Introduzione ai PLC

Tipologie di Controlli in Ambito Industriale
 Monitoraggio. Algoritmi di supervisione, capaci di
individuare condizioni di funzionamento anomalo, di
memorizzare ed analizzare la storia del processo.
 Sequenziamento. Passi di lavorazione sequenziali e
ciclici (manufacturing)
Home
Stato sensori
Comandi
attuatori
Tipologie di Controlli in Ambito Industriale
 Controllo a Ciclo Chiuso. (Process Control)
Riferimento
errore
Strategia di
controllo
Attuatori
Sensori
Rispetto al Sequencing:
dinamiche più spinte
frequenze di campionamento di più elevate
elevato numero di I/O.
Processo
Dispositivi di Controllo Classici
 Monitoraggio: utilizzo di display, di indicatori
analogici, di segnalatori di allarme e logica digitale
 Sequenziamento: utilizzo di sistemi basati su relay,
logica digitale, timers, contatori
 Controllo a Ciclo Chiuso: sistemi di controllori
(PID) basati su amplificatori DC o su sistemi
pneumatici (ambiente esplosivi)
Dispositivi di Controllo basati su Elaboratori
 Vantaggio dell'uso di Elaboratori
 Flessibilità, Riusabilità, Costo
 Limiti dell'uso di computer tradizionali (PC)
 Schedulazione real-time (esigenze temporali dell'ordine
del ms)
 Ambiente industriale ostile all’uomo: range di temperatura
molto ampio, sporcizia, polvere (1)
 Presenza di forti campi elettromagnetici, disturbi
elettrici(1)
 Alimentazione soggetta a forti variazioni di tensione o
corrente (1)
 Flusso informativo I/O: Tipologia (A/D), Quantità, Livelli
di Tensione particolari (0-24 V digitale, 0-10 V analogico,
4-20 mA-analogico)
 Continua…….
Dispositivi di Controllo basati su Elaboratori
 Calcolo non orientato al bit
 Necessità di ripristinare lo stato corrente immediatamente
alla riaccensione dopo la mancanza di alimentazione
(problemi relativi a Sistema operativo, stato dei registri e
variabili)
 Linguaggi di programmazione molto lontani dai sistemi
basati su relay
 Monitoring on-line
 Vantaggio dell'uso di PLC
 possiede tutte le caratteristiche precedenti
Programmable Logic Controller
Central Processor +
RAM/ROM
Moduli fondamentali:
• Armadio. Assicura connessione meccanica,
collegamento elettrico, messa a terra.
• Modulo Processore + Memoria:
– Processore: è possibile utilizzare microprocessori
comuni o appositamente orientati alla gestione
dei singoli bits.
– Memoria distinta in:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Area S.O. (ROM/EEPROM/Flash Memory)
Area Parametri (ROM/EEPROM/Flash Memory)
I/O (RAM)
Area Programmi Utente (EEPROM/Flash Memory)
Area di Lavoro (RAM e/o EEPROM/Flash
Memory)
Area Dati Utente (RAM e/o EEPROM/Flash
Memory)
Area per Timers e Contatori (RAM e/o
EEPROM/Flash Memory)
RAM può essere alimentata con batterie tampone
RAM limitata a centinaia di Kbytes
Programmable Logic Controller
 Moduli I/O
 Analogici/Digitali
 Valori di ON/OFF Digitali: 0-24V (raramente 0-5V TTL)
 Valori dei segnali Analogici trattati: 5V, 10V, 0-5V, 4-20mA in
continua
 Isolamento galvanico tramite fotoaccoppiatori o trasformatori
per proteggere il PLC da impulsi di tensione
 Indirizzamento dei moduli I/O basato sulla loro posizione
nell'armadio
 Terminale di Programmazione
 Tramite terminali a tastiera (per piccoli programmi)
 Tramite PC. Programmazione off-line e supervisione on-line.
Esempio di Programmable Logic Controller
Saia Burgess - PCD1
Esempio di Programmable Logic Controller
Siemens S7
Program Scan
Principi di Funzionamento di un PLC
Lettura degli ingressi
Copia Ingressi
in RAM
Programma
Uso della RAM
in
accordo al
programma
Aggiornamento delle
Uscite
Copia dalla
RAM verso le
Uscite
 Program Scan: tipicamente 2-3 ms per Kbyte di programma
Limiti Imposti dal Funzionamento PLC
 Limite sul periodo dei segnali di input: Teorema di
Shannon
 se f è la frequenza di variazione, essa deve essere minore o
uguale a 1/(2•durata del Program Scan)
 Esempio: se la durata del Program Scan è 40 ms, allora la
massima frequenza del segnale di input può essere
1/(0.08)=12.5 Hz.
Limiti Imposti dal Funzionamento PLC
 Ritardi Casuali tra dati di ingresso e uscita del
programma