Programmi PLC

PLC di diversi produttori possono essere programmati in vari modi. I linguaggi di programmazione popolari per i PLC sono i diagrammi ladder, i diagrammi a blocchi funzionali (FBD) e la lista di istruzioni. Con poche eccezioni, un programma scritto in un formato può essere visualizzato in un altro.

4 linguaggi di programmazione PLC più popolari per l'implementazione di schemi di controllo
4 linguaggi di programmazione PLC più popolari per l’implementazione di schemi di controllo (photo credit: Green Mamba via Flickr)

Linguaggi di programmazione popolari per PLC

Prendiamo la discussione su ciascuno dei linguaggi di programmazione popolari per PLC:

  1. Diagrammi ladder
    • Esempio
    • Video corso (Nozioni di base sui diagrammi ladder)
  2. Diagramma a blocchi funzionali
    • Video corso (Programmazione FBD)
  3. Lista di istruzioni
    • Video corso (Come usare PLCSIM S7-300 STL)
  4. Funzioni logiche
    • Corso video (Porte logiche vs. Circuiti logici ladder)

1. Ladder Diagrams

Come introduzione al ladder diagram, consideriamo il semplice circuito del relè che contiene una bobina e dei contatti come mostrato nella Figura 1.

Quando una tensione viene applicata alla bobina di ingresso, la corrente risultante crea un campo magnetico. Il campo magnetico tira verso di sé un interruttore metallico (o reed) e i contatti si toccano, chiudendo l’interruttore. Il contatto che si chiude quando la bobina è eccitata è chiamato normalmente aperto (NO).

I contatti normalmente chiusi (NC) toccano quando la bobina di ingresso non è eccitata. Quando la bobina d’ingresso non è eccitata, i contatti normalmente chiusi saranno chiusi (in conduzione).

Il relè mostrato in figura ha due contatti: uno NO un altro NC. Quando la bobina del relè viene eccitata, i contatti del relè cambiano il loro stato, cioè i contatti NO si chiudono e i contatti NC si aprono.

La disposizione del relè può essere mostrata con l’aiuto di diversi circuiti schematici come mostrato nella figura 1.

Semplici layout e schemi di relè
Figura 1 – Semplici layout e schemi di relè

I relè sono normalmente disegnati in forma schematica usando un cerchio per rappresentare la bobina di ingresso. I contatti di uscita sono mostrati con due linee parallele. I contatti NO sono mostrati come due linee, e saranno aperti (non conduttivi) quando l’ingresso non è eccitato. I contatti NC sono mostrati con due linee con una linea diagonale che li attraversa.

Ora, se è richiesto di azionare il contatto NO (C) di questo relè, collegato a una sorgente AC, attraverso due contatti del relè di ingresso, A (NC) e B (NO) allora il diagramma logico del relè mostrato in Figura 2 è il più appropriato per una logica tipica.

Secondo lo schema logico del relè mostrato in figura, l’attivazione della bobina del relè d’ingresso corrisponde al contatto B, fa chiudere C (uscita) e l’attivazione della bobina del relè d’ingresso corrisponde al contatto A, fa aprire C (uscita).

Questo tipo di disposizione è normalmente impiegato nei circuiti logici a relè cablati convenzionali.

Un semplice controller a relè e la corrispondente logica ladder
Figura 2 – Un semplice controller a relè e la corrispondente logica ladder

Lo stesso schema può essere implementato seguendo la logica ladder come mostrato nella figura 2. Il diagramma logico ladder è il metodo più comunemente usato per programmare i PLC. Il diagramma ladder consiste di due linee verticali che rappresentano i binari di alimentazione. I circuiti collegati come linee orizzontali tra due binari sono chiamati pioli del ladder. Pochi simboli usati per denotare gli ingressi e le uscite della logica ladder sono mostrati in Figura 3 e 4 rispettivamente.

Prendendo in considerazione questi simboli di logica ladder, la logica ladder implementata in Figura 2 imita la stessa logica a relè cablata.

