Automazione dei processi industriali - Il controllore a logica programmabile (M1_05)

LADDER DIAGRAM

Il Ladder Diagram è il linguaggio di programmazione più vecchio e diffuso, facilmente comprensibile dai tecnici dell'epoca. Ha dei simboli di provenienza elettrica, quindi ad esempio delle bobine, condensatori, ecc.

Le istruzioni del programma saranno banali, saranno degli assegnamenti di tipo logico e normalmente hanno a che fare con uno schema elettrico. La forma è di tipo relais, quindi del tipo circuito aperto e chiuso, che codifica una serie di flussi in quello che sto facendo. Per cui le variabili TRUE chiuderanno il circuito, mentre le variabili FALSE non chiuderanno il circuito; quindi, non scorrerà la corrente e non verrà trasmessa una serie di informazioni.

Il disegno ha due linee verticali che sono l'alimentazione, è la corrente che scorre da sinistra verso destra. Ci sono dei rami, linee orizzontali, che alimentano la bobina se i contatti sono chiusi. Aperto o chiuso dipenderà dal valore delle variabili stesse.

SLIDE17

Le regole principali di un Diagramma Ladder:

• Le due barre sono le linee verticali per l'alimentazione, lunghe in funzione di quante sono le istruzioni da eseguire e le linee orizzontali alimentano la bobina se i contatti sono veri; quindi la corrente passa se abbiamo delle condizioni di verità in mezzo.
• Il flusso di energia va da sinistra a destra e le istruzioni sono eseguite dall'alto verso il basso. Ad ogni ciclo di scansione vengono eseguite tutte le istruzioni; questo esempio

può essere un controllore booleano/logico. Serve una logica che occorre tradurre in questo schema che rappresenta alcune configurazioni:

,¿ ,elementari, abbiamo tre variabili d'ingresso che assumo avere letto 1 2 3 da certi sensori; una variabile di output e poi altre due variabili e, O A A1 1 2 che vengono utilizzate all'interno del programma (magari per strutturare in maniera più ordinata ecc.).

Esempio (controllo logico statico):

,¿ , O Se è vero e è vero, allora l'output è vero. 1 2 1 ,¿ O Se uno dei due è falso, quindi se ad esempio è aperto, allora è 2 1 aperto. È il concetto del circuito elettrico; tecnicamente è la condizione di "AND", cioè: ( )=¿ ( ) ∧ ¿ (k ) O k k . 1 1 2 Se entrambi gli input sono veri allora l'output è vero, se uno dei due è falso o lo sono entrambi allora l'output è falso. La struttura

presente nella seconda riga dell'esempio precedente è una struttura di tipo "OR". .( )=¿ ( )∨¿ (k )O k k1 1 2 ¿ ¿Quindi la corrente passa se o è vero;1 2Oquindi, è vero o una o l'altra si verifica1vero.quindi la corrente scorre se una o l'altra è vera(vero-vero, vero-falso, falso-vero), se invecesono entrambi falsi allora anche l'output èfalso. A ALa presenza di e vuol dire che sto1 2utilizzando delle variabili interne percomplicare la gestione dell'output.Quindi lo schema logico che sto implementando è del seguente tipo:( )=¿ ( )∧¿ (k )A k k1 1 2per esempio, posso avere due sensori che quando sono entrambi veri, alloraestraggo un'informazione che mi dice che sono entrambi veri. Quando questainformazione è vera in realtà la uso per fare qualcos'altro; quindi, quello chefaccio è per esempio definire una seconda variabile

)∧[¿ ( )∨A ( )(k )=¿ ]A k k k2 1 3 1 A ciascuna delle linee orizzontali è associata( )= ( )∧ (k )O k A k Aun’istruzione. Infine, ho 1 1 2A AAbbiamo e che sono due variabili1 2Ointerne, è la variabile d’uscita, che sono1posizionate come ultimo elemento dei rami.Quindi ognuno dei rami ha una variabile diuscita, che può essere o una variabile diuscita a tutti gli effetti o una variabileinterna. Le variabili interne normalmentevengono utilizzate negli altri rami.Affianco alle informazioni di and e di orcodificate come un parallelo o una serie tradue elementi, mancano informazioni di negazione logica. La negazione logica siottiene barrando un simbolo.( )=not ( )¿O k k1 1 ( )=¿ ( )∧¿ (no t O k k k)2 2 3( )=not ( )∧¿ ( )[¿ ]O k k k2 2 3( )=¿ ( ) ∧¿ (k )O k k3 2 3 Quando si parla di controllo logico stiamoparlando di una cosa di questo tipo (es. lamacchinetta del caffè).

Per controllo logico statico, si intende che la mappa d'uscita non dipende da "roba" di k, quindi non abbiamo nessuna dipendenza di k o ecc. da k. Invece, il controllo logico sequenziale ha all'interno la possibilità di registrare un'informazione vecchia. Quando ho un termine sequenziale devo introdurre una variabile per ogni ritardo. Esempio (controllo logico sequenziale): ¿k-1? Invece di mettere k, metto una variabile interna A. Dato che il Ladder Diagram va letto dall'alto verso il basso e da sinistra verso destra, il valore di A è pari a quello della precedente iterazione. Quindi è pari a k-1, perché è un ingresso, poi un con la variabile A che, siccome non ho ancora definito, sto assumendo implicitamente che derivi dal tempo di scansione precedente: A = k-1. Dovrò poi definire quanto vale A. Questo è il

Per codificare un ritardo di tipo sequenziale in Ladder Diagram, è necessario utilizzare una variabile ausiliaria che contenga un'informazione legata alla storia del segnale in questione. Questa variabile, che chiameremo A, conserverà il valore di k-1.

Quindi, ogni volta che abbiamo una variabile di questo tipo, la definiamo come:

A(k) = A(k-1)

Se immaginiamo un Ladder Diagram che si ripete all'infinito, la prima riga viene ripetuta sotto e la seconda ancora sotto, ma sarà A(k+1).

L'informazione deriva dalla linea orizzontale precedente:

A(k) = A(k-1) & O(k)

Siccome c'è bisogno di una variabile ausiliaria, chiamata B:

B(k) = A(k) & (k-1)

Quindi, per considerare due ritardi, serve una variabile ausiliaria che consideri B(k-1) e B(k-2):

B(k) = B(k-1) & B(k-2)

In questo modo, si possono modellare e codificare i ritardi di tipo sequenziale.

una che arrivi a conservarmi .1 1( )=¿ ( )∧ (k −1)O k k A (k −2)A= 21 1 2(k −2)O= =1( )= (k−1)A k A (k −1)O= 12 1( )=O (k )A k1 1

SLIDE20

Il Ladder Diagram ha molta facilitàdi implementazione. Sono state introdotte delle sofisticazioni allinguaggio per renderlo più moderno e flessibile. Una su tutte è lapossibilità di introdurre dei salti nel codice, così da andare da una parteall'altra della scala non in maniera lineare. Inoltre, utilizzare i fronti disalita/discesa dei segnali per attivare alcune bobine, quindi in qualchemodo utilizzare, anziché il valore positivo o negativo eventualmente latransizione da positiva a negativo o da negativo a positivo nelle variabili dellebobine. È molto simile al concetto della codifica; quindi utilizza le informazioniincrementali anziché l'informazione statica delle variabili, cioè non vedete ilsuo valore ma la sua derivata, cioè il