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SFC: elementi di base

Elementi base: un semplice esempio

Esempio - timbratrice automatica

„ tre stati

Î 1

2

3

timbro su

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 17

SFC: elementi di base

Elementi base: un semplice esempio

Esempio - timbratrice automatica

„ tre stati

Î 1 nessun comando

attesa pezzo

pezzo presente

esecuzione 2 pistone avanti

timbratura

timbratura o.k. pistone indietro

evacuazione 3 evacuazione pezzo

pezzo

timbro su

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 18

SFC: regole di evoluzione

Regole di evoluzione

Inizializzazione

„ Occorre definire gli stati attivi all’avviamento (stati iniziali)

Î Stati iniziali possono essere più di uno

Î Due quadretti uno dentro l’altro

z Possono non essere i primi stati di uno schema

z

Abilitazione delle transizioni

„ Una transizione è detta abilitata se tutte le fasi a monte di essa sono

Î attive

Una transizione non abilitata non viene testata

z

Una transizione diventa attiva (superabile) se è abilitata e la condizione

Î ad essa associata risulta essere vera

La transizione attiva determina il cambio di stato

Î Il controllo relativo agli stati precedenti viene interrotto e viene

z attivato quello relativo agli stati successivi

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 19

SFC: regole di evoluzione-reti di Petri

Regole di evoluzione

Possibile ambiguità: più transazioni distinte superabili nello

„ stesso istante (ad esempio quando la condizione associata alla

transizione di uscita di uno stato sia già vera all’ingresso)

Soluzione:

Î Esse sono superate tutte contemporaneamente

z Le azioni associate alla fase superata istantaneamente sono

z comunque eseguite

SFC e reti di Petri

Reti di Petri sono un’altra tecnica per la descrizione e l’analisi

„ di sistemi ad eventi discreti

Entrambe le tecniche si basano sui concetti di passo e transizione

Î rappresentazioni grafiche sono molto simili

Î Evoluzione di stato legata al verificarsi di eventi esterni

Î

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 20

SFC: reti di Petri

SFC e reti di Petri

Principali differenze

„ Stato di una fase

Î Nello SFC è una variabile booleana (attivo o inattivo)

z Nelle reti di Petri è un numero intero che rappresenta il numero di

z attivazioni della fase

Transizioni superabili contemporaneamente

Î Nello SFC vengono superate simultaneamente

z Nelle reti di Petri vengono superate in una sequenza che potrebbe

z persino non comprenderle tutte

Condizioni di transizione

Î Nello SFC possono dipendere dallo stato delle singole fasi

z Nelle reti di Petri non è previsto (si dovrebbero aggiungere fasi e

z transizioni fittizie)

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 21

SFC: sintassi

Variabili associate dal sistema ad una fase

Nome della fase univoco: Nome_fase

„ Segnalatrice (marker): Nome_fase.x

„ Indica se la fase Nome_fase è attiva

Î Variabile logica settata dal sistema ad 1 per tutto il tempo di

z permanenza nello stato

Inizializzata ad 1 per gli stati iniziali, 0 per tutti gli altri

z

Time: Nome_fase.T

„ Indica il tempo di attivazione della fase Nome_fase

Î Variabile timer

z Inizializzata a zero all’entrata nello stato contiene l’indicazione del

z tempo trascorso dall’entrata nello stato

Viene azzerata all’uscita dello stato

z

La sintassi specifica dei nomi associati agli stati dipende dalla

„ specifica implementazione dello standard

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 22

SFC: sisntassi

Condizioni delle transizioni

Lo standard prevede diverse possibilità

„ Espressione structured text

Î Rete in Ladder diagram

Î Rete a blocchi funzionali

Î Assegnando un nome alla transizione e definendola a parte con un

Î costrutto del tipo

TRANSITION nome_transizione

:= … … … ; (* condizione associata *)

END TRANSITION

Lo standard prevede anche una formalizzazione del tutto

„ testuale per la definizione di tutto il grafo di uno SFC

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 23

SFC: sintassi

Azioni associate ad uno stato

Qualificatore dell'azione Variabile logica opzionale che

riassume l'azione (1 durante

m Q A V l’azione) solitamente omessa

m m m

Nome dell’azione da eseguire

n Q A V di solito descritta a parte

m n m

ACTION A :

n

Num:=Num+1 Possibili più azioni per ogni fase!

