PLC - Controllori a logica programmabile

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Indice del corso

Manuale di programmazione
Edizione Aggiornata
al 30 Agosto 2004

Per commenti e suggerimenti : marco.dalpra@tiscali.it

Presentazione

Questo manualetto è indirizzato a coloro che si approcciano alla realizzazione di automazioni mediante PLC, e contiene indicazioni pratiche per la programmazione.
Si può leggere a parte, ma è il completamento di altri manuali orientati all'installazione dei PLC ed al cablaggio.
La programmazione rimane un argomento molto ostico, in quanto è difficile parlarne senza riferirsi ad una marca precisa (i PLC sono tutti simili, ma sono anche tutti diversi).
Cerchero comunque di evitare di indicare marche o modelli.
Personalmente, dopo aver "assaggiato" varie marche di provenienza Europea ed Orientale, mi sono orientato verso un produttore Statiunitense.
Tutto sommato l'elettronica e l'informatica sono stati inventati da quelle parti, e ciò si riflette ancora oggi nei prodotti figli di queste tecnologie.
Vorrei comunque puntualizzare che un PLC per essere un buon prodotto, oltre che affidabile e completo nella gamma, deve essere semplice e pratico da programmare.
La programmazione, in particolare, deve sfruttare gli strumenti e soprattutto i concetti che si à gia abituati ad utilizzare nel PC dell'ufficio e negli impianti elettrici.
Per quanto riguarda il linguaggio di programmazione si à scelto lo "Schema a contatti", dato la sua comprensibilità praticamente immediata, anche senza nessuna cognizione di programmazione, e che paradossalmente dovrebbe essere chiara anche per un matematico che conosce la logica di Boole.
Questo manualetto è un riepilogo di nozioni tecniche generali e consigli pratici; per gli obblighi di legge o imposti dalle norme tecniche è necessario consultare le stesse.
Ringrazio fin d'ora chi vorra mandarmi suggerimenti per migliorare e rendere più completo questo documento.
Mi scuso infine se non riesco a trattenermi dal fare qua e là cenni sulla storia dell'elettrotecnica o del transistor.

Marco Dal Pra
Agosto 2004

NOTA di EP

Electroportal ritiene utile segnalare che nel sito è attivo questo Forum sui controllori programmabili di cui è moderatore l'autore del corso, Marco Dal Prà.

Obiettivi

Scopo di questo documento è la programmazione di PLC orientati al controllo di Macchine Industriali, che è il settore d'uso primario di questo dispositivo.
Tra l'altro, data la varieta di macchine ed impianti automatizzati esistenti nel mondo industriale, questo settore è quello che ne fa l'uso più completo e severo.
Gli altri settori, come le piccole automazioni, ed il Building Automation, seguono a ruota, in quanto tipicamente hanno applicazioni più semplici.
Il cammino, in ogni caso, sarà lungo, in quanto si vorra anche far conoscere al lettore i rischi in cui si incorre scrivendo un programma in modo approssimativo e senza una attenta "progettazione"
Il tutto allo scopo di realizzare software affidabili, sicuri e comprensibili.

Cosa non fare!

h3> Tipicamente appena ci si approccia ad un PLC si installa subito il software di programmazione nel PC e si comincia per tentativi a scrivere il programma.
Tipicamente dopo qualche ora ci si rende conto che non solo non si conosce bene il software, che però se si è fortunati è stile Windows e si riesce quantomeno a farlo funzionare, ma che non si sa assolutamente nulla del PLC.
Ecco quindi che ci si rende conto che e' necessario per prima cosa guardare il manuale di programmazione del PLC per capire come si chiamano le istruzioni, come è organizzata la memoria, ecc.
Dopodiche' si inizia di nuovo a smanettare con il PC per tentare di sviluppare il programma.
Tutto cio comporta il risultato di realizzare un programma confuso, senza capo né coda, che poi si è costretti a rivedere da zero.
Questo manuale affronta il problema a monte, cercando di impostare un metodo di lavoro rigoroso e lineare.
L'uso del PC e la trascrizione del programma è solo l'ultimo passo !

Prerequisiti

Questo testo non è alla portata di tutti, e da per scontate molte nozioni tecniche.
In primo luogo è necessario avere dimestichezza con gli Schemi Funzionali, condizione inderogabile per approcciarsi alla programmazione dei PLC.
Ne consegue che bisogna essere a conoscenza dei concetti generali di Elettrotecnica : che cos'è un relé, un motore, un avviamento stella-triangolo, una elettrovalvola, ecc.
Per utilizzare un PLC è anche indispensabile saper utilizzare un Personal Computer con i relativi software, visto che la programmazione dei PLC si esegue proprio in tale ambiente (generalmente con sistema operativo MS - Windows).
Non è invece necessario essere degli esperti di elettronica, anche se le nozioni di base non guastano.

