AUTOMAZIONE INDUSTRIALE
Docente: Stefano Vitturi
Ricercatore C.N.R.
Istituto di Elettronica e di Ingegneria
dell’Informazione e delle Telecomunicazioni
IEIIT - C.N.R.
Unità Staccata presso il Dipartimento di Ingegneria
dell’Informazione, Università di Padova
Via Gradenigo 6/B
Telefono 049.8277960 Fax 049.8277699
e-mail: [email protected]
1
Corso
AUTOMAZIONE INDUSTRIALE
Materiale didattico disponibile sul sito:
www.dei.unipd.it/corsi/autind
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Testi consigliati e per consultazione
• Appunti e dispense delle lezioni
• C. G. Cassandras, S. Lafortune:
Introduction to Discrete Event Systems
Kluwer Academic Publishers 1999
• A. Di Febbraro, A. Giua.
Sistemi ad Eventi Discreti
McGraw-Hill 2002.
3
CONTROLLORI LOGICI
PROGRAMMABILI (PLC)
4
CONTROLLORI LOGICI
PROGRAMMABILI (PLC)
• Struttura hardware
• Software
• Sistemi di interfaccia operatore
5
STRUTTURA HARDWARE
• CPU
• Sezione di ingresso\uscita
• Interfaccia con altri dispositivi
6
Interfaccia Seriale
Memoria
Unità Centrale
Alimentatore
Interfacce verso reti di comunicazione
Schede di ingresso/uscita
Interfaccia verso I/O distribuiti
Guida profilata
Schede di uscita digitali
Schede di ingresso digitali
Interfaccia I/O distribuiti
Guida profilata
Schede di ingresso analogiche
Schede di uscita analogiche
Schede speciali
Interfaccia I/O distribuiti
Guida profilata
7
SOFTWARE
• Sistema di sviluppo
• Supporto fisico
• Linguaggi di programmazione
8
LINGUAGGI DI
PROGRAMMAZIONE
• Schema a contatti
• Schema funzionale
• Lista di istruzioni
• Linguaggi di alto livello
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Sequential Flow Chart
Linguaggio a contatti
E 5.1
E 5.2
A 1.0
S1
E 5.3
Transizione
T1
Step
T6
Rami simultanei
S2
T2
Schema funzionale
E 5.1
Rami alternativi
S3
S7
&
E 5.2
T3
T7
> =1
E 5.3
S4
A 1.0
T9
S8
T10
T8
T4
S5
S10
S9
Lista di istruzioni
T5
U E 5.1
U E 5.2
ON E 5.3
= A 1.0
S6
T6
S2
Salto
10
PERCHE’ USARE UN PLC
• Per sostituire logiche cablate con logiche
programmabili
• Per sostituire l’operatore umano nelle
funzioni di routine
• Per migliorare la qualità delle operazioni di
routine
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PLC o PC
• Un PC è un dispositivo “general purpose” che può essere
usato per l’automazione di impianti in sostituzione di un
PLC
• TUTTAVIA:
– Un PC non ha la robustezza elettro/meccanica che
spesso è necessaria
– La sezione di ingresso/uscita deve essere realizzata ad
hoc, spesso con schede di produttori diversi
– Ci possono essere problemi di compatibilità
hardware/software
– L’uso di un PC richiede programmatori esperti
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Funzionamento
•
•
•
•
Ciclo di programma
Tempo di ciclo
Tempo di reazione
Banda passante
13
Tipi di ciclo
•
•
•
•
Sincrono in ingresso - Sincrono in uscita
Asincrono in ingresso - Sincrono in uscita
Sincrono in ingresso - Asincrono in uscita
Asincrono in ingresso - Asincrono in uscita
14
Sistema Operativo
•
•
•
•
•
Controllo del ciclo di funzionamento
Gestione della sezione di ingresso/uscita
Gestione degli interrupt
Funzioni diagnostiche
Funzioni ausiliarie
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TABELLA DI
CORRISPONDENZA
BLOCCO
INDIRIZZO
BLOCCO 1
C007
BLOCCO 2
2112
....
BLOCCO K
AFF0
....
BLOCCO N
7351
BLOCCO
PRINCIPALE
BEGIN
JMP BLOCCO 1
JMP BLOCCO 2
....
