Trasformare uno schema elettrico in un programma ladder per PLC

Ecco cosa impariamo oggi:

L’importanza degli schemi elettrici nell’automazione.

Il circuito di potenza.

Il circuito di comando (ausiliario).

Dallo schema elettrico agli ingressi e uscite PLC.

Definizione delle variabili nel PLC.

Trasformare gli oggetti fisici dello schema elettrico in elementi del programma PLC.

L’importanza degli schemi elettrici nell’automazione.

Quando si programmano i plc, gli schemi elettrici diventano qualcosa di molto familiare (almeno lo si auspica), in effetti questo mestiere implica il saper leggere e interpretare i diagrammi non solo per creare i software, ma anche per poter operare al successivo collaudo delle apparecchiature in campo, ed eventualmente ricercare i guasti. Lo schema elettrico nei processi d’automazione occupa un ruolo davvero importante.

In questa lezione vediamo come convertire un semplice schema elettrico di comando di un motore con inversione di marcia, in un programma ladder per il plc. impareremo come identificare gli elementi che diventeranno parte del software (ingressi e uscite), per poi definire le variabili PLC e costruire i rami d’istruzione.

Partiamo dall’immagine seguente che mostra lo schema elettrico di partenza.

Il circuito di potenza.

Come si vede dall’immagine sopra, abbiamo un circuito di potenza trifase interrompibile con i fusibili sezionabili, con una protezione termica QF1, e nel mezzo una doppia linea interrotta dai contatti di due contattori. Naturalmente in basso troviamo il nostro motore che lavora con tre fasi.

Questo circuito di potenza è molto tipico e lo si può creare con diverse piccole variazioni, la funzionalità è comunque sempre la stessa: quando i fusibili sono inseriti, se uno dei due contattori è avviato e la protezione termica QF1 non è scattata il motore si avvia.

Il circuito rappresenta uno schema di comando con inversione di marcia, infatti a seconda del contattore ingaggiato (KM1 o KM2), il motore sarà alimentato con due fasi invertite, in modo da girare in un senso o nell’altro.

Il circuito di comando (ausiliario).

Per poter funzionare, l’applicazione deve avere anche una sezione di comando, ovvero una circuiteria ausiliaria che ci permetta di comandare gli elementi (in questo caso i due teleruttori), per mezzo di pulsanti.

Il circuito di comando inoltre dovrà assicurare il corretto funzionamento della parte di potenza, per esempio nel caso specifico di questo avviamento, impedire che il motore possa essere comandato nei due sensi contemporaneamente; per fare questo i due contattori devono essere interbloccati.

Un’altra particolarità del circuito ausiliario è che se scatta la protezione termica QF1 il motore si deve fermare e non deve essere possibile comandarlo.

Nella prossima immagine vediamo il circuito degli ausiliari nel dettaglio.

Analizziamo ora la circuiteria degli ausiliari in figura sopra: abbiamo dall’alto la fase che alimenta il circuito, interrotta dal contatto della protezione termica; quando questa scatta il contatto si apre e il circuito si interrompe.

Scendendo troviamo un pulsante di stop motore (STP) normalmente chiuso che quando premuto interrompe il circuito e fa cadere il teleruttore che eventualmente in quel momento fosse alimentato.

Per comandare i teleruttori abbiamo due pulsanti (STRA e STRI), il primo comanda il primo contattore, il secondo l’altro.

Subito sotto i comandi abbiamo l’interblocco, infatti vediamo che se KM2 è attivato, il suo contatto apre il circuito che alimenta la bobina KM1 così questo non può attivarsi, viceversa la bobina KM2 non si può alimentare se è attivato KM1.

In parallelo ai pulsanti di comando motore vediamo le auto ritenute: quando un teleruttore si attiva, il suo contatto ausiliario si chiude a auto ritiene il teleruttore stesso, in questo modo esso rimane ingaggiato anche quando il pulsante di comando viene rilasciato.

Con questo circuito, per cambiare il senso di marcia del motore avviato bisogna prima spegnerlo.

Dallo schema elettrico agli ingressi e uscite PLC.

