La gestione delle porte seriali - TIM e Telecom in un ... · • In alternativa è possibile...

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OMRON Electronics SpA

La gestione delleporte seriali

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Impostazione porte di comunicazione

• La modalità di utilizzo delle porte di comunicazione èspecificata nell’area di setup del PLC a loro destinata.

• Per esempio, per impostare il protocollo di comunicazione dellaporta seriale occorre intervenire nel setup del PLC (tramiteCX-Programmer, o tramite console di programmazione).

• In alternativa è possibile cambiare le impostazioni direttamenteda programma, utilizzando l’istruzione STUP(237)

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Impostazione porte di comunicazione

• L’istruzione STUP(237) scriverà 10 canali (da S a S+9)nell’area di setup dei parametri di comunicazione relativialla porta indicata in C

• S = #0000 riporta la porta alle impostazioni di default

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Le istruzioni TXD e RXD

• Le istruzioni TXD(236) e RXD(235) inviano e ricevono datinelle comunicazioni in protocollo libero (custom) tra il PLC edispositivi esterni quali:

– PC, stampanti– Altri PLC– Sensori intelligenti, termoregolatori– Servoazionamenti– Bilance– Lettori di carte magnetiche– Qualunque dispositivo dotato di porta seriale RS-232C

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L’istruzione TXD

• L’istruzione TXD(236) viene programmata con tre parametri:

• La TXD(236) invierà in uscita sulla porta seriale N Byte(caratteri) a partire da S fino a S+(N/2)-1

• Verranno aggiunti i codici di inizio e di fine specificati per ilprotocollo libero nelle impostazioni del PLC

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L’istruzione RXD

• L’istruzione RXD(235) viene programmata con tre parametri:

• La RXD(235) leggerà i dati ricevuti dalla porta seriale esalverà N byte di dati nei canali da D a D+(N/2)-1.

• In protocollo libero verranno ricevuti anche i codici di inizioe di fine specificati nelle impostazioni del PLC

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L’istruzione RXD

• L’istruzione RXD(235) viene utilizzata controllando i flag e icanali del buffer di ricezione, che sono:

– A392.06: Flag di fine ricezione (ad ON quando la ricezione inprotocollo libero è stata completata, oppure quando è stato ricevuto ilnumero di byte specificato, o quando è stato incontrato il codice difine stringa specificato)

– A392.07: Flag di overflow (ad ON se sono stati ricevuti più byte diquelli previsti, oppure se non è stato ricevuto niente al termine dellaricezione o dopo il codice di fine stringa o il 256mo byte)

– A393: N° di byte ricevuti (in esadecimale)

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Esercizio 19(*): Utilizzo di TXD e RXD

• Impostare la porta seriale del PLC in questo modo:

• …e realizzare un programma che:

– A fronte di un comando sull’ingresso 000.00 trasmetta una stringa di 10caratteri i cui codici ASCII sono memorizzati a partire dal canale D00010

– Riceva, autonomamente, a partire dal canale D00020 tutte le stringhe dicaratteri delimitate da un CR LF.

(*): Esercizio realizzabile solo con il PLC fisicamente collegato

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Esercizio 19: Soluzione

Caratteri da inviare:

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L’Hyper Terminal di Windows

• Un utile strumento per verificare la corretta transizione deidati sulla porta seriale del PLC, è costituito dall’HyperTerminal presente in ambiente Windows (da Win’95 in poi)

• Per accedere all’Hyper Terminal cliccare su Start, Programmi,Accessori, Hyper Terminal

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• Lanciare l’Hyper Terminal• Dare quindi un nome alla connessione, per i successivi

utilizzi:

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• Cliccare su ‘OK’ e selezionare‘COM1’ alla voce connetti.

• Cliccare su ‘OK’ e selezionare leimpostazioni della porta inaccordo con quelle del dispositivocon cui si desidera comunicare(p.es. 9.600, Pari, 7, 2)

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• Selezionare quindi ‘File’-‘Proprietà’ - ‘Impostazioni’ -‘Impostazioni ASCII’ ed abilitarel’avanzamento riga (LF) per ogniritorno a capo (CR) inviato, l’ecodei caratteri digitati localmente (inmodo da vedere sul video i caratteridigitati) ed un intervallo carattere di10 ms

• Cliccare su ‘OK’.

