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AUTOMAZIONE INDUSTRIALE

Docente: Stefano VitturiRicercatore 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 PadovaVia Gradenigo 6/B

Telefono 049.8277960 Fax 049.8277699e-mail: vitturi@dei.unipd.it

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CorsoAUTOMAZIONE 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 SystemsKluwer Academic Publishers 1999

• A. Di Febbraro, A. Giua. Sistemi ad Eventi DiscretiMcGraw-Hill 2002.

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CONTROLLORI LOGICI PROGRAMMABILI (PLC)

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CONTROLLORI LOGICI PROGRAMMABILI (PLC)

• Struttura hardware

• Software

• Sistemi di interfaccia operatore

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STRUTTURA HARDWARE

• CPU

• Sezione di ingresso\uscita

• Interfaccia con altri dispositivi

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Interfaccia verso I/O distribuiti

Unità Centrale

Interfaccia SerialeInterfacce verso reti di comunicazioneMemoria

Schede di ingresso/uscita

Guida profilata

Alimentatore

Guida profilata

Schede di ingresso digitali

Schede di uscita digitali

Interfaccia I/O distribuiti

Guida profilata

Schede di ingresso analogiche

Schede di uscita analogiche

Schede specialiInterfaccia I/O distribuiti

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SOFTWARE

• Sistema di sviluppo

• Supporto fisico

• Linguaggi di programmazione

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LINGUAGGI DI PROGRAMMAZIONE

• Schema a contatti

• Schema funzionale

• Lista di istruzioni

• Linguaggi di alto livello

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Lista di istruzioni

Schema funzionale

U E 5.1U E 5.2ON E 5.3= A 1.0

E 5.1

E 5.2

E 5.3 A 1.0

Linguaggio a contatti

E 5.1 E 5.2 A 1.0

E 5.3

Sequential Flow Chart

S1

T1

T6

T2

T3 T7

T4 T8

T9

T10

T5

T6

S2

S6

S5 S9

S2

S3

S4

S7

S8 S10> =1

Rami simultanei

Rami alternativi

Step

Transizione

&

Salto

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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

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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

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Sistema Operativo

• Controllo del ciclo di funzionamento• Gestione della sezione di ingresso/uscita• Gestione degli interrupt• Funzioni diagnostiche • Funzioni ausiliarie

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BEGINJMP BLOCCO 1JMP BLOCCO 2..............JMP BLOCCO NEND

STATEMENT 1STATEMENT 2....JMP BLOCCO K....STATEMENT M

BLOCCO PRINCIPALE

BLOCCO 1

SISTEMA OPERATIVO

STATEMENT 1STATEMENT 2............STATEMENT L

BLOCCO K

BLOCCO 1 C007BLOCCO 2 2112....BLOCCO K AFF0....BLOCCO N 7351

TABELLA DICORRISPONDENZA

C007

AFF0

....

......

........

.....

ADDRESS

....

......

........

.....

......

......

ROUTINE 2

i_read

.......

.......

.....

..... .......................

ROUTINE X

MEMORIA DI SISTEMA

MEMORIA DI PROGRAMMA

BLOCCO INDIRIZZO

richiesta indirizzo blocco 1

richiesta

indirizzo blocco

k

indirizzo blocco 1

indiriz

zo bl

occo

k

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Sezione di Ingresso/Uscita5 V24 V110 V

Continua

TensioneAlternataSegnali digitali 240 V

Contatti di relè

Segnali analogici

Tensione 0-10 V± 10 V

0-10 mA± 10 mA4-20 mA

Corrente

Schede con 4, 8, 16, 32 segnaliRiferimenti per gruppi di segnali

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Schede speciali

• Sgravano la CPU dalla gestione di segnali “particolari”:– Termocoppie– Pt100– Misure di pressione– Contatori veloci (encoder)

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Isolamento Galvanico

• Separazione elettrica tra elettronica di elaborazione e campo

• Schede digitali: optoisolatori, relè

• Schede analogiche: trasformatori di isolamento, amplificatori di isolamento, otpoisolatori (su segnali digitali)

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ALLA CPU

CONTROLLORE PROGRAMMABILE CAMPO

ALLA CPU

CONTROLLORE PROGRAMMABILE CAMPO

CONTROLLORE PROGRAMMABILE

CAMPO

ALLA CPU

BOBINA DEL RELE'

INGRESSO DIGITALE IN TENSIONE NON ISOLATO

INGRESSO DIGITALE IN TENSIONE ISOLATO

INGRESSO DIGITALE A CONTATTO DI RELE'

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DALLA CPU

CONTROLLORE PROGRAMMABILE

CAMPO

DALLA CPU

CONTROLLORE PROGRAMMABILE

CAMPO

CONTROLLORE PROGRAMMABILE CAMPO

DALLA CPU

BOBINA DEL RELE'

USCITA DIGITALE IN TENSIONE NON ISOLATA

USCITA DIGITALE IN TENSIONE ISOLATA

USCITA DIGITALE A CONTATTO DI RELE'

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SCHEDA DI INGRESSO DEL CONTROLLORE PROGRAMMABILE(QUATTRO INGRESSI ISOLATI IN UN UNICO GRUPPO)

RIFERIMENTO

INGRESSO 1

INGRESSO 2

INGRESSO 3

INGRESSO 4

SEGNALE 1

RIFERIMENTO SEGNALE 1

SEGNALE 3

RIFERIMENTO SEGNALE 3

DIFFERENZA DIPOTENZIALE TRAI RIFERIMENTI

CIRCOLAZIONE DI CORRENTE NEL LOOP DI MASSA

ISOLAMENTO GALVANICO

INGRESSO 1

INGRESSO 2

INGRESSO 3

INGRESSO 4

SEGNALE 1

RIFERIMENTO SEGNALE 1

SEGNALE 3

RIFERIMENTO SEGNALE 3

DIFFERENZA DIPOTENZIALE TRAI RIFERIMENTI

NON C'E' CIRCOLAZIONE DI CORRENTE PERCHE' L'ISOLAMENTO GALVANICO TRA GLI INGRESSI IMPEDISCE CHE SIFORMI UN LOOP DI MASSA

SCHEDA DI INGRESSO DEL CONTROLLORE PROGRAMMABILE(QUATTRO INGRESSI ISOLATI SINGOLARMENTE)

ISOLAMENTO GALVANICO

E0

V0

V0

E0

B)

V0

V0

A)