END_ACTION

Il progettista può scegliere liberamente tra i diversi linguaggi

disponibili quello con cui programmare le azioni

⇒ consigliato Structured Text (Pseudo Pascal)

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 24

SFC: sintassi

Azioni associate ad uno stato

Qualificatori dell'azione

„ N Non Stored eseguita finché lo stato è attivo

Î P Pulse eseguita solo una volta quando lo stato è

Î attivato

S Set eseguita finché il qualificatore R non è

Î eseguito (azione memorizzata)

R Reset termina l'azione memorizzata (S)

Î L time Limited termina esecuzione dopo un tempo

Î D time Delayed inizia esecuzione dopo un tempo

Î SD Stored/Delayed inizia azione Set dopo un tempo

Î DS Delayed/Stored inizia azione Set se si resta nello stato per

Î un tempo

SL Stored/time-Limited inizia azione Set e termina dopo un tempo

Î

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 25

SFC: sintassi

Tipi di Azioni

m N Azione A m

Azione N n

non memorizzata A

n N Azione A t

n

n

Azione P Azione A

P A

pulsata t

n

D

n

Azione D Azione A

t=3 A

ritardata t

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 26

SFC: sintassi

Tipi di Azioni

m S Azione A m

Azione S/R n

memorizzata n R Azione A A t

n L Azione A n

t=5

Azione L m

temporizzata A

m L Azione A t

t=5

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 27

SFC: sintassi

Strutture di collegamento

Scelta (o divergenza)

„ 5

Si deve assicurare che le condizioni

Î di scelta siano mutuamente esclusive

Esempio

Î 7 8 9 10

Cond7:=C7

z Cond8:=C8*(Not Cond7)

z Cond9:=C9*(Not Cond8)*(Not Cond7)

z Cond10:=C10*(Not Cond9)*(Not Cond8)*(Not Cond7)

z 12 13 14 15

Convergenza

„ Più sequenze (di solito mutuamente

Î esclusive) terminano nella stessa fase

attraverso transizioni diverse 11

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 28

SFC: sintassi

Strutture di collegamento

Parallelismo

„ 5

Transizione seguita da più fasi

Î Se la transizione è superata si attivano

Î diverse sequenze che evolveranno

indipendentemente 7 8 9 10

Sincronizzazione

„ 11 12 13 14

Più fasi seguono la stessa transizione

Î Condizione necessaria per il superamento

Î è che tutte gli stati finali siano attivi 15

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 29

SFC: sintassi

Strutture di collegamento: errori

No No

Parallelismo errato Scelta errata

No

No Convergenza errata

Sincronizzazione errata

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 30

SFC: sintassi

Strutture di collegamento: errori

1

1 T12

T12 T13 2 3

2 3 6 7

6 7 T68 T68

T67 8

Errore: scelta con sincronizzazione! Ambigua: parallelismo con convergenza

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 31

SFC: sintassi

Strutture di collegamento

Mutua Esclusione tra Sequenze

„ 3 10

T34 T1011

Sequenze da rendere

4 11

mutuamente esclusive

ad es. agiscono sulla

stessa parte di impianto

8 17

con azioni diverse

9 18

(T34)*(T1011)=0

non basta!!

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 32

SFC: sintassi

Strutture di collegamento

Mutua Esclusione tra Sequenze

„ 3 10 T1011

T34 4 11

re

erro

8 17

9 18

(T34)*(T1011)=0

non basta!!!

