Benvenuto in questo mini corso di programmazione PLC Schneider con EcoStruxure, oggi costruiremo un filtro analogico utilizzando il linguaggio ladder di Logic Builder, uno tra i più utilizzati nel mondo per questi controllori.
In questa lezione ho usato un PLC Modicon M241, simulandolo con il simulatore integrato nell’ambiente di programmazione.
Il linguaggio Ladder (LD) è il linguaggio di programmazione per PLC più diffuso oggi, probabilmente perché somigliando a uno schema elettrico, permette anche a chi non è “del mestiere” di impararlo in modo relativamente semplice e in poco tempo.
Anche i PLC della Schneider Electric sono programmabili in diversi linguaggi, e tutti i controllori di questo produttore ci mettono a disposizione il linguaggio a logica di relè.
Il programma di esempio di oggi, mostra come smorzare i valori di una variabile numerica, per esempio quella collegata a un ingresso analogico; questo software è indicato comunque in tutti i casi in cui vogliamo “ammorbidire” il valore di un numero che cambia, attuando quella che chiamiamo “integrazione”.
Nella prossima immagine vediamo la curva “grezza” di un valore analogico in nero sul grafico, e il suo valore integrato con la funzione nel PLC (in blu); notiamo che la curva del filtro è molto più morbida, e i picchi nel dato originale vengono “assorbiti”.
Il programma filtro analogico per il PLC Schneider.
Lo scopo del programma è di memorizzare gli ultimi 10 valori del valore di ingresso, sommarli, e calcolare la media algebrica per ottenere il valore filtrato.
Per realizzare questo software in linguaggio ladder, ci siamo avvalsi di istruzioni logiche elementari (contatti aperti, chiusi, bobine semplici, set e reset), oltre che di alcuni temporizzatori di tipo TON (Timer On Delay).
Abbiamo anche usato delle funzioni matematiche e, nella parte di simulazione, di alcune istruzioni di comparazione.
Nella prossima figura vediamo la prima parte del programma.
Nell’immagine sopra troviamo nel primo ramo ladder il clock che ci permette effettuare il campionamento del valore da elaborare con il filtro. L’impostazione del set point per il timer avviene per mezzo della variabile chiamata “intervallo_campionamento”.
Il timer TON_0, di tipo timer on delay, si auto resetta ogni volta che termina di contare, alzando la sua uscita Q.
Nei rami da 2 a 4 abbiamo lo scorrimento dei 10 valori nella coda di memorizzazione, si nota che utilizziamo un vettore di variabili chiamato “campioni” che contiene fino a 10 elementi; l’indice utilizzato per identificare ogni elemento nel vettore è quello scritto tra le parentesi quadre.
Sempre a ogni attivazione del clock di campionamento, nel ramo 5 del programma, inseriamo il nuovo valore campionato all’interno del vettore, nella posizione 0, che rappresenta la prima; in questo vettore infatti gli elementi vanno da 0 a 9.
Nella prossima figura troviamo il calcolo della somma dei valori nella coda di campionamento, e infine la media per calcolare il valore filtrato. Notiamo l’utilizzo di istruzioni ADD (somma) sia a tre operandi che a due.
Dato che lavoriamo con un vettore, al posto utilizzare utilizzare molte istruzioni per inserire i dati nel stesso, e per fare i calcoli, avremmo potuto elaborare un indice intero per accedere alla struttura dati, ed eseguire le operazioni con meno istruzioni. Avremmo potuto anche sfruttare il potente linguaggio di testo strutturato ST.
Dato che questo tutorial è indirizzato ai “principianti del PLC”, ho ritenuto opportuno mantenere una scrittura semplice, anche se risulta più prolissa e meno ottimizzata.
Per provare il programma ho inserito una routine di simulazione che modifica automaticamente la variabile di ingresso formando una rampa con valori da 200 a 800; in questo modo possiamo vedere meglio come funziona il software.
Per facilitare la comprensione, ho anche creato una piccola pagina in Vijeo Designer, sulla quale è visualizzato il grafico le curve del valore reale dell’analogica, e del valore filtrato.
Nella grafico sopra, troviamo in azzurro chiaro il valore di ingresso che forma i picchi agli estremi, e la curva del valore integrato di colore giallo.
La prima parte rappresenta un filtro di 200 millisecondi, poi nel centro un filtro di 500 millisecondi, poi un pezzetto con filtro a 1 secondo. Dalle curve si vede bene che con filtri grandi la curva di uscita è più lenta e smorzata, mentre con filtri corti somiglia maggiormente alla curva di partenza.