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• A questo punto è possibileutilizzare il terminale per leggere icaratteri in ricezione sul PC (intrasmissione dal PLC) e scriverele stringhe di caratteri datrasmettere sulla seriale (inricezione sul PLC)

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PC Link

• La comunicazione di tipo PC Link permette lo scambio di datitra differenti CJ1M, attraverso la porta seriale, senza alcunaistruzione di programma aggiuntiva

• L’area dedicata alla condivisione dei dati in modalità PC Linkva dal canale CIO3100 al canale CIO3199

• Per ogni CPU è possibile condividere un massimo di diecicanali.

• Anche un pannello operatore (impostato per la comunicazioneNT Link 1:N) può essere collegato nella rete

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PC Link: Configurazione

• E’ possibile collegare al modulo master fino a 8 dispositivislave (includendo anche il terminale programmabile)

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• Per configurare la rete PC Link è necessario specificare:

• Sulla CPU Master:– velocità di comunicazione– numero dei canali di

collegamento per ciascunnodo (da 1 a 10)

– il numero di nodo slave piùalto presente nella rete(da 0 a 7)

• Sulle CPU slave:– velocità di comunicazione– N° di nodo (da 0 a 7)

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• Sulla CPU Master è inoltre necessario impostare una delle duemodalità di scambio dei dati:– Link Completo (i dati locali dell’area PC-Link relativi a ciascuna CPU

sono visibili da tutte le altre CPU)– Link Master (la CPU Master vede i dati locali dell’area PC-Link di

tutte le CPU slave, ma ciascuna CPU slave vede solo i dati della CPUMaster)

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PC Link: Modalità di Link Completo

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Modalità di Link Completo: Esempio

• Impostazione numero di nodo slave più alto nella rete: 3• Slave 2 non presente nella rete (l’area corrispondente rimane indefinita)

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PC Link: Modalità di Link Master

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Modalità di Link Master: Esempio

• Impostazione numero di nodo slave più alto nella rete: 3• Slave 2 non presente nella rete (l’area corrispondente rimane indefinita)

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Modalità di Link Master

• Il vantaggio di utilizzare la modalità di Link Master risiedenel fatto che gli indirizzi riservati all’area PC Link locale neimoduli slave sono gli stessi per tutte le CPU

• In teoria, nelle differenti CPU slave, questa caratteristicapermetterebbe di accedere ai dati di collegamento utilizzandoun programma ladder identico per tutte le CPU

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PC Link: Collegamento 1 a 1

• Nel caso in cui vengano collegate in rete PC Link due soleCPU (un Master e uno Slave) non sono necessari convertitoried è possibile effettuare un collegamento diretto da portaseriale a porta seriale delle due CPU.

• Il cablaggio del cavo di collegamento è il seguente:

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Esercizio 20(*): PC Link 1 a 1

• Realizzare una rete PC Link 1 a 1 in modalità di LinkMaster, con un baud rate di 9.600 bps

• … e fare in modo che il canale di ingresso CIO000 del PLCMaster venga riportato nel canale di uscita CIO001 del PLCSlave, e viceversa.


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Esercizio 20 : Impostazioni PLC

• CPU Master:

• CPU Slave:


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Esercizio 20 : Soluzione

• Programma del PLC Master:

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Esercizio 20 : Soluzione

• Programma del PLC Slave:

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Protezione dei programmi

• CX-Programmer permette di proteggere i programmi conuna password:

• Per definire la password, cliccare con il tasto destro delmouse sull’icona del PLC nello spazio di progetto ( ),selezionare la voce ‘Proprietà’ e cliccare sulla cartella‘Protezione’

• Sono valide tutte le stringhealfanumeriche di unmassimo di otto caratteri

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• Per attivare e disattivare la password utilizzare l’utility‘Protezione’ del menù ‘PLC’