Ingressi della logica ladder
Figura 3 – Ingressi della logica ladder

Uscita normale della logica ladder
Figura 4 – Uscita normale della logica ladder

Infine, questa logica ladder viene inserita come programma di controllo in un PLC dove i dispositivi di ingresso e uscita sono disposti come illustrato nella Figura 5.

Così, i programmi in logica ladder sono caricati nel PLC, i dispositivi di ingresso e uscita sono collegati ai moduli I/O e poi l’esecuzione del programma aggiorna le uscite in base allo stato degli ingressi.

Un PLC illustrato con relè
Figura 5 – Un PLC illustrato con relè

Molti relè hanno anche uscite multiple e questo permette ad un relè di uscita di essere anche un ingresso contemporaneamente.

Il circuito mostrato in Figura 6 è un esempio di questo ed è chiamato circuito di tenuta. In questo circuito, la corrente può fluire attraverso uno dei due rami del circuito, attraverso i contatti etichettati A o B.

L’ingresso B sarà attivo solo quando l’uscita B è attiva. Se B è spento e A è eccitato, allora B si accenderà. Se B si accende, allora l’ingresso B si accende, e mantiene l’uscita B accesa anche se l’ingresso A si spegne. Dopo che B è acceso, l’uscita B non si spegnerà.
Un circuito di tenuta
Figura 6 – Un circuito di tenuta

Nota! Se A è chiuso, l’uscita B si accenderà, e anche l’ingresso B si accenderà, il che manterrà l’uscita B permanentemente accesa – fino a quando non verrà tolta l’alimentazione.

Un altro esempio di logica ladder può essere visto nella figura 7. Per interpretare questo diagramma, immaginate che l’alimentazione sia sulla linea verticale sul lato sinistro, chiamata hot rail. Sul lato destro c’è il binario neutro.

Nella figura ci sono due pioli, e su ogni piolo ci sono combinazioni di ingressi (due linee verticali) e uscite (cerchi). Se gli ingressi sono aperti o chiusi nella giusta combinazione, l’energia può fluire dalla rotaia calda, attraverso gli ingressi, per alimentare le uscite, e infine alla rotaia neutra. Un ingresso può provenire da un sensore, un interruttore o qualsiasi altro tipo di sensore.

Un’uscita sarà qualche dispositivo esterno al PLC che viene acceso o spento, come luci o motori. Nel gradino superiore, i contatti sono normalmente aperti e normalmente chiusi, il che significa che se l’ingresso A è acceso e l’ingresso B è spento, allora l’alimentazione fluirà attraverso l’uscita e la attiverà.

Qualsiasi altra combinazione di valori di ingresso farà sì che l’uscita X sia spenta.

Un semplice diagramma logico ladder
Figura 7 – Un semplice diagramma logico ladder

Nota! L’alimentazione deve fluire attraverso qualche combinazione degli ingressi (A, B, C, D, E, F, G e H) per accendere le uscite (X, Y)

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Esempio //

Prova a sviluppare (senza guardare la soluzione) un controller basato su relè che permetterà a tre interruttori in una stanza di controllare una singola luce.

Soluzione

Ci sono due possibili approcci a questo problema. Il primo presuppone che uno qualsiasi degli interruttori accesi accenderà la luce, ma tutti e tre gli interruttori devono essere spenti per avere la luce spenta. La logica ladder è mostrata nella Figura 8.

Ladder logic per controllare una luce con tre interruttori
Figura 8 – Ladder logic per controllare una luce con tre interruttori

La seconda soluzione presuppone che ogni interruttore possa accendere o spegnere la luce, indipendentemente dagli stati degli altri interruttori. Questo metodo è più complesso e implica pensare a tutte le possibili combinazioni delle posizioni degli interruttori.

Potresti riconoscere questo problema come un problema esclusivo o. La logica ladder è quella mostrata nella Figura 9.