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 33

SFC: sintassi

Strutture di collegamento

Mutua Esclusione tra Sequenze

„ 3 10

T34 T1011

Sincronizzazione

4 11

S Semaforo

8 17

Sblocco

9 Il semaforo deve essere stato iniziale 18

(in questo caso)

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 34

SFC: sintassi

Strutture di collegamento

Sincronizzazione di sequenze indipendenti

„ La sequenza 2 non può andare oltre

lo stato 12 finché

é la sequenza 1 non

finch

3 sequenza 2

ha completato il controllo relativo allo

stato 4 10

4 Punto di sincronizzazione

T4-5 11

5 12

6 T12-13

Non basta condizionare T12-

- 13

T12

a T4-

- 5 perché

é T4-

- 5 può essere vera

T4 perch T4 13

sequenza 1 indipendentemente dall’

aver completato

dall

il controllo relativo allo stato 4

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 35

SFC: sintassi

Strutture di collegamento

Sincronizzazione di sequenze indipendenti

„ 3 sequenza 2

La sequenza 2 non può andare oltre 10

lo stato 12 finchè

è la sequenza 1 non

finch

ha completato il controllo relativo allo

4 stato 4

T4-5 11

5 S Semaforo 12

6 T12-13

Il semaforo non è uno stato iniziale 13

sequenza 1 (in questo caso)

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 36

SFC: sintassi

Strutture speciali

Macrostati

„ per consentire una rappresentazione più sintetica è possibile

Î raggruppare pezzi di SFC in un macrostato che a tempo di esecuzione

sarà esploso nei suoi componenti stato iniziale

3 10

4 13 11

6 12 stato finale

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 37

SFC: sintassi

Strutture speciali

Gerarchia di automi

„ si possono definire relazioni di parentela tra SFC

Î un SFC figlio è un SFC autonomo che può essere controllato da un

z SFC padre

un SFC padre può agire su SFC figli

z gli SFC figli possono essere

z avviati

‹ annullati

‹ sospesi

‹ riavviati

‹

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 38

SFC: Ciclo di esecuzione

Inizializzazione

Ciclo di esecuzione di un

controllo sequenziale Lettura sensori

filtraggio e scalatura dei dati,

funzioni combinatorie complesse Azioni (combinatorie) iniziali

funzioni combinatorie usate più volte

..... Controllo sequenziale

verifica di coerenza delle uscite Azioni (combinatorie) finali

azioni combinatorie usate più volte

visualizzazioni e allarmi

..... T

c

Attuazione comandi

E ' possibile anche la gestione di task non ciclici attivati da eventi esterni

(interrupt ) ed interni (risultati di azioni di controllo con output immediato)

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 39

SFC: esempi

Esempio: isola di foratura con 3 postazioni

I pezzi devono essere caricati, lavorati, controllati ed espulsi

„ dalla linea di lavoro

Se la lavorazione è difettosa il sistema si blocca con il tastatore

„ in alto per consentire l’espulsione manuale del pezzo difettoso

Un comando consente la rotazione di 120° della giostra

„ lavorazione

caricamento tastatore

evacuazione

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 40

SFC: esempi

Esempio: isola di foratura

1 Attesa

tutto O.K Misura ed

2 3 4

Lavorazione

Caricamento espulsione

Tutti fermi Rotazione

5 giostra

Fine rotazione

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 41

SFC: esempi

Esempio: isola di foratura

1 tutto O.K.

2 caric. avanti

caricato

3 caric. indiet.

sezione caricamento

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 42

SFC: esempi

Esempio: isola di foratura

1 tutto O.K.

serraggio

4 serrato

foratura

5 forato

6 risalita

risalito

7 sblocco

sezione lavorazione

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 43

SFC: esempi

Esempio: isola di foratura

1 tutto O.K. misura

8 non o.k.

o.k. risalita risalita

9 12

tastat. tastat.

tastatore su tast. su

espuls.

10 espuls.

13

espulso man.

esp.

