o feedback!Automazione Comando automatico "l funzionamento di un comando automatico coinvolge le seguenti fasi che si succedono ciclicamente:#ediantel'impiegodiopportunisensorisirilevanoglistatidel processo tali sensori costituiscono l' inter"accia A/#$ell'unit$dielaborazione%&cervello'delsistema(avviene l'elaborazioneditaliinformazioni%calcolimatematicie)ologici, decisioni sulle azioni da compiere ecc!("risultatiditaleelaborazioneproduconoopportunisegnali,detti se%nali di comando che in generale non agiscono direttamente sugli attuatori,mapassanoattraversounazionamento%inter"accia#/A( realizzato, ad esempio, con rel*, contattori, elettrovalvole ecc! Principio di funzionamento di un comando automatico Unit di elaborazione Tipologie costruttiveL'unitdielaborazionepuessererealizzataricorrendoadunadelleseguenti tecnologie costruttive:&neumatica ' (leodinamicaUtilizza valvole pneumatiche od oleodinamiche opportunamente collegate tra di loro#lettromeccanicaUtilizza rel* opportunamente collegati tra di loro %quadri elettrici a rel(#lettronicaUtilizza componenti elettronici e si basa su due diverse tipologie strutturali:)o%ica *ablata: *costituitadaschedeelettronicheappositamentecostruitepereseguire compiti specifici %quindi &modellate' sul sistema da controllare()o%ica pro%rammabileE'costituitadadispositiviprogrammabiliche,tramiteopportuna programmazionesoft+are,siadattanodivoltainvoltaalsistemada controllare il ,L- * l'esempio pi. significativo %ed utilizzato nella pratica( di questa tipologia! Confronto tra logica cablata e logica programmabile (elettroniche*aratteristic+e )o%ica cablata)o%ica pro%rammabile&)* &*&rezzo/asso /asso 0bbastanza alto,imensioni "isic+e#olto compatte #olto compatte0bbastanza compatteVelocit$ operatia#olto veloce 1eloce0bbastanza veloceInstallazione2empi elevati per progettazione e installazione3emplice da programmare e installareElevati tempi per la programmazione "nstallazione non sempre semplice-acilit$ di adattamento ai cambiamenti delle "unzioni#olto difficile #olto semplice ,iuttosto semplice.anutenzione 4ifficile3emplice, ci sono schede e)o moduli standard4ifficile !istema di controllo con PLC&)* (&ro%rammable )o%ic *ontrol!3istemaelettronicocheconsentedirealizzare,inmodomoltoflessibile,l'unitdi elaborazionediuncomandoautomaticoe,pi.ingenerale,diunqualunquecontrollo industriale! "l primo modello di ,L- fu costruito dalla MODICON nel 5676 per la GENERAL MOTORS !DRAMATIC DI"ISION#"l principio di funzionamento di un ,L- pu essere schematizzato dalla figura seguente:"sensoridicampoinvianoal ,L-isegnalicheriflettonola situazionedell'impiantosotto controllo"l,L-elaboratalisegnali medianteilpro%rammaso"t/are inserito al suo interno4ataleelaborazionescaturiscono ise%nalidicomandoche vengono inviati agli attuatori! !truttura di un PLC " #4alpuntodivistahard+areun,L-puessereschematizzatomedianteloschemaa blocchi della seguente figura:$elloschemaablocchisi possono distinguere:"lmodulo*&0,veroeproprio &cervello'delsistema %microprocessore(Lamemoria,suddivisain $e$oriadatie$e$oria %ro&ra$$a,echecontienetutte leinformazioniutilialla-,Uper poterlavorare%istruzionidi programma,variabilidiappoggio percalcolivari,statodegli ingressi, sistema operativo ecc!(L'inter"acciadiI/((analo%ica e/odi%itale!,dedicataal collegamentodel,L-conil sistema%sensori,pulsanti,rel*, attuatori ecc,(L'inter"accia di comunicazione1 che consente la comunicazione del ,L- verso altri dispositivi %,-, altri ,L- connessi in rete, unit di programmazione ecc!