Architetture e Programmazione di Controllori Industriali Programmable Logic Controller

UNIMORE: Architetture e Programmazione di Controllori Industriali

Struttura PLC

UNIVE UN ENSIS ET REGIENSIS II75 UNIMORE UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI MODENA E REGGIO EMILIA Architetture e Programmazione di Controllori Industriali Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Controller Struttura PLC Selettore RUN - STOP Morsetti di ingresso Morsetti di uscita Led di stato VIPAL CPU 115 DI 15:20-DC24V DI Add DI &xDC24V DO &DAY DO & C24V RUN X3 X4 X5 X6 9 STOP MRST PW SF FC MC Memory card DC24Y P1 P2 LL L+ M PE VIPA 115-6BL02AB Connettore di alimentazione Led ingressi Led uscite UNIMORE 04/12/2023 Architetture e Programmazione di Controllori Industriali 2 Connettore per Bus Guida DIN x1Programmable Logic Controller Struttura PLC

• Connettore Bus
• Il connettore per il collegamento al BUS dati esterni, nei modelli più recenti è un ethernet.
• Connettore alimentazione
• Lo standard di alimentazione di tutti i dispositivi industriali, è di 24 Volt in corrente continua.
• Led di stato
• Indica lo stato del PLC:
• se il programma è attivo o no;
• se ci sono errori di qualche genere.

UNIMORE 04/12/2023 Architetture e Programmazione di Controllori Industriali 3Programmable Logic Controller Struttura PLC

• Memory card
• Spesso è presente uno slot per memory card utilizzato per eseguire il salvataggio del programma o dei dati.
• Selettore RUN/STOP
• per spegnere o riavviare il programma.
• GUIDA DIN
• Per l'installazione fisica su quadri elettrici.

UNIMORE 04/12/2023 Architetture e Programmazione di Controllori Industriali 4Programmable Logic Controller Struttura PLC

. Morsetti e LES Input/Output

· Tutti i tipi di PLC hanno gli ingressi e uscite optoisolati, cioè separati elettricamente dalla parte logica.

• In aggiunta le uscite sono solite avere dei led per controllarne lo stato.

UNIMORE 04/12/2023 Architetture e Programmazione di Controllori Industriali 5Programmable Logic Controller Struttura PLC: Input

• Ingressi PNP
• forniscono corrente all'ingresso del PLC.
• Ingresso NPN:
• assorbono corrente dall'ingresso del PLC.
• PUSH-PULL
• assorbono o erogano corrente.
• Essendo optoisolati non c'è passaggio diretto di corrente tra gli ingressi e le altre parti del PLC.

UNIMORE 04/12/2023 Architetture e Programmazione di Controllori Industriali 6Programmable Logic Controller Struttura PLC: Input PNP, NPN e Push-Pull

INGRESSI PNP Alimentazioni differenti VCC 24 Vdc INGRESSO 1 SENSORE _1_1 24 Vdc CPU E PARTE LOGICA INGRESSO 2 SENSORE 2: GND differenti INGRESSI NPN Alimentazioni -differenti VCC 24 Vdc O 24 Vdc PUSH-PULL INGRESSO 1 SENSORE _1 __ CPU E PARTE LOGICA INGRESSO 2 SENSORE 2 ! GND differenti XC1 N.C. 1 INGRESSO 1 2 INGRESSO 2 3 INGRESSO 3 4 INGRESSO 3 4 INGRESSO 4 5 INGRESSO 5 6 INGRESSO 6 7 INGRESSO 7 8 INGRESSO 8 9 N.C. 10 24 Vdc 0 XC1 1 INGRESSO 1 2 INGRESSO 2 3 INGRESSO 4 5 INGRESSO 5 6 INGRESSO 6 7 INGRESSO 7 8 INGRESSO 8 9 10 UNIMORE 04/12/2023 Architetture e Programmazione di Controllori Industriali 7 24 VdcProgrammable Logic Controller Struttura PLC : Output

· Uscite PNP:

• erogano corrente verso il dispositivo esterno.
• Uscite NPN:
• assorbono corrente dal dispositivo esterno ed un'uscita .
• PUSH-PULL:
• erogano o assorbono corrente.

UNIMORE 04/12/2023 Architetture e Programmazione di Controllori Industriali 8Programmable Logic Controller Struttura PLC : Output

• Esistono PLC con uscite a relè
• Le uscite PNP, NPN e relè sono sempre comunque pensate per gestire basse correnti,
• max 1 A per quelle a relè;
• max 0,5 A per le PNP o NPN.

USCITE A RELE ' +24Vdc USCITA 1 USCITA 2 USCITA 3 USCITA 4 USCITA 5 USCITA 6 USCITA 7 USCITA 8 UNIMORE 04/12/2023 Architetture e Programmazione di Controllori Industriali 9Programmable Logic Controller Struttura PLC : Input e Output

• Ingressi e uscite sono organizzate in blocchi da 8 o 16, comunque multipli di 8.
• Sono corrispondenti a dei bit della memoria organizzata in byte o in word.

UNIMORE 04/12/2023 Architetture e Programmazione di Controllori Industriali 10Programmable Logic Controller Struttura PLC : Memoria

· La memoria di un PLC è suddivisa in blocchi a seconda del loro utilizzo:

· ingressi digitali ed analogici.