11 indietro

sezione misura ed espulsione

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 44

SFC: esempi

Esempio: accesso al parcheggio

Barriera di ingresso formata da due barre indipendenti per

„ permettere l’ingresso selettivo di auto e moto

Barre si richiudono con meccanismo a molla

Î

Gettoniera accetta monete da 1€ e 2€

„ Auto pagano 2€ mentre motocicli pagano 1€

Î

Celle di carico A e B per segnalare la presenza di auto o moto

„ S D

A B

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 45

SFC: esempi

Esempio: accesso al parcheggio

Si hanno a disposizione i seguenti segnali d’ingresso di tipo

„ digitale

A, presenza di veicolo su placca A

Î B, presenza di veicolo su placca B

Î m1, passaggio moneta da 1 euro

Î m2, passaggio moneta da 2 euro

Î Sc, barra sinistra chiusa

Î Dc, barra destra chiusa

Î

Si hanno a disposizione i seguenti segnali di comando, di tipo

„ digitale

S, apri (e mantieni aperta) la barra di sinistra

Î D, apri (e mantieni aperta) la barra di destra

Î

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 46

SFC: esempi

Esempio: accesso al parcheggio

Motoveicolo attiva solo il sensore A

„ Paga 1€ (anche 2€ vanno bene!!!)

Î Si apre la barra di sinistra

Î

Auto attiva entrambi i sensori A e B

„ Paga 2€ (1 moneta da 2€ oppure 2 monete da 1€ il cui inserimento è

Î separato da almeno 1 secondo di attesa)

Si aprono entrambe le barre

Î

Le barriere si chiudono quando non vi è più la presenza del

„ veicolo sulle placche

Si assuma che, se un veicolo si appoggia prima sulla placca A,

„ deve occupare anche la placca B entro 1 sec perché sia

considerato auto

Le barre devono essere entrambe chiuse prima che si possa

„ trattare un altro cliente

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 47

SFC: esempi

Esempio: accesso al parcheggio

Motociclo

Auto 2€

1€+1€

F1

A*Sc*Dc F2 B*(f2.T<1sec)

F2.T>=1sec F5

F3 m1

m1+m2 F6

m2 F6.T>=1sec

F4 S F7 m1+m2

Not(A) F8 S D

Not(A)*Not(B)

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 48

SFC: esempi

Esempio: il carroponte a elettrocalamita

Si deve trasportare materiale dalla zona dal magazzino al

„ pianale di carico tramite una elettrocalamita

Inizialmente l’elettrocalamita è in alto a sinistra e così deve riportarsi a

Î fine ciclo

Deve essere evitato uno scontro con il piano di carico

Î

ea A

ex S D

E B

eb cs cy cd

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 49

SFC: esempi

Esempi: il carroponte ad elettrocalamita

I segnali digitali in ingresso sono

„ ea, presenza elettrocalamita in alto

Î eb, presenza elettrocalamita in basso

Î ex, presenza elettrocalamita ad altezza x

Î cs, presenza carrello a sinistra

Î cd, presenza carrello a destra

Î cy, presenza carrello nella posizione y

Î Start, comando di partenza ciclo

Î

I comandi digitali disponibili sono

„ D, carrello va a destra

Î S, carrello va a sinistra

Î B, fai scendere l’elettrocalamita

Î A, fai salire l’elettrocalamita

Î E, attiva l’elettrocalamita (500ms tempo minimo per l’aggancio)

Î

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 50

SFC: esempi

Esempi: il carroponte a elettrocalamita

f1

start f2 G

eb f3 E

F3.T>=500ms

f4 E f5 D f7 A

cy ea

f6 f8

1 f9 D

cd f10 G

ex f11

1 1

f14

f12 S A

cs ea

f13 f15

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 51

SFC: esempi

Esempio: lo scambiatore selettivo

Si devono dividere le scatole basse (verso sinistra) da quelle

„ alte (verso destra)

prodotto nastri di

scatole basse movimentazione

prodotto

nastro trasportatore piattaforma rotante

scatole alte

Ing. Luca Gentili – Controllo dei Processi Industriali SFC 52


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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in ingegneria informatica
SSD:
A.A.: 2013-2014

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher valeria0186 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Tecnologie Sistemi Automazione e Controllo e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Napoli Federico II - Unina o del prof Pironti Alfredo.

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