plc programmable logic controller con riferimento alle cpu siemens st – 200 ed al sw step 7...
TRANSCRIPT
PLCPROGRAMMABLE 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
ESEGUE IL PROGRAMMA
ELABORA I MESSAGGI
EFFETTUA AUTODIAGN.
AREA DI MEMORIA DELLE CPU ST - 200
RAM EEPROM
MEMORIA DI PARAMETRI
PROGRAMMA
MEMORIA DI DATI NON VOLATILE
MEMORIA DI PARAMETRI
PROGRAMMA
MEMORIA DI DATI NON VOLATILE
MEMORIA DI DATI
(Temporizzatori, contatori etc.)
SOFTWARE DI PROGRAMMAZIONENORMATIVA 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
ON
ON
OF
ON
ON
OF
OF
OF
ON
ON
ON
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
1
T
E
R
M.
I
N
P
U
T
11011000
REGISTRO DI INPUT 1
0111
REGISTRO DI INPUT 2
REGISTRO DI OUTPUT
…
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
…
OF
OF
OF
OF
ON
ON
ON
ON
OF
ON
REGISTRI IN MEMORIA
169
COMANDO TRASFERIMENTO DATI REG.2 REG. DI OUTPUT
0001110OG 2 0
101101
001110
100000
REG 2
REG 3 1
REG 1
1
0 0
0 1
MEMORIA DI DATI ST - 200
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
I 5 . 2Bit 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
I 5 . 2
L’area di memoria precede l’indirizzo del byte contenente il bit a cui si vuole accedere
01234567
MSB LSB
I0
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
CAMPO DEGLI INDIRIZZI DELLE AREE DI MEMORIADELLE 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 I0.0 a I7.7
da Q0.0 a Q7.7
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
B (byte o 8 bit)
W (parola o 16 bit)
D (doppia parola o 32 bit)
Formato decimale
da 0 a 255
da 0 a65535
Formato esadecimale
da 0 a FF
da 0 a FFFF
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
VB100
VB101VB100
V W 100
indirizzo del byte
accesso ad un valore in formato parola
Identificazione di area (memoria V)
VB103VB102
V D 100
indirizzo del byte
accesso ad un valore in formato di doppia parola
Identificazione di area (memoria V)
VB100
031
015
07
7815162324
8 7
Byte più significativo
Byte più significativo
Byte più significativo
LSBMSB
MSB LSB
LSBMSB
REGISTRO DI STATO SMB0
Descrizione
Questo bit è sempre attivo
Bit di stato
SM0.0
SM0.1
SM0.2
SM0.3
SM0.4
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
Questo bit viene attivato per la durata di un ciclo se il modo operativo Run viene impostato da una condizione di accensione
Questo bit viene è attivo solo nel primo ciclo di scansione. Viene usato per richiamare un sottoprogramma di inizializzazione
Questo bit provoca un impulso che rimane attivo 30 secondi e, per altri 30 secondi, disattivo (impulso di un minuto)
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)
1. 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
I0.0 T1
IN
9s
T1
Q0.0
Q0.1
IN
9s
Lampada 1
Lampada 2
+24 COM
L
N
I0.0 Q0.0
I0.0 Q0.1
PLC
2. RITARDO ALLA DISINSERZIONE DI UN’AZIONE
I0.0
I0.0 T1
IN
9s
T1
Q0.0
Q0.1
IN
9s
MOTORE ON
POMPA ON
+24 COM
L
N
I0.0 Q0.0
I0.0 Q0.1
I0.0
25 s
K1 K2
S0
1
2
3
1. AVVIO DEL MOTORE
2. AVVIO DEL TIMER DOPO ARRESTO DEL MOTORE
3. AVVIO DELLA POMPA
PLC
Q0.1
ATTIVAZIONE DI UN’USCITA PER UN CERTO INTERVALLOLe due uscite si attivano contemporaneamente e successivamente una di esse va ad off dopo uno specifico intervallo di tempo
I0.0
I0.0 T1
IN
9s
T1
Q0.0
Q0.1
IN
I0.0
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
CONTATORI
I0.0
I0.2
I0.1
