unita` ingressi - uscite

UNITA’ INGRESSI - USCITE
Queste unità sono dei dispositivi adatti a consentire il dialogo del PLC con il
gruppo di potenza.
La costruzione pratica di queste unità, che vengono generalmente chiamate
schede I/O, è effettuata sulla base dei segnali da scambiare che possono
essere: ON/OFF
oppure
ANALOGICI
Specifiche d’ingresso ON/OFF
Descrizione
Range tensione [Volt]
In corrente continua
In corrente alternata
Stato di ingresso
0-8
OFF (0)
9 - 15
Non si cambia
16 - 27
ON (1)
0 - 54
OFF (0)
55 - 93
Non si cambia
94 - 260
ON (1)
Il valore della tensione non è mai inferiore a 24 [Volt] per preservare i segnali
dall’influenza dei disturbi sempre presenti in ambito industriale (i cavi di
collegamento al PLC possono raggiungere la lunghezza di qualche decina di
metri)
SCHEDE DI INGRESSO ON/OFF
I segnali d’ingresso di tipo On/Off possono essere a seconda del tipo di
alimentazione dei sensori in corrente alternata o in continua.
I dispositivi che normalmente vengono collegati agli ingressi del PLC sono:
finecorsa pulsanti selettori contatti di relè
SCHEDE DI USCITA ON/OFF
I dispositivi da collegare alle uscite sono prevalentemente:
bobine di relè contattori elettrovalvole a solenoide
lampade di segnalazione
SCHEDE DI INGRESSO ANALOGICHE
L’automazione dei processi industriali non si limita al trattamento di soli segnali
logici di tipo On/Off, ma anche di grandezze fisiche quali:
temperatura, pressione, velocità, portata, …
Tali grandezze fisiche sono trasformate in grandezze elettriche per mezzo di
traduttori:
termocoppie, pressostati, encoder, flussostati,..
Le grandezze elettriche utilizzate sono la tensione (0-10[V]) e la corrente (0-20
[mA]).
Poiché un PLC opera solo con grandezze digitali, quando si deve acquisire
grandezze variabili con continuità
entro due limiti, bisogna ricorrere
alle schede d’ingresso analogiche
che traducono il segnale variabile
in un segnale digitale
comprensibile alla CPU del PLC.
La precisione della conversione dipende dal n° di b it della scheda A/D
Esempio: supponiamo di voler controllare la T° di un forno da 20 °C a 820 °C
con un ∆= 820-20= 800
N° bit scheda A/D
N° combinazioni
Precisione massim a
4
16 (24)
= 800/16 = 50 °C
8
256 (28)
= 800/256 = 3,125 °C
16
65.536 (216)
= 800/65.536 = 0,0122 °C
Appare evidente che una scheda con un n° di bit
maggiore avrà una sensibilità decisamente migliore, di
contro il costo sarà nettamente maggiore ed inoltre il
PLC dovrà gestire un n° di bit (memoria) maggiore.
Occorre sempre verificare la soluzione ottimale.
Esempio: supponiamo di voler controllare la T° di un forno da 20 °C a 820 °C e
dobbiamo avere una sensibilità di almeno 1 °C nel r ange da 550 °C a 650 °C.
Soluzione: il un ∆= 820-20= 800 °C
Volendo evitare di acquistare una
scheda A/D a 16 bit (perché costa
troppo) ci si può orientare verso
una scheda da 8 bit.
Si prevede di “destinare” 100 bit
alla sensibilità nel range (650550=100) e ai rimanenti {(28) = 256
-100 = 156)} 156 bit il resto del
campo da misurare e cioè { 800100=700} 700 °C.
La sensibilità sarà 700/156= 4,49
[°C]. Il “tutto” verrà gestito dal PLC
Siccome le schede A/D costano non poco, solitamente si usa un convertitore
A/D per diversi ingressi analogici. Questi vengono letti in successione grazie ad
un dispositivo chiamato multiplexer. Un clock scandisce i tempi di lettura in
sequenza degli ingressi e ogni valore, letto e digitalizzato, viene assegnato alla
propria locazione di memoria.
Si ricordi, a proposito dei tempi di ritardo di questo dispositivo, che la durata di
una scansione può essere dell’ordine di 5ms per una scheda a 4 ingressi.
Nell’esempio il
convertitore
dispone di 6 bit per
immagazzinare il
risultato come
numero intero.
Schema elettronico di un multiplexer a quattro ingressi
SCHEDE DI USCITA ANALOGICHE
Il PLC può dover gestire più uscite analogiche (per comandare, per esempio,
più motori a c.c. il cui n° giri varia in continuo agendo sulla frequenza di
alimentazione).
Anche in questo caso, per
non spendere troppo in
schede analogiche D/A, si
può prevedere un de
multiplexer.
Schema elettronico di un demultiplexer a quattro uscite