ESEMPIO TRE: TRAPANO SEMPLICE

ESEMPIO TRE: TRAPANO SEMPLICE
Tecnica basata sulla macchina a stati
Il sistema da analizzare è costituito da un
trapano che deve effettuare un foro su un
pezzo posizionato alla base del sistema.
Il trapano è montato su un supporto che gli
permette di muoversi dall'alto verso il basso e
viceversa.
Il dispositivo è azionato da un pulsante
START che viene attivato dall'utente, quando
il pulsante viene premuto la punta del trapano
inizia a roteare (ROTATE & DOWN). Quando
la punta del trapano giunge nella posizione più
bassa indicata dal sensore (B) il pezzo è stato
completamente forato e il trapano può risalire
(UP) fino a fine corsa (rilevato dal sensore A).
Tecnica basata sulla macchina a stati
Trapano semplice
DEFINIZIONE DEGLI I/O:
Gli ingressi della parte di controllo (PLC) sono:
Il segnale START del pulsante utente,
il segnale A che indica la posizione alta del trapano,
il segnale B che indica la posizione più bassa del
trapano ovvero quando è stato effettuato il foro
Le uscite del PLC sono:
il segnale UP che determina l’azione di discesa
del trapano,
Il segnale ROTATE & DOWN per far girare verso
il basso la punta
Il segnale HOME mette il trapano in uno stato di
riposo.
Tecnica basata sulla macchina a stati
Trapano semplice
DEFINIZIONE DEGLI STATI:
Gli stati del sistema sono 3:
HOME
Il passaggio P1 da S1 a S2
START=1
avviene solo quando la variabile
d’ingresso START è a 1 (true)
ovvero quando si preme il pulsante
di avvio,
S1
P1
A=1
P3
ROTATE
& DOWN
S3
S2
S2 (azione associata: ROTATE
& DOWN) : In questo stato il
trapano scende verso il pezzo
facendo roteare la punta.
S1 (azione a riposo o HOME): E’ lo stato
iniziale del trapano. Verrà rappresentato
con una variabile locale S1 che è sempre
inizializzata ad 1 (true). In tale stato il
trapano è a riposo.
UP
P2
B=1
Il passaggio P2 dallo stato S2 allo stato S3
avviene quando la variabile d’ingresso B è
posta ad 1, ovvero quando il trapano si
trova nella posizione più bassa e quindi ha
effettuato il foro.
Il passaggio P3 che riporta allo
stato S1 avviene se la variabile di
ingresso A è posta pari ad 1 cioè
quando il trapano si trova nella
posizione più alta.
S3 (azione: UP) : In questo
stato il trapano risale perché
ha completato il foro sul
pezzo.
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Trapano semplice
INDIVIDUAZIONE DELLE VARIABILI NECESSARIE:
Avremo quindi le variabili di ingresso:
Start: variabile booleana di ingresso che aziona il sistema
A: Fine corsa A. Se il valore è 1 indica che il trapano si trova nella posizione più alta del
supporto.
B: Fine corsa B. Se il valore è 1 indica che il trapano si trova nella posizione più bassa del
supporto.
Avremo quindi le variabili di uscita (relative alle azioni):
Il segnale UP che agisce sull’azione di risalita del trapano,
Il segnale ROTATE & DOWN per roteare la punta e farla scendere
Il segnale HOME che mette a riposo il trapano,
Avremo anche delle variabili interne che identificano gli stati:
S1 (azione: riposo o HOME), S2 (azione: ROTATE & DOWN), S3 (azione: UP)
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Trapano semplice
IMPLEMENTAZIONE:
Il programma in Ladder in questo caso si compone di tre
porzioni:
Rappresentazione dell’attivazione di un nuovo stato a partire dallo
stato corrente a seguito di un determinato evento
HOME
S1
S1
P1
S2
S
S2
P2
S3
S
P3
S1
S
P1
P3
ROTATE
& DOWN
S3
S3
S2
UP
P2
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Trapano semplice
IMPLEMENTAZIONE:
Rappresentazione della disattivazione dello stato precedente a
causa dell’attivazione di un nuovo stato
HOME
S1
S2
P1
P3
S3
ROTATE
& DOWN
S1
S3
S2
UP
P2
S1
R
S2
R
S3
R
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Trapano semplice
IMPLEMENTAZIONE:
Rappresentazione delle azioni eseguite in ciascuno degli stati
HOME
S1
S1
P1
P3
ROTATE
& DOWN
S3
S2
UP
P2
Home
S2
Rotate & down
S3
Move up
Tecnica basata sulla macchina a stati
Trapano semplice
S1
P1
S2
S
S2
P2
S3
S
S3
P3
S1
S
S2
S1
R
S2
R
IMPLEMENTAZIONE:
Riassumendo:
HOME
S1
P1
P3
S3
ROTATE
& DOWN
S1
S3
S2
S1
S3
R
Home
UP
P2
Iniziamo ad implementare il ns sistema utilizzando i SW
della Siemens. Aprire il Simatic Manager e avviare la
procedura File > Assistente "Nuovo progetto".