• Oppure cliccare sulle icone di imposta ( ) o rilascia ( )password, presenti nella barra degli strumenti

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• Inserire la password, ricordando che lettere minuscole emaiuscole vengono riconusciute come differenti e cliccare su‘OK’ per rilasciare la protezione del progamma

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Tempo di risposta,Tempo di ciclo e

I/O Refresh

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• Nello sviluppo di un sistema di controllo bisogna considerarei tempi in gioco per attuare le varie operazioni

• In particolare il tempo di risposta del sistema (attivazione diun segnale di uscita in relazione ad un ingresso) è determinatoprincipalmente da:– Tempo di scansione della CPU– Tempi di ON/OFF dei moduli di I/O

Tempi di risposta

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La Scansione

• Le operazioni svolte dalla CPU durante il funzionamento delPLC sono molteplici.

• Alcune operazioni vengono svolte solo all’accensione, altrevengono eseguite in modo ciclico

• Le operazioni eseguite in modo ciclico (e sequenziale)definiscono la scansione

• Il tempo impiaegato dalla CPU per eseguire una scansioneviene definito come Tempo Ciclo (o Tempo di Scansione)

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RINFRESCOI/O

ESECUZIONEPROGRAMMA

GESTIONEPERIFERICHE

PROCESSICOMUNI

Programmazione Watch Dog.Verifica memoria di

programmaVerifica Bus I/O.

Lettura stato degli ingressi.Trasferimento stato sulle

uscite.

Scansione sequenziale delleistruzioni di programma.

Gestione trasmissione con:- Console di programmazione.- Interfacce di comunicazione.

Operazioni cicliche

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Tempo di esecuzione

• Ogni istruzione viene letta in sequenza dalla memoria diprogramma, quindi viene eseguita o meno, in relazione allacondizione di abilitazione

• Per ogni istruzione esiste un Tempo di Esecuzione ed unTempo di Non Esecuzione

• Il tempo di esecuzione del programma è dato dalla somma deivari tempi di esecuzione delle istruzioni

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IN OUT

T1 = Processi Comuni

T4 = Rinfresco I/O

T3 = Programma

T2 = Periferiche

T Ciclo = T1 + T2 + T3 + T4.

T In = Tempo di ritardo IN.

T Out = Tempo di ritardo OUT.

T Ciclo T CicloT Ciclo

Caso ottimo:T = Tin + T4 + T Ciclo + Tout

Caso pessimo:T = 2 x T Ciclo + Tout

IN

OUT

IN

OUT

Tempi di risposta

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Il ControlloP.I.D.

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Il controllo PID / 1

Anello apertoAnello aperto

REGOLATORE PROCESSOATTUATORESP

Variabile controllata

Variabile di controllo

• Applicabile a processi semplici da controllare

• Struttura del regolatore semplice

• Molto sensibile ai disturbi.

PV

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Ad anello chiusoAd anello chiuso

SENSORE

REGOLATORE PROCESSOATTUATORESP

Variabile controllata

Variabile di controllo

Disturbi

• Elevate prestazioni

• Immune ai disturbi

• Struttura del regolatore più complessa

PLC

PV

PV misurato

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AZIONI DI CONTROLLOAZIONI DI CONTROLLO

Le azioni necessarie a mantenere la variabile diprocesso (PV) uguale al valore impostato (SP)possono essere:

- ON/OFF

- P.I.D.

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Il controllo PID /4

Azione ON/OFFAzione ON/OFF

E’ il metodo di regolazione più semplice. La variabile di controllo può assumere solo duevalori. Applicabile dove non è richiesta grande precisione.

Tramite l’isteresi è possibile limitare il N° di commutazioni.

ON

OFF

VALORE IMPOSTATO

Sovraelongazione

Isteresi

Sottoelongazione

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Il controllo PID /5

Azione P.I.DAzione P.I.D

E’ un algoritmo di regolazione più complesso dove il valore dellavariabile di controllo viene deciso in base all’andamento dell’errore(SP-PV) ed è dato dalla somma di 3 contributi:

- PROPORZIONALE (P)

- INTEGRALE (I)

- DERIVATIVO (D)

La variabile di controllo può assumere un valore compreso tra 0% e100%.

