Monitoraggio. Algoritmi di supervisione, capaci di individuare condizioni di funzionamento anomalo, di memorizzare ed analizzare la storia del processo.

Sequenziamento. Passi di lavorazione sequenziali e ciclici (manufacturing)

Tipologie di Controlli in Ambito Industriale

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Controllo a Ciclo Chiuso. (Process Control)

errore Strategia di controllo

Attuatori Processo

Sensori

Riferimento

Tipologie di Controlli in Ambito Industriale

Rispetto al Sequencing: dinamiche più spintefrequenze di campionamento di più elevateelevato numero di I/O.

Monitoraggio: utilizzo di display, di indicatori analogici, di segnalatori di allarme e logica digitale

Sequenziamento: utilizzo di sistemi basati su relay, logica digitale, timers, contatori

Controllo a Ciclo Chiuso: sistemi di controllori (PID) basati su amplificatori DC o su sistemi pneumatici (ambiente esplosivi)

Dispositivi di Controllo Classici

Vantaggio dell'uso di ElaboratoriFlessibilità, Riusabilità, Costo

Limiti dell'uso di computer tradizionali (PC)Schedulazione real-time (esigenze temporali dell'ordine

del ms)Ambiente industriale ostile all’uomo: range di temperatura

molto ampio, sporcizia, polvere (1)

Presenza di forti campi elettromagnetici, disturbi elettrici(1)

Alimentazione soggetta a forti variazioni di tensione o corrente (1)

Flusso informativo I/O: Tipologia (A/D), Quantità, Livelli di Tensione particolari (0-24 V digitale, 0-10 V analogico, 4-20 mA-analogico)

Continua…….

Nota (1): Limiti superati dai PC industriali

Dispositivi di Controllo basati su Elaboratori

Calcolo non orientato al bitNecessità di ripristinare lo stato corrente immediatamente

alla riaccensione dopo la mancanza di alimentazione (problemi relativi a Sistema operativo, stato dei registri e variabili)

Linguaggi di programmazione molto lontani dai sistemi basati su relay

Monitoring on-line

Vantaggio dell'uso di PLCpossiede tutte le caratteristiche precedenti

Dispositivi di Controllo basati su Elaboratori

Programmable Logic Controller

Central Processor + RAM/ROM

Moduli fondamentali:

• Armadio. Assicura connessione meccanica, collegamento elettrico, messa a terra.

• Modulo Processore + Memoria:

– Processore: è possibile utilizzare microprocessori comuni o appositamente orientati alla gestione dei singoli bits.

– Memoria distinta in:• Area S.O. (ROM/EEPROM/Flash Memory)• Area Parametri (ROM/EEPROM/Flash Memory)• I/O (RAM)• Area Programmi Utente (EEPROM/Flash Memory)• Area di Lavoro (RAM e/o EEPROM/Flash

Memory)• Area Dati Utente (RAM e/o EEPROM/Flash

Memory)• Area per Timers e Contatori (RAM e/o

EEPROM/Flash Memory)• RAM può essere alimentata con batterie tampone• RAM limitata a centinaia di Kbytes

Moduli I/O Analogici/Digitali Valori di ON/OFF Digitali: 0-24V (raramente 0-5V TTL) Valori dei segnali Analogici trattati: 5V, 10V, 0-5V, 4-20mA

in continua Isolamento galvanico tramite fotoaccoppiatori o trasformatori

per proteggere il PLC da impulsi di tensione Indirizzamento dei moduli I/O basato sulla loro posizione

nell'armadio

Terminale di Programmazione Tramite terminali a tastiera (per piccoli programmi) Tramite PC. Programmazione off-line e supervisione on-line.

Programmable Logic Controller

Saia Burgess - PCD1

Esempio di Programmable Logic Controller

Siemens S7

Esempio di Programmable Logic Controller

Principi di Funzionamento di un PLC

Lettura degli ingressi

Aggiornamento delle Uscite

Programma

Copia Ingressi in RAM

Copia dalla RAM verso le

Uscite

Uso della RAM in

accordo al programma

Program Scan: tipicamente 2-3 ms per Kbyte di programma

Pro

gram

Sca

n

Limiti Imposti dal Funzionamento PLC Limite sul periodo dei segnali di input: Teorema di

Shannonse f è la frequenza di variazione, essa deve essere minore o

uguale a 1/(2•durata del Program Scan)Esempio: se la durata del Program Scan è 40 ms, allora la

massima frequenza del segnale di input può essere 1/(0.08)=12.5 Hz.

Limiti Imposti dal Funzionamento PLC

Ritardi Casuali tra dati di ingresso e uscita del programma