S2
Rotate & down
S3
Move up
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IMPLEMENTAZIONE: INIZIALIZZAZIONE
Occorre inizializzare lo stato S1 a true per cui useremo a tale scopo l’oggetto funzionale OB 100
che viene eseguito durante l’accensione. Vediamo una breve carrellata di alcuni OB particolari:
OB VARIE TIPOLOGIE
Esistono alcuni OB che, se definiti, permettono di eseguire azioni in caso di eventi:
OB 82, Priorità 26: allarme diagnostica (es.cortocircuito unità di ingresso)
OB 85, Priorità 26: errore di esecuzione programma (es.OB non caricato)
OB 86, Priorità 26: guasto al telaio di montaggio
OB 87, Priorità 26: errore di comunicazione
OB 100, Warm Start
Nella CPU 314C-2DP è consentito il solo Avviamento Warm.
L'avviamento Warm diviene anche Cold, se non vi sono aree di memoria ritentive definite o utilizzate
(oppure se scarico completamente un programma e lo ricaricarico).
Quindi OB 100 viene eseguito all'avviamento Warm (nessun limite sulla durata). Può essere utilizzato per
l'inizializzazione di variabili. Per i Merker si utilizza il comando SET. La sintassi è SET = variabile (nome o
indirizzo). Quindi per il nostro esempio dobbiamo mettere :
SET
= "S1"
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CREAZIONE PROGETTO:
Selezionare OB1 e OB100, scegliere come linguaggio di programmazione KOP e indicare il nome del progetto
“TrapanoSemplice”.
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
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DEFINIZIONE SIMBOLI:
Si osservi che agli stati sono associati bit di Merker a partire da M 20.0.
Si potevano scegliere anche a partire dal MB 17.0. 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 inizialmente a true. Avendo assegnato agli
stati tali indirizzi (M 20.0 …) 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. (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
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IMPLEMENTAZIONE IN STEP 7:
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
S1
START=1
HOME
P1
A=1
P3
ROTATE
& DOWN
S3
S2
B=1
P2
UP
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IMPLEMENTAZIONE IN STEP 7:
RESET STATI PRECEDENTI
HOME
S1
START=1
P1
A=1
P3
ROTATE
& DOWN
S3
S2
P2
B=1
UP
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IMPLEMENTAZIONE IN STEP 7:
ATTIVAZIONE AZIONI
HOME
S1
START=1
P1
A=1
P3
S3
S2
ROTATE
& DOWN
P2
B=1
UP
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PREPARAZIONE 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).
• 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 (•).
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PREPARAZIONE SIMULAZIONE PROGETTO:
In PCLSIM selezionare Esegui > modo di scansione e verificare che compaia un pallino (•) accanto a Ciclo
continuo.
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.
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PREPARAZIONE SIMULAZIONE PROGETTO:
Selezionare il progetto in esame. Cliccando sulla
cartella del programma a destra vedremo l’icona dei
simboli che selezioniamo. Confermiamo cliccando
su OK
A questo punto occorre attivare «visualizza simboli» (1). Andando su una delle porte attive dove apparire il tooltip con il nome
del simbolo associato.
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SIMULAZIONE PROGETTO:
Per effettuare la simulazione occorre commutare la CPU in RUN facendo clic sulla casella RUN oppure RUN-P check.
Dall’immagine si osserva che quando la CPU va in RUN la variabile «S1" 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.
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SIMULAZIONE:
Visualizzare nel SIMATIC Manager
l’«online»
Carichiamo OB1 e OB100 utilizzando
uno dei 3 modi:
A
drag & drop dall’offline all’online
B
Menu «Sistema di destinazione»
voce «Carica»
C
Click sull’apposito bottone sulla
barra degli strumenti
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SIMULAZIONE:
Facciamo doppio click sull’icona OB1 nella finestra dell’online. Dovrebbe apparire:
Premiamo la combinazione Ctrl+F7 oppure selezioniamo il menu «Test» voce
«Controlla» per controllare lo stato degli ingressi e delle uscite durante la simulazione
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SIMULAZIONE:
Sovrapponiamo il simulatore con l’online e mandiamo in RUN (A) il plc.
(B) Si noti che le linee orizzontali in tensione risultano evidenziate in verde
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Trapano Semplice
TEST:
1) Stato iniziale dopo aver cliccato su RUN
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TEST:
2) Attiviamo il trapano premendo il pulsante «START»
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TEST:
3) Simuliamo il fondo corsa settando a true il sensore B
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TEST:
4) Simuliamo l’arrivo del trapano nella posizione più alta settando a true il
sensore A (dobbiamo prima mettere a false Start e B per evitare effetti
collaterali).
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Trapano Semplice
OSSERVAZIONE:
Nello step 4) quando dovevamo attivare il sensore A abbiamo dovuto
manualmente mettere a false Start e B. Questo perché i sensori non sono
effettivamente collegati con dei dispositivi reali ma sono stati simulati
mediante dei normali interruttori. La soluzione proposta fino a questo punto
è corretta nel caso i sensori generino dei semplici impulsi. Per correggere
gli effetti collaterali dovuti alla permanenza del segnale sugli interruttori
basta inserire all’inizio questo segmento:
Oppure in fondo al programma inseriamo dei segmenti che determino il reset di ogni
singolo sensore (simulando così l’impulso)