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Azione proporzionale Azione proporzionale (P)(P)

La temperatura viene controllatain maniera proporzionaleall’errore (SP-PV), all’internodella banda proporzionale.

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Azione proporzionale Azione proporzionale (P)(P)

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Solo azione Proporzionale

Azione Proporzionale + integrale

Offset eliminato

Azione integraleAzione integrale (I) (I)

Utilizzata per eliminareautomaticamente loscostamento presente inuna regolazionepuramenteproporzionale.

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Azione derivativaAzione derivativa (D) (D)

Azione Proporzionale

+ derivativa

Disturbo esterno

Solo azione

proporzionale

Al verificarsi di un disturbo riporta, più velocemente, la temperaturavicino al set point. Incrementa la stabilità del sistema di controllo.

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E' una combinazione delle azioni : proporzionale (P),

integrale (I)

derivativa (D)

Azione di controllo PIDAzione di controllo PID

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Risposta veloce( La temperatura supera rapi- damente il set point e pendola prima di stabilizzarsi .)

Tem

pera

tura

Tempo

Tem

pera

tura

Tempo

Risposta accettabile( Normale )

Tem

pera

tura

Tempo

Risposta lenta( E' necessario un tempo lungo per raggiungere il set point .)

Risposta normale

Principali tipologie di regolazionePrincipali tipologie di regolazione

La migliore è quella che di più si avvicina alle esigenze di produzione

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Esempio dei parametri per l’istruzione PID

Set Value Valore target per il controllo PID. E’ un numero binario di tanti bitquanti indicati nell’input range.

Larghezza dellaBandaproporzionale

Specifica il rapporto Larghezza di banda / Input Range: impostabileda 0,1 % a 999,9% ( BCD 0001 .. BCD 9999 )

Tempointegrale

Imposta il rapporto Tempo Integrale / periodo di campionamento.Da 0001 a 8191. 9999 Lo disabilita.

TempoDerivativo

Imposta il rapporto Tempo derivativo / periodo di campionamento.Da 0001 a 8191. 0000 Lo disabilita.

Periodo dicampionamento

Indica il periodo con cui viene campionato l’ingresso: da 0,1 a102,3 s ( BCD 0001..BCD1023)

Specificatore dioperazione

1 Per specificare funzionamento normale, 0 per funzionamentoinverso

Coefficiente difiltro

Filtro sull’ingresso. 0: disabilitato. Da 100 a 199: imposta ilcoefficiente ( più basso il valore più debole il filtro). Default: 0.65.

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Output Range Numero dei bit dei dati in uscita ( Segnale di comando )Da 0 a 8 imposta il range da 8 a 16.

Input Range Numero dei bit dei dati in ingresso ( Segnale da controllare )Da 0 a 8 imposta il range da 8 a 16.

Work Area Area utilizzata dal sistema

Esempio dei parametri per l’istruzione PID

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L’istruzione PID

Cosa fare nel caso di…Cosa fare nel caso di…

SOVRAELONGAZIONE: Aumentare P e D, ridurre I

RISPOSTA LENTA AI DISTURBI: Aumentare D, ridurre I e P

PENDOLAZIONI / OSCILLAZIONI: Aumentare P e I, ridurre D.

SOVRAREGOLAZIONE DEI DISTURBI: Ridurre D, aumentare P e I

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Consigli pratici per il calcolo dei parametri PID

• Metodo di calcolo di Ziegler-Nichols (metodo della massimasensibilità):

– Provare la PID con la sola azione P– Impostare una banda proporzionale larga e verificare le reazioni del sistema– Restringere gradualmente la banda, fino al punto in cui il sistema oscilla con

un ciclo fisso di periodo T– Impostare il parametro I=1/2*T– Impostare il parametro D=1/4*T

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