I tecnici informatici invece tipicamente non sono adatti per svolgere questo tipo di attività in quanto nella loro cultura mancano le basi di elettrotecnica e di meccanica.
Non è possibile approcciare al mondo industriale e dei PLC con questi concetti :

I motori a gabbia di scoiattolo sono usati negli Zoo-Safari,
La fotocellula è quella che accende la luce delle scale,
kVA significa kiloWATTampere,
Un comando pneumatico è utile per sterzare con l'automobile,
Un inverter serve per usare la TV quando si è in camper.

Del resto il programma in un PLC, come già detto, non è altro che una "rappresentazione su PC " dello schema funzionale.

Normative

Le norme sono documenti di standardizzazione emessi da comitati tecnici nazionali, europei o internazionali, nei campi più svariati della tecnologia.
Non sono da confondere con le Direttive, che sono praticamente le "leggi" emesse dal parlamento europeo.

Le normative nel mondo sono emesse da due enti normatori :

l' ISO, che emette norme di orientamento generale in quasi tutti i campi (inizialmente si occupava prevalentemente del settore meccanico)
l'IEC, che emette norme nel settore Elettrico ed Elettronico

In Europa questa struttura si riflette sui due comitati tecnici "equivalenti" :

il CEN, che lavora al pari con l'ISO,
il CENELEC, che lavora al pari con l'IEC.

In Italia la situazione è praticamente la stessa con questi due enti :

l' UNI, che lavora al pari con l'ISO, ed il CEN
il CEI, che lavora al pari con l'IEC ed il CENELEC per le norme "elettriche".

L'iter delle norme tecniche (detti Standard in inglese) è quello qui rappresentato, che a partire dai comitati internazionali, passando per i comitati europei, arriva agli enti italiani.

Le norme internazionali, tra l'altro, vengono scritte "a quattro mani" tra i comitati Europei e quelli mondiali, per evitare tempi morti delle ratifiche e raccogliere i commenti dei comitati nazionali.

Curiosita
Quando una norma IEC viene approvata "in toto" dal CENELEC, al numero IEC si somma 60.000 e viene aggiunto il suffisso EN.

Chi si approccia al mondo dei PLC dovrebbe quantomeno conoscere le normative tecniche che vi si applicano.

Le norme "elettriche" che incidono nella progettazione e programmazione di un PLC sono essenzialmente due :

Descrizione	Denominazione IEC	Denominazione Cenelec	Numerazione CEI
Impianti Elettrici Utilizzatori	364-1	(HD 384)	64-8
Equipaggiamento elettrico d. macchine	204-1	EN 60204-1	44-5

Dato che l'applicazione prevalente dei PLC è sugli impianti "a bordo macchina" la norma EN 6024-1 è quella piùimportante da conoscere.
Di riflesso un impianto elettrico con PLC fatto nel rispetto di tale norma, data la radice comune di entrambe, rispetta anche l'altra.

Nota
Nozioni inerenti questa norma, e relativi consigli pratici ed esempi applicativi si trovano anche su diversi libri.
Se ne possono trovare alcuni nella bibliografia in fondo al presente documento.

Le norme "di prodotto" relative ai PLC sono invece :

Descrizione	IEC	Cenelec	CEI
Controllori Programmabili - Informazioni Generali	1131-1	EN 61131-1	65-23
Controllori Programmabili - Linguaggi di Programmazione	1131-3	EN 61131-3	65-40

Indice del corso:

PLC: Cenni storici

Espandi dettagli. All'inizio c'era l'Elettrotecnica, e l'automazione si realizzava con relé....
- Introduzione
- L'elettronica digitale
PLC: Concetti base nell'hardware

Espandi dettagli. Architettura interna ed esterna.
PLC: Programma e schema funzionale

Espandi dettagli. Come "insegnare" al PLC i compiti da eseguire.
PLC: Criteri e obbiettivi principali

Espandi dettagli. Cosa vogliamo e come ottenerlo.
PLC: La progettazione del programma

Espandi dettagli. Strutturare il lavoro di programmazione.
PLC: Numeri binari e variabili

Espandi dettagli. La codifica dei dati.
PLC: Caratteristiche Software

Espandi dettagli. Memoria, indirizzamento, istruzioni, organizzazione dei dati .
PLC: Modi di funzionamento e Scansione

Espandi dettagli. Run e program.
PLC: La programmazione di base

Espandi dettagli. Esempi.

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