Ladder logic per controllare una luce in modo diverso con tre interruttori
Figura 9 – Ladder logic per controllare una luce in modo diverso con tre interruttori

Nota! È importante avere una chiara comprensione di come ci si aspetta che i controlli funzionino. In questo esempio, due soluzioni radicalmente diverse sono state ottenute sulla base di una semplice differenza di funzionamento.

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Fondamenti del diagramma ladder #1

Fondamenti del diagramma ladder #2 (circuito di controllo di sicurezza)

Fondamenti del diagramma ladder #3 (circuito di controllo motore a 2 fili & 3 fili)

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2. Diagramma a blocchi funzionali

. Diagramma a blocchi funzionali

Il diagramma a blocchi funzionali (FBD) è usato per programmi PLC descritti in termini di blocchi grafici. Viene descritto come un linguaggio grafico per rappresentare i flussi di segnali e dati attraverso i blocchi di input, che sono elementi software riutilizzabili.

Un blocco funzione è un’unità di istruzioni del programma che, quando eseguito, produce uno o più valori di uscita. Così, un blocco è rappresentato nel modo mostrato nella Figura 10 con il nome della funzione scritto nel blocco.

I blocchi funzionali possono avere funzioni standard, come quelle delle porte logiche o dei contatori o dei timer o avere funzioni definite dall’utente, ad esempio un blocco per ottenere un valore medio degli ingressi.

Blocco di funzione
Figura 10 – Blocco di funzione

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Programmazione Function Block Diagram (FBD) – Prima lezione

In questo video imparerai le basi della programmazione dei PLC con il linguaggio Function Block Diagramming (FBD). FBD è un linguaggio grafico, in cui ci si occupa dei blocchi e della connessione tra i blocchi.

Come creare e usare i blocchi funzione nel progetto

In questo video imparerai come creare blocchi funzione personalizzati nel progetto e chiamarli nel programma principale.

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3. Lista di istruzioni

Nell’approccio di programmazione con liste di istruzioni, viene usato un set di istruzioni simile al linguaggio assembly per un microprocessore. Le liste di istruzioni, disponibili su poche marche di PLC, sono la forma più flessibile di programmazione per l’utente esperto, ma non sono affatto facili da seguire come i diagrammi ladder o i simboli logici.

La figura 11 mostra una semplice operazione in forma di diagramma ladder per un PLC Mistsubishi. La lista di istruzioni equivalente sarebbe quella mostrata nella Tabella 1.

Diagramma ladder Mitsubishi
Figura 11 – Diagramma ladder Mitsubishi
Lista dichiarazioni equivalenti per la Figura 11
Lista dichiarazioni equivalenti per la Figura 11

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Come usare PLCSIM S7-300 STL LEZIONE 1 Tutorial

In questa lezione parliamo del programma STL e del concetto di RLO&STA. Informazioni dettagliate su RLO e STA sono spiegate insieme alla simulazione.

PLCSIM S7 300 STL LESSON 2 Tutorial…automazione nell’impianto

In questa lezione impareremo come scrivere un programma PLC usando un PLC “S7 300” e il software “STEP 7”.

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4. Funzioni logiche

. Funzioni logiche

Ci sono molte situazioni di controllo che richiedono l’avvio di azioni quando si realizza una certa combinazione di condizioni. Così, per un trapano automatico, ci potrebbe essere una condizione che il motore del trapano deve essere attivato quando si attivano i finecorsa che indicano la presenza del pezzo e la posizione del trapano sulla superficie del pezzo.

Questa situazione coinvolge la funzione logica AND, la condizione A e la condizione B devono essere entrambe soddisfatte perché avvenga un’uscita. Allo stesso modo, altre situazioni possono richiedere l’implementazione di logiche come OR, NOT, NAND, NOR, XOR.

Il circuito elettrico, la tabella della verità, il diagramma ladder e il diagramma a blocchi funzionale per diverse logiche sono presentati nella tabella 2.

Caratteristiche per diverse logiche
Tabella 2 – Caratteristiche per diverse logiche

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Gate logiche contro circuiti di logica ladder

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