· uscite digitali ed analogiche.

• variabili ritentive.
• Variabili: organizzate in bit, byte, word e double word, area di lavoro.

UNIMORE 04/12/2023 Architetture e Programmazione di Controllori Industriali 11Programmable Logic Controller Struttura PLC : Memoria

· La memoria di un PLC è suddivisa in blocchi a seconda del loro utilizzo:

· blocchi funzionali (funzioni);

· blocchi dati;

· blocchi organizzativi (task);

• contatori;
• timer;

UNIMORE 04/12/2023 Architetture e Programmazione di Controllori Industriali 12Programmable Logic Controller Struttura PLC : Memoria, esempio

• Ingressi 1024 bit 128 Byte.
• Uscite 1024 bit 128 Byte.

· Variabili (area di lavoro) 8192 bit 1024 Byte . Contatori 256 a 16 bit 512 Byte. · Temporizzatori 256 a 16 bit 512 Byte

• Blocchi dati, e blocchi funzionali 4096 Byte.

UNIMORE 04/12/2023 Architetture e Programmazione di Controllori Industriali 13Programmable Logic Controller Struttura PLC : Memoria

Le capacità di memoria di un PLC viene in genere riportata come 2 valori:

· Area di Memoria (work memory) 16Kbyte.

• Area di Programma (load memory) 24Kbyte.
• é inoltre presente una memoria non volatile, contenente il firmware, che gestisce la scansione temporale dei blocchi di programma, e la relativa decodifica delle istruzioni scelte.

UNIMORE 04/12/2023 Architetture e Programmazione di Controllori Industriali 14Programmable Logic Controller Struttura PLC : Ciclo di scansione

• La durata del ciclo di scansione varia da 1 a 3msec.
• Non è possibile poter realizzare delle temporizzazioni inferiori alla durata del ciclo. nei comuni PLC la risoluzione dei timer è tipicamente di 10msec.

LETTURA INGRESSI MEMORIZZAZIONE STATO INGRESSI NELL'IMMAGINE DI PROCESSO ESECUZIONE DEL PROGRAMMA ELABORAZIONE MESSAGGI RICEVUTO DALL'INTERFACCIA DI COMUNICAZIONE AUTODIAGNOSI AGGIORNAMENTO DELL'IMMAGINE DI PROCESSO DELLE USCITE AGGIORNAMENTO DELLE USCITE UNIMORE 04/12/2023 Architetture e Programmazione di Controllori Industriali 15Programmable Logic Controller Struttura PLC : Vendor

· Allen Bradley · Simens · Omron · Schneider

• Mitsubishi

UNIMORE 04/12/2023 Architetture e Programmazione di Controllori Industriali 16Programmable Logic Controller Struttura PLC : Tipologie

· PLC Compatti: embedded control system

• Costruzione monolitica, senza possibilità di espansione.
• Singolo processore.
• Numero fisso di in e out.
• Ridotte capacità di movimento.

UNIMORE 04/12/2023 Architetture e Programmazione di Controllori Industriali 17Programmable Logic Controller Struttura PLC : Tipologie

· PLC Modulari: bus control system

• Costruzione modulare.
• Singolo o multiprocessore.
• Grandi capacità di in e out.
• Grandi capacità di movimentazione.

UNIMORE 04/12/2023 Architetture e Programmazione di Controllori Industriali 18Programmable Logic Controller Struttura PLC : Tipologie

• Soft-PLC:
• Il funzionamento su una macchina basata su sistema operativo Windows.
• La postazione è di fatto un PC, in cui l'operatore ha un HMI per interfacciarsi al programma.
• La Beckhoff ha lanciato una linea di soft PLC, l'utente può programmare la sua logica grazie a TwinCAT (The Windows Control and Automation Technology)

UNIMORE 04/12/2023 Architetture e Programmazione di Controllori Industriali 19Programmable Logic Controller Struttura PLC : Sviluppo applicazioni

. Per Sviluppo di applicazioni PLC si intente la specifica configurazione Hardware e il relativo software di controllo.

• Lo sviluppo è diviso nei seguenti passi:
• configurazione degli input e output, compresa l'installazione fisica.
• il design, la scrittura e il test del software di controllo.

UNIMORE 04/12/2023 Architetture e Programmazione di Controllori Industriali 20Programmable Logic Controller Struttura PLC : Programmazione del PLC

• Sviluppo del software all'interno del IDE.
• Compilazione e check dell'assenza degli errori. Conessione del PLC al PC tramite il suo BUS dati, (RS323, ethernet).
• Download del software sul PLC.
• Attivazione della modalità RUN.
• Controllo e debugging dell'applicazione, effettuata in linea sulla macchina.
• Scollegamento del PC con il PLC attivo.

UNIMORE 04/12/2023 Architetture e Programmazione di Controllori Industriali 21

Computer-Integrated Manufacturing

CIM

• Il CIM è una modalità di manufacturing che prevede di controllare l'intero processo produttivo mediante computer.
• Questa integrazione permette ai singoli processi di scambiarsi informazioni ottimizzando la produzione.
• Funzioni come:
• disegno dei macchinari,
• analisi dei dati di produzione,
• Contabilità,
• Inventari,
• reperimento delle materie prime, sono tutte collegate tra loro.

UNIMORE 04/12/2023 Architetture e Programmazione di Controllori Industriali 22