Il primo passo da effettuare per trasformare uno schema elettrico (o meglio la parte di comando di questo) in un programma per PLC, è identificare gli oggetti che saranno inclusi nel software. Nel nostro esempio, otteniamo dal circuito ausiliario i seguenti ingressi:

1 Ingresso digitale per il contatto protezione termica.

1 Ingresso digitale per il pulsante di stop motore.

1 Ingresso digitale per il pulsante di marcia motore in un senso.

1 Ingresso digitale per il pulsante di marcia motore nell’altro senso.

Per interbloccare i teleruttori ci servono anche 2 ingressi digitali che saranno contatti ausiliari dei teleruttori stessi, in questo modo possiamo anche verificare la loro attivazione.

In totale abbiamo 6 ingressi digitali.

A questo proposito, normalmente l’interblocco si può operare anche fisicamente nel quadro elettrico, in questo modo abbiamo una doppia sicurezza (interblocco hardware e software insieme).

Come uscite digitali avremo quelle per comandare i teleruttori, quindi ne avremo 2.

Con 6 ingressi digitali e 2 uscite digitali possiamo realizzare questo circuito di comando.

Definizione delle variabili nel PLC.

Il passo successivo all’identificazione degli oggetti interfacciabili con il PLC è quello di definire le variabili per utilizzarli nel programma. Ecco un’ipotetica definizione di queste nelle prossime righe.

in_puslante_stop : BOOL;

in_pulsante_marcia1 : BOOL;

in_pulsante_marcia2 : BOOL;

in_protezione_termica : BOOL;

in_teleruttore1 : BOOL;

in_teleruttore2 : BOOL;

out_comando_teleruttore1 : BOOL;

out_comando_teleruttore2 : BOOL;

Trasformare gli oggetti fisici dello schema elettrico in elementi del programma PLC.

Una volta che abbiamo identificato gli oggetti PLC e definite le variabili per il programma, è il momento di tradurre quello che nella realtà è un oggetto fisico come un contatto di un relé o una bobina di comando, in elementi della logica software, in questo caso istruzioni logiche ladder.

Come si identifica un contatto normalmente aperto? Come invece quello normalmente chiuso? Come si programma il comando di una bobina? Lo vediamo nella prossima immagine che rappresenta il nostro programma pronto per funzionare.

Nella figura sopra abbiamo la prima linea di comando per il primo teleruttore con il controllo della termica, i pulsanti di start e stop, l’auto ritenuta e l’interblocco con il secondo contattore. A sinistra del ramo abbiamo le istruzioni di ingresso (in questo caso solo ingressi di contatti da valutare, sulla destra l’istruzione d’uscita (bobina di comando).

La linea due del programma è simile alla prima e permette il comando controllato del secondo teleruttore, mentre nella terza riga abbiamo aggiunto una segnalazione quando la protezione termica interviene: alziamo il bit della bobina “Allarme_Termica”, che potrà per esempio comandare una lampada oppure essere visualizzata su un sinottico HMI.

Nel costruire questa rete avremmo potuto utilizzare per le variabili nomi che contengono gli stessi identificativi sullo schema elettrico, perciò per esempio in_KM1 come ingresso del contatto teleruttore 1, oppure out_KM2 per la variabile d’uscita del secondo contattore, o ancora in_F1 l’ingresso di protezione termica. Allo stesso modo i pulsanti si sarebbero potuti chiamare in_P0, in _P1, in_P2.

Dal punto di vista del funzionamento non sarebbe cambiato nulla, tuttavia avremmo avuto un’omogeneità di nomenclatura che non guasta mai.

C’è un vantaggio invece a chiamare le variabili in maniera generica come nel nostro programma? Sì, il programma diventa universale; supponiamo che un domani lo schema elettrico presenti altri nomi per gli oggetti non dovremmo rinominare le nostre variabili, esse infatti hanno un nome che dichiara la loro funzione e non il nome di un oggetto specifico.

Bene, siamo arrivati al termine di questa lezione su come trasformare uno schema elettrico in un programma ladder per PLC. Quello di oggi è solo un piccolo esempio, tuttavia i passi per eseguire questa procedura sono sempre gli stessi, anche per progetti di grandi dimensioni.

Io ti do appuntamento alla prossima, qui sul mio sito internet e sul mio canale YouTube, e ti auguro buon lavoro, ci vediamo presto!

IMPARIAMO A TRASFORMARE UNO SCHEMA ELETTRICO IN UN PROGRAMMA LADDER PER IL PLC