.....
.....
JMP BLOCCO N
END
rich
iest
a in
diriz
zo b
l
cco 1
zo blo
indiriz
K
M
st a
hie
ric
BLOCCO K
AFF0
STATEMENT
STATEMENT
....
....
....
STATEMENT
cc
ok
....
......
........
.....
ROUTINE 2
k
1
2
in
di
riz
zo
STATEMENT
STATEMENT
....
JMP BLOCCO
....
STATEMENT
z
iriz
ind
lo
ob
ADDRESS
bl
oc
co
BLOCCO 1
C007
occ
o1
i_read
.......
.......
.....
.....
....
......
........
.....
......
......
ROUTINE X
....
......
........
.....
1
2
SISTEMA OPERATIVO
L
MEMORIA DI SISTEMA
MEMORIA DI PROGRAMMA
16
Sezione di Ingresso/Uscita
Continua
5V
24 V
110 V
Alternata
240 V
Tensione
Segnali digitali
Contatti di relè
Tensione
0-10 V
± 10 V
Segnali analogici
Corrente
0-10 mA
± 10 mA
4-20 mA
Schede con 4, 8, 16, 32 segnali
Riferimenti per gruppi di segnali
17
Schede speciali
• Sgravano la CPU dalla gestione di segnali
“particolari”:
–
–
–
–
Termocoppie
Pt100
Misure di pressione
Contatori veloci (encoder)
18
Isolamento Galvanico
• Separazione elettrica tra elettronica di
elaborazione e campo
• Schede digitali:
¾optoisolatori, relè
• Schede analogiche:
¾trasformatori di isolamento, amplificatori di
isolamento, otpoisolatori (su segnali digitali)
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ALLA CPU
CONTROLLORE
PROGRAMMABILE
CAMPO
INGRESSO DIGITALE IN TENSIONE NON ISOLATO
ALLA CPU
CONTROLLORE
PROGRAMMABILE
CAMPO
INGRESSO DIGITALE IN TENSIONE ISOLATO
ALLA CPU
BOBINA
DEL
RELE'
CONTROLLORE
PROGRAMMABILE
INGRESSO DIGITALE A CONTATTO DI RELE'
CAMPO
20
DALLA CPU
CONTROLLORE
PROGRAMMABILE
CAMPO
USCITA DIGITALE IN TENSIONE NON ISOLATA
DALLA CPU
CONTROLLORE
PROGRAMMABILE
CAMPO
USCITA DIGITALE IN TENSIONE ISOLATA
DALLA
CPU
BOBINA
DEL
RELE'
CONTROLLORE
PROGRAMMABILE
USCITA DIGITALE A CONTATTO DI RELE'
CAMPO
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ISOLAMENTO GALVANICO
SEGNALE 1
INGRESSO 1
RIFERIMENTO SEGNALE 1
INGRESSO 2
CIRCOLAZIONE DI
CORRENTE
NEL LOOP DI MASSA
V0
E0
DIFFERENZA DI
POTENZIALE TRA
I RIFERIMENTI
SEGNALE 3
INGRESSO 3
V0
RIFERIMENTO SEGNALE 3
INGRESSO 4
RIFERIMENTO
SCHEDA DI INGRESSO DEL CONTROLLORE PROGRAMMABILE
(QUATTRO INGRESSI ISOLATI IN UN UNICO GRUPPO)
A)
ISOLAMENTO GALVANICO
SEGNALE 1
INGRESSO 1
INGRESSO 2
RIFERIMENTO SEGNALE 1
NON C'E' CIRCOLAZIONE DI CORRENTE
PERCHE' L'ISOLAMENTO GALVANICO
TRA GLI INGRESSI IMPEDISCE CHE SI
FORMI UN LOOP DI MASSA
V0
E
0
DIFFERENZA DI
POTENZIALE TRA
I RIFERIMENTI
SEGNALE 3
INGRESSO 3
RIFERIMENTO SEGNALE 3
V0
INGRESSO 4
SCHEDA DI INGRESSO DEL CONTROLLORE PROGRAMMABILE
(QUATTRO INGRESSI ISOLATI SINGOLARMENTE)
B)
22