C1
C avanti
C indietro
Reset
FUNZIONE DI BASE
IN
C1
conteggio
4 set
Reset
I0.0
I0.1
CONTATORE IN UN PROCESSO INDUSTRIALE
Q0.1
C1
CONTATORI SOMMA DEI CONTEGGI DI DUE CONTATORI DISTINTI
IN
C1
conteggio
10 set
Reset
I0.0
I0.7
Q0.1
C2
I0.1
IN
C2
conteggio
12 set
Reset
I0.0
I0.7
I0.2
I0.0 C1
B
A
I0.1
I0.2
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’
SEGNALAZIONE DEI PEZZI TOTALI SU UN NASTRO
I0.0
I0.0
I0.7
C1
C avanti
C indietro
Reset
I0.1
I0.2
100 SET
I0.1 I0.2
AVVIO DI UN TIMER DOPO UN’OPERAZIONE DI CONTEGGIO
IN
C1
conteggio
10 set
Reset
I0.0
I0.7
Q0.1
T1
T1
30s
C1
C1
EN
Conta il passaggio di 10 pezzi
Avvia il timer dopo aver contato 10 pezzi
Operazione di verniciatura (30s)
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
IN
C1
conteggio
10 set
Reset
I0.0
T1
30s
T1
EN
I0.7
I0.1
Avvia il timer ad inizio ciclo
Inizia a contare dopo 30s
IN
C1
conteggio
100 set
Reset
I0.0
T1
60s
I0.0
EN
I0.7
I0.1
Avvia il timer ad inizio ciclo
Inizia a contare da inizio ciclo per 60s
T1
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
0
1
1
NA
NC
A riposo
A riposo
0Azionato
Affidabilità - Sicurezza - DisponibilitàI. Capacità di realizzare una funzione richiesta in
determinate condizioni di impiego e per un periodo di tempo definito
II. 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
III. 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
M3 ac
RT
L1
L2
L3
N
S1
K1
S1
LOGICA CON PLC
L1
L2
L3
N
W1
V1
U1
K1
M3 ac
RT
+24V
I0.0
I0.1
I0.2
I0.3
COM
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.3
Q04
S1
PLC
SCHEMA DI POTENZA
MARCIA E ARRESTO CON AUTORITENUTA
K1
S1
S2 K1
W1
V1
U1
K1
M3 ac
RT
L1
L2
L3
N
S2
S1
SCHEMA FUNZIONALE SCHEMA DI POTENZA
SCHEMA DI POTENZALOGICA CON PLC
W1
V1
U1
K1
M3 ac
RT
+24V
I0.0
I0.1
I0.2
I0.3
COM
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.3
Q04
S1
L1
L2
L3
N
S2
PLC
MARCIA AVANTI – INDIETRO CON INTERBLOCCO ELETTRICO
M3 ac
RT
K1
RT
S1
S2 K1 K2
K2
K2 K1
K2
L1
L2
L3
K1
SCHEMA FUNZIONALE SCHEMA DI POTENZA
LOGICA CON PLC
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
Q0.3
K2
Q04PLC
START I
SCHEMA ELETTRICO
III^ PARTE ESERCIZIO 1) - CONVERTI IN KOP I SEGUENTI SCHEMI A RELE (marcia ad impulsi)
KM
STOP
START
KM
IMPULSI
KA
STOP
START
KM
IMPULSI
KM
K1 K1
DIAGRAMMA ELEMENTARE – A - DIAGRAMMA ELEMENTARE – B -
ESERCIZIO 2)
• Costruisci uno schema ladder per la seguente sequenza:
1. Quando il selettore S1 si chiude, la bobina K1 viene attivata;
2. Dopo l’attivazione della bobina K1, il selettore S2 può attivare la bobina K2;
3. 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
K1
S1
S3
S2
K1
K1 K3S4
FC1
FC2
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
Q0.0
Q0.1
TR1
TR2
TR3
TR4
t
K1A
TR2
K1M
K1A
K2A
TR4
K2M K2A
PREDISP. PAUSA
PAUSA Rot. DX
INDIETRO PREDISP. PAUSA
PAUSARot. SX
AVANTI
K1M TR1
S0
S1
S2
K2M
TR1
K1M
TR4
TR2 K2M TR3
TR3
TR2
K2M
K1M
TR4
K2A
FASE PRELIMINARE PER LA COMPILAZIONE DEL PROGRAMMA
PROGRAMMA (1)
PROGRAMMA (2)
AVVIAMENTO STELLA TRIANGOLO
L1
L2
L3
W1
V1
U1
V2
U2
W2
K1
K3 K2
M3 ac
F1
RT
SCHEMA LOGICO DI COMANDO A RELE
K1 K2 K3
H1 H2 H3
K1
RT
S1
S2 K1
T1
K1
K2 K3
T1
K3 K2
AVVIO AUTORITENUTA STELLA TIMER TRIANGOLO FERMO STELLA TRIANGOLO
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
Q0.3
K2 K3
Q04PLC
PROGRAMMA
PROGRAMMA: variante con timer di ritardo