(L'alimentatore, che fornisce l'alimentazione a tutto il sistema, convertendo la tensione 0- %889 o :991( in una tensione continua normalmente di 8:1 !truttura di un PLC " $La CPUE' la &centrale operativa' del ,L-Ha il compito di coordinare tutte le operazioni del sistema:,ermezzodiappositeperiferiche%sensori(recepiscetuttele informazioni dall'esterno3volgeilprogrammaprevisto&utilizzando'lesuddette informazioni"nviaall'estreno,permezzodialtreperiferiche%attuatori(i risultati della precedente elaborazione$eimoderni,L-la-,U*ingenerecostituitadaunoopi. microcontrollori&dedicati',ossiacostruitiappositamenteperil,L- nel quale sono montati! !truttura di un PLC " %La memoria"n base alle funzioni che svolge pu essere suddivisa in:.emoria di sistema&-ontiene tutte le informazioni che servono per la gestione e il controllo del funzionamento della-,U%sistemaoperativoo&firm+are'(ingeneresiusalamemoria; card'(chenonhannobisogno dibatteriatamponee possonoesserefacilmenteduplicate e)o trasportate!.emoria dati&-ontieneirisultatitemporaneidelleelaborazioni%variabili(,icontenutideicontatori,dei temporizzatori,deirel*interniedeisingolibitcherappresentanolostatologicodegli ingressiedelleuscite%$e$oria'i$$a&ine(de&liI)O(!?uestamemoria*realizzatacon tecnologia;0#o=L03Henormalmente*accessibilesolodaprogramma:*tuttavia possibile,tramiteopportunefunzioni,forzarelo*tatode&liI)O perpotertestareilcorretto funzionamento dello stesso! !truttura di un PLC " 'I moduli di ingresso digitali"segnalidigitalidiingressosono*e&naliinten*ionediti%o'on)off'adognunodiessi vieneassegnataunivocamenteun'areadimemoriadel,L-incuivienetrasferita l'informazione &portata' dal segnale stesso!"segnalidigitaliprovenientidall'impianto%pulsanti,sensoridiprossimit,finecorsaecc!( sono collegati al ,L- attraverso appositi $oduli di in&re**o" valori di tensione pi. utilizzati sono +" per il li,ello ba**o -+ lo&ico. e /0 12 o 23" -DC.4 1+ 5 6+"0 11/" o 27+" -AC. per il li,ello alto -1 lo&ico. a seconda dei moduli impiegati!,ergarantireilfunzionamentosicurodel ,L-vienecreatouni*ola$ento&al,anico traicircuitiinternial,L-edidispositivi installati sull'impianto2aleisolamentovieneottenutomedianteun fotoacco%iatore%fotodiodo@fototransistor( chetrasmettel'informazionelogica provenientedall'impiantomedianteunfascio luminoso %vedi esempio in figura( !truttura di un PLC " (I moduli di uscita digitali" segnali digitali in uscita al ,L- debbono adatti al tipo di ingresso richiesto dal dispositivo da comandare %contattore, rel*, elettrovalvola, lampada di segnalazione ecc!(" pi. importanti tipi di uscite digitali dei quali possono essere dotati i moduli di un ,L- sono i seguenti:8*cite a rel: il ,L- comanda un rel* interno in grado di sopportare correnti di una certa entit%qualche0(ilrel*garantisceancheildisaccoppiamentogalvanicotra apparecchiatura e ,L-8*citeatran*i*tor-N9No9N9.:ingenereconnessiacollettoreapertopossono sopportarecorrentidiqualchecentinaiodim0inquestocasoildisaccoppiamento galvanico viene ottenuto con coppie fotodiodo A fototransistor come nel caso degli input digitali visti in precedenza8*cite a TRIAC: ,ossono lavorare solo con tensioni alternate %559 A 8891 0-(8*cite a MOS:ET -Rel *tatici.: ,ossono lavorare sia in continua che in alternata! !truttura di un PLC " )I moduli di ingresso e uscita analogici " *e&nali analo&ici sono segnali che variano nel tempo in $odo continuo %a differenza dei precedenti segnali di tipo &