METODO DEL CIRCUITO SEQUENZIATORE CON L'UTILIZZO DI VALVOLE MONOSTABILI

METODO DEL CIRCUITO SEQUENZIATORE CON L'UTILIZZO DI VALVOLE MONOSTABILI

Aggiornato con un esempio

Per ottenere un circuito costituito da moduli sequenziatori con l'utilizzo di valvole monostabili, conviene effettuare una sequenza di memorie che si attivino permanentemente una di seguito all'altra, ciascuna settata da uno specifico segnale di settaggio e dalla attivazione della memoria precedente. Le memorie vengono poi resettate in cascata dall'ultimo segnale del ciclo.

Sequenza di memorie in accumulo, resettate da un unico segnale di fine ciclo
Si vogliono ottenere n segnali di uscita U1,U2,U3,...,Un che vengano attivati, uno di seguito all'altro da rispettivi segnali di settaggio .
Ciascuna uscita deve rimanere attivata fino a che non ne viene eccitata l'ultima . Questa dovrà resettare, in cascata, tutte le precedenti uscite e sé stessa, rispettando il precedente ordine di settaggio.

Per ottenere le n uscite che rispettino i requisiti richiesti, occorre l'utilizzo di n-1 memorie, le quali vengano settate, una alla volta, da una successione di segnali di settaggio S1,S2,S3...Sn-1 che forniscono rispettivamente i segnali di uscita U1,U2,U3,...,Un-1, i quali permangano attivati, fino a che non venga settato, con Sn, l'ultimo segnale di uscita che resetti in cascata i precedenti segnali di memoria e per ultimo sé stesso.

Si indichi con Ui il segnale di uscita della memoria generica i. Questa deve essere attivata dal segnale di settaggio Si e rimanere tale solamente se è attivata la memoria precedente.
Deve risultare:

Ui=(Si+Ui)·Uì-1

1

Si osservi che Ui-1 è in forma vera e non negata, per cui il segnale rimane attivo fino a che lo è il segnale di memoria precedente.
La prima memoria deve essere diversa dalle altre: essa è attivata dal primo segnale di settaggio Si e disattivata dall'ultimo segnale di uscita Un.

U1=(S1+U1)·NOT Un

2

Il segnale di resettaggio è indicato dalla sua etichetta preceduta dal NOT:   NOT Un

I segnali di uscita dalla sequenza di memorie in accumulo, fino alla memoria n-1 risultano:

	U1=(S1+U1)*NOT Un
	U2=(S2+U2)*U1
	..................................	3
	Ui=(Si+Ui)*Ui-1
	..................................
	Un-1=(Sn-1+Un)*Un-2

L'ultimo segnale di uscita Un è di breve durata. Esso è attivato dall'ultimo segnale di settaggio del ciclo Sn e dalla attivazione del segnale di memoria Un-1; dà il comando dell'ultimo passo, resetta la prima memoria U1, e con essa in cascata tutte le altre memorie.

Un=Sn·Un-1

4

Il segnale Un non proviene da una memoria. Esso è attivo solamente quando lo sono il segnale di memoria precedente e il segnale di settaggio Sn
Si noti, osservando le espressioni (3), che Un resetta la memoria U1 . Disattivata questa si disattiva la U2, la quale disattiva la U3, così via...
Quando la Un disattiva la U1, in cascata vengono disattivate tutte le altre, fino alla Un-1, . questa poi disattiva la Un, anche se rimane attivato il segnale di settaggio Sn-1 .
Riassumendo le equazioni logiche della sequenza delle memorie in accumulo:

	U1=(S1+U1)·NOT Un
	U2=(S2+U2)·U1
	..................................
	Ui=(Si+Ui)·Ui-1	5
	..................................
	Un-1=(Sn-1+Un)·Un-2
	Un=Sn·Un-1

Utilizzo della sequenza di memorie in accumulo in un ciclo con elettrovalvole monostabili

La sequenza di memorie descritte può essere utilizzata per l'elaborazione dei comandi delle fasi di un ciclo con l'utilizzo di elettrovalvole monostabili.
Il metodo si può riassumere nei seguenti punti:

• Ad ogni passo si associa una memoria con precedenza alla cancellazione, che viene attivata o dallasola variabile attiva o da tutti i finecorsa attivati (con autoeccitazione dato dal segnale di memoria stesso) e dal segnale di memoria precedente, dipendente da di tutti i finecorsa già attivati.
  In tal modo, anche se si presenta nel ciclo una ripetizione della combinazione dei finecorsa, in passi diversi, in questi viene attivata una memoria diversa, dipendente dal segnale di memoria precedente.
  Quindi in passi diversi la stessa combinazione dei finecorsa attiva una memoria differente, che rimane attiva fino al l'ultimo segnale di comando del ciclo .
  
  Consideriamo così il ciclo A⁺ B⁺ B¯ A¯
  
  Ai passi del ciclo si associ la sequenza di memorie in accumulo precedentemente descritta, i cui segnali di settaggio siano dati dalla combinazione dei finecorsa toccati all'inizio del passo.
  
  
  

  A+=ao·bo

  --->

  Us1

  B+=a1·bo

  --->

  Us2

  6

  B¯=a1·b1

  --->

  Us3

  A¯=a1·bo

  --->

  Us4

  
  
  Us4 è il segnale non di memoria da associare alla combinazione dei finecorsa dell'ultimo passo, che abilita questo e resetta sequenzialmente, dalla prima all'ultima, le memorie precedentemente settate
  
  
  Le equazioni logiche dei segnali di memoria sono:
  

  	Us1=(ao·bo·Start+Us1)·NOT Us4
  	Us2=(a1·bo+Us2)·Us1
  	Us3=(a1·b1+Us3)·Us2	7
  	Us4=a1·bo·Us3

  
  
  
  Si noti che il segnale a1·bo risulta di settaggio sia Us2 sia di Us4.
  Però quando si verifica per la prima volta la combinazione a1 · bo, nel II passo, si attiva solamente il segnale di memoria Us2, essendo già attivato   Us1 (posto in AND con     " a1 · bo+Us2"): non si attiverà Us4, non essendo ancora attivato Us3 .
  Quando nel IV passo si presenta di nuovo la combinazione a1·bo allora si attiverà il segnale Us4 , essendo ora attivato Us3 .
  Attivato il segnale Us4, questo, essendo posto al reset della memoria Us1, la disattiva. Allora, in cascata, la disattivazione di Us1 diseccita Us2, che disattiva la Us3, la quale in fine disattiva la Us4 completando il ciclo.
• Il comando dei cilindri avviene attraverso il settaggio e resettaggio di elettrovalvole monostabili.
  Nell'esempio considerato si associno:
  
  

  Elettrovalvola  Y1	--->	A+ A¯
  Elettrovalvola  Y3	--->	B+ B¯

• Il comando di ciascuna elettrovalvola monostabile si ottiene ponendo in AND i due segnali di memoria riferiti: uno all'attivazione dell'elettrovalvola posto in forma vera, l'altro alla disattivazione posto in forma negata.

• Così il segnale di comando dell'elettrovalvola , riferita ai passi del cilindro A, si ottiene ponendo in AND i due segnali:
  

  1.		Us1 in forma vera, corrispondente ad A+
  2.		NOT Us4 in forma negata, corrispondente ad A¯

  Si ottiene:
  
  

  Y1=Us1·NOT Us4

  8

  Infatti nel I passo la combinazione dei finecorsa ao·bo attiva la memoria Us1, mentre Us4 è disattivata:
  
  

  Us1=1

  Us4=0

  Risulterà:
  
  

  Y1 = 1·NOT 0 = 1·1 = 1

  e si ha l'eccitazione dell'elettrovalvola Y1 con fuoriuscita dello stelo di A:   A⁺ . L'elettrovalvola rimane eccitata fino a che permangono gli stati logici: Us1=1   Us4=0
  Nel IV passo, quando per la 2° volta si attiva la combinazione a1·bo, viene attivato il segnale Us4, ed è ancora attivatoUs1 :
  

  Us1=1

  Us4=1

  Risulterà:
  
  

  Y1 = 1·NOT 1 = 1·0 = 0

  e si diseccita l'elettrovalvola Y1 con rientro dello stelo di A:   A¯.
  
• Alla stessa maniera si ottiene il segnale di comando dell'elettrovalvola Y3: è settata dal segnale Us2 e resettata da Us3. Risulterà:
  

  Y3=Us2·NOT Us3

  9

  Le equazioni logiche delle memorie 7 possono essere espresse rispetto alle variabili attive, invece che alle combinazioni complete dei finecorsa attivati.

  	Us1=(ao·Start+Us1)·NOT Us4
  	Us2=(a1+Us2)·Us1	10
  	Us3=(b1+Us3)·Us2
  	Us4=bo·Us3

  
  Riunendo così le equazioni delle memorie e quelle dell'attivazione delle elettrovalvole si ha:
  

  	Us1=(ao·Start+Us1)·NOT Us4
  	Us2=(a1+Us2)·Us1
  	Us3=(b1+Us3)·Us2	11
  	Us4=bo·Us3
  	Y1=Us1·NOT Us4
  	Y3=Us2·NOT Us3

OCCUPAZIONI  PLC
      Ingressi I    -    Uscite O  

COMPONENTE  INGRESSO    BOBINA ELETTROVALVOLA USCITA   Start       I0                            Y1      O0 finecorsa ao       I1                             Y3      O1 finecorsa a1       I2            finecorsa bo       I3            finecorsa b1       I4

Funzionamento pigiato lo Start, essendo il finecorsa ao eccitato (ao=1) viene attivato permanentemente il Flag di memoria Us1 (Us1=1); non essendo eccitato Us4, Si eccita l'elettrovalvola Y1, e fuoriesce lo stelo di A; eccitato il finecorsa a1, si attiva permanentemente il Flag di memoria Us2 (Us2=1), si eccita l'elettrovalvola Y3 e fuoriesce lo stelo di B; eccitato il finecorsa b1, si attiva permanentemente il Flag di memoria Us3 (Us3=1); si diseccita l'elettrovalvola Y3: infatti, essendo Us2=1 - Us3=1, risulta :                                                                            Y3= Us2 NOT Us3 = 1 NOT 1 = 0; diseccitata l'elettrovalvola Y3 rientra lo stelo di B; eccitato il finecorsa bo si attiva si attiva momentaneamente il Flag di memoria Us4 (Us4=1); si diseccita l'elettrovalvola Y1: infatti, essendo Us1=1 Us4=1, risulta :                               Y1= Us1 NOT Us4 =   1 NOT 1 = 0; diseccitata l'elettrovalvola Y1 rientra lo stelo di A.

ESEMPIO

Ciclo con ripetizione di comandi:

Una serie di pezzi, posti in posizione fissa entro un raccoglitore, debbono essere presi uno alla volta da una ventosa, innalzati, trasportati e depositati entro uno scatolone di imballaggio. Effettuare uno schema di massima del sistema ed elaborareil ciclo elettropneumatico occorrente per la presa del pezzo, il suo trasporto nello scatolone ed il deposito in questo.

Soluzione del problema La ventosa "VENT" Fig. E.1 viene posta all'estremità del cilindro pneumatico "B" a doppio effetto, istallato su una slitta orizzontale comandata da un cilindro pneumatico "A" a doppio effetto.

Fig. E.1 I cilindri "A", "B" sono comandati rispettivamente dalle ellettrovalvole bistabili: Vb1,Vb2 (schema Fig.E.2). I segnali di pilotaggio delle elettrovalvole sono elaborati attraverso i finecorsa ao,a1 posti alle estremità della corsa della slitta, comandata dal cilindro A, e bo,b1 posti alle estremità della corsa dello stelo del cilindro B, recante la ventosa utilizzata per prendere del pezzo dal raccoglitore e lasciarlo nello scatