Lezione 3 - mOve - Università degli studi di Bergamo

Corso di Automazione industriale
Lezione 3
PLC - Ladder
Università degli Studi di Bergamo, Automazione Industriale, A.A. 2014/2015, A. L. Cologni
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Idea base
Il Ladder è un linguaggio a contatti: tra i due montanti si
costituiscono le linee (rung) composte da diversi elementi
Questo linguaggio nasce dall’implementazione in logica
cablata: attraverso il passaggio di elettricità (definita
attraverso delle condizioni degli input) dal montante di
sinistra verso quello di destra avviene il settaggio degli output
del controllo
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Regole base
1.La corrente può fluire soltanto da sinistra verso destra
2.I rung vengono esplorati dal PLC dal primo in alto all’ultimo
in basso. Di conseguenza l’ordine dei rung è rilevante.
3.La sincronizzazione delle variabili del programma con
ingressi e uscite avviene in questo modo:
1.Lettura ingressi
2.Esecuzione di tutti i rung
3.Aggiornamento uscite
4.Riavvio operazioni
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Elementi del linguaggio Ladder
Contatto
𝑉𝑎𝑟𝐼𝑛
Il contatto è un elemento che porta continuità sul lato destro.
Esso è associato ad una variabile (in questo caso 𝑉𝑎𝑟𝐼𝑛).
Normalmente questo elemento è connesso al montante
sinistro.
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Elementi del linguaggio Ladder
Contatti normalmente aperti – normalmente chiusi
Normalmente aperto
𝑉𝑎𝑟𝐼𝑛
Normalmente chiuso
𝑉𝑎𝑟𝐼𝑛
Il contatto normalmente aperto porta continuità sul lato
destro se il valore di 𝑉𝑎𝑟𝐼𝑛 è 1.
Nella sua versione normalmente chiusa porta continuità se
𝑉𝑎𝑟𝐼𝑛 assume valore 0.
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Elementi del linguaggio Ladder
Contatti a riconoscimento di fronte
Fronte positivo
Fronte negativo
𝑉𝑎𝑟𝐼𝑛
𝑉𝑎𝑟𝐼𝑛
P
N
Il contatto porta continuità a destra solo per il ciclo in cui è
presente un passaggio di fronte di 𝑉𝑎𝑟𝐼𝑛 (da 0 a 1 per i
contatti P, da 1 a 0 per i contatti N)
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Elementi del linguaggio Ladder
Bobina
𝑉𝑎𝑟𝑂𝑢𝑡
La bobina è l’elemento terminale di un’istruzione.
Normalmente questo elemento è connesso al montante
destro e abilita 𝑉𝑎𝑟𝑂𝑢𝑡 in caso di continuità sul pin sinistro
dello stesso.
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Esempio
Esempio contatti + bobine
𝑈=𝐴
𝐴
𝑈
𝑈 =𝐴+𝐵
𝐴
𝑈
𝐵
𝑈 =𝐴∙𝐵
𝐴
𝐵
𝑈
N.B.: in generale trascuriamo nella
parte teorica la dichiarazione delle
variabili, che invece, viene
mostrata nei progetti d’esempio.
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Elementi del linguaggio Ladder
Bobine latch - unlatch
Bobina latch
Bobina unlatch
𝑉𝑎𝑟𝑂𝑢𝑡
𝑉𝑎𝑟𝑂𝑢𝑡
L
U
La bobina latch attiva 𝑉𝑎𝑟𝑂𝑢𝑡 se c’è continuità alla sua
sinistra e lo mantiene attivato anche se viene a mancare (si
disabilita solo se una bobina unlatch comanda 𝑉𝑎𝑟𝑂𝑢𝑡)
N.B.: In Automation Studio si chiamano Set - Reset
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Esempio
Esempio contatti + bobine latch - unlatch
Sviluppare un software che simuli il comportamento di un
flip-flop set-reset
S
R
U
0
0
Uold
0
1
0
1
0
1
1
1
-
𝑆
𝑅
𝑈
L
𝑆
𝑅
𝑈
U
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Elementi del linguaggio Ladder
Temporizzatore
T
𝑁𝑜𝑚𝑒𝑇𝑒𝑚𝑝
𝐷𝑢𝑟𝑎𝑡𝑎
Il temporizzatore è un elemento che esegue una verifica di
durata a partire dall’istante in cui vi è continuità sull’ingresso
sinistro. Al raggiungimento del valore 𝐷𝑢𝑟𝑎𝑡𝑎, 𝑁𝑜𝑚𝑒𝑇𝑒𝑚𝑝
viene settata ad 1. In caso di mancanza di continuità a sinistra
il timer viene resettato (e 𝑁𝑜𝑚𝑒𝑇𝑒𝑚𝑝 settato a 0)
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Elementi del linguaggio Ladder
Temporizzatore a ritenuta
Bobina reset
𝑁𝑜𝑚𝑒𝑇𝑒𝑚𝑝
TR
𝑁𝑜𝑚𝑒𝑇𝑒𝑚𝑝
𝐷𝑢𝑟𝑎𝑡𝑎
RES
Il temporizzatore a ritenuta è analogo al temporizzatore
normale. L’unica differenza è che, in caso di mancata
continuità a sinistra, l’accumulatore non viene resettato ma
mantenuto fisso al valora raggiunto in precedenza. Il reset di
questo temporizzatore è fatto attraverso la bobina a destra
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Esempio
Esempio temporizzatori
Sviluppare un software che attivi l’elettrovalvola U se il
sensore troppo-pieno S resta attivo per più di 10 s e la
mantiene attivata per 30 s
Soluzione 1
Ragioniamo sulla soluzione:
𝑆
𝑈
T
L
𝑇𝑖𝑚𝑒𝑟𝑂𝑁
se S resta alto per più di 40 s
10
Cosa succede?
𝑈
𝑈
T
«Vince» l’ultima istruzione
𝑇𝑖𝑚𝑒𝑟𝑂𝐹𝐹
U
30
 U disabilitato
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Esempio
Esempio temporizzatori
Sviluppare un software che attivi l’elettrovalvola U se il
sensore troppo-pieno S resta attivo per più di 10 s e lo
mantiene attivato per 30 s
Soluzione 2
In questo caso:
𝑆
𝑈
𝑈
T
L
𝑇𝑖𝑚𝑒𝑟𝑂𝑁
Se S resta alto U, dopo 30 s di
10
attivazione si disabilita e riparte
𝑈
𝑈
T
il conteggio di TimerON
𝑇𝑖𝑚𝑒𝑟𝑂𝐹𝐹
U
30
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Elementi del linguaggio Ladder
Contatori
Contatore
CU
𝑁𝑜𝑚𝑒𝐶𝑜𝑛𝑡
𝐹𝑟𝑜𝑛𝑡𝑖𝐷𝑎𝐶𝑜𝑛𝑡
Contatore a ritenuta
CUR
𝑁𝑜𝑚𝑒𝐶𝑜𝑛𝑡
𝐹𝑟𝑜𝑛𝑡𝑖𝐷𝑎𝐶𝑜𝑛𝑡
Il contatore è l’elemento che consente di contare i fronti di
salita dell’ingresso fino al raggiungimento di 𝐹𝑟𝑜𝑛𝑡𝑖𝐷𝑎𝐶𝑜𝑛𝑡,
dopo di che viene attivata l’uscita.
Per quello a ritenuta (valgono le proprietà definite per il
temporizzatore a ritenuta, compreso il reset)
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Elementi del linguaggio Ladder
Contatori a decremento
Contatore a decremento
CD
𝑁𝑜𝑚𝑒𝐶𝑜𝑛𝑡
𝐹𝑟𝑜𝑛𝑡𝑖𝐷𝑎𝐶𝑜𝑛𝑡
Contatore a decremento a ritenuta
CDR
𝑁𝑜𝑚𝑒𝐶𝑜𝑛𝑡
𝐹𝑟𝑜𝑛𝑡𝑖𝐷𝑎𝐶𝑜𝑛𝑡
Il contatore a decremento inizia a contare da 𝐹𝑟𝑜𝑛𝑡𝑖𝐷𝑎𝐶𝑜𝑛𝑡
fino a raggiungere 0; al raggiungimento del valore 0 attiva
l’uscita.
N.B.: in alcuni framework esistono anche contatori U-D
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Esempio
Esempio contatori
Sviluppare un software che avvisa il passaggio del decimo
cliente, utilizzando una fotocellula sull’ingresso
𝐹𝑖𝑛
CU
𝐶𝑜𝑛𝑡10
10
𝐷𝑒𝑐𝑖𝑚𝑜
L
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Istruzioni di controllo del flusso
Salto ad etichetta
Si spiega meglio con un esempio
𝐴
𝑇ℎ𝑒𝑛
JMP
𝐶
if(A) {
𝑈
𝐸𝑛𝑑𝐼𝑓
U = B;
𝑇ℎ𝑒𝑛
}
else {
JMP
LBL
𝐵
𝑈
U = C;
}
𝐸𝑛𝑑𝐼𝑓
LBL
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Istruzioni di controllo del flusso
Salto a subroutine
𝐿𝑎𝑏𝑒𝑙
JSR
.
.
.
𝐿𝑎𝑏𝑒𝑙
JSR
𝐿𝑎𝑏𝑒𝑙
.
.
.
SBR
Subroutine
RET
N.B.: in Automation Studio
non è presente questo tipo
di salti
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Istruzioni aritmetico - logiche
Operazioni aritmetiche / logiche
Se al blocco giunge corrente
le variabili 𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑛𝑑𝑜1 e 𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑛𝑑𝑜2
vengono sommate e il risultato viene
posto nella variabile 𝑅𝑖𝑠𝑢𝑙𝑡𝑎𝑡𝑜
ADD
𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑛𝑑𝑜1
𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑛𝑑𝑜2
𝑅𝑖𝑠𝑢𝑙𝑡𝑎𝑡𝑜
Oltre ad ADD esistono: SUB, MUL, DIV, AND, OR, ecc…
N.B.: Alcuni PLC consentono di trattare solo numeri interi,
altri anche numeri reali, il tipo è definito nel file .var
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Istruzioni di comparazione
Operazioni di confronto
Se al blocco giunge corrente
le variabili 𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑛𝑑𝑜1 e 𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑛𝑑𝑜2
vengono confrontate, se 𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑛𝑑𝑜1
> 𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑛𝑑𝑜2 allora si abilita la continuità
a destra
GRT
𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑛𝑑𝑜1
𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑛𝑑𝑜2
Oltre ad GRT esistono: EQU, NEQ, GEQ, LEQ, LES, ecc…
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Esempio
Operazioni «non booleane»
Sviluppare un software che, ricevendo in ingresso un segnale
analogico a 10 bit (0 ÷ 1024), scali il segnale con offset 512 e
gain 10/512 e alzi un flag di allarme se la misura, in modulo,
supera il valore 5.
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Istruzioni aggiuntive
Istruzioni / blocchi aggiuntivi
• MOVE  Setta il valore di una variabile non booleana
• ADR  Restituisce l’indirizzo di una variabile
• SIZEOF  Restituisce la dimensione di una variabile in byte
• PID  Consente di integrare un controllore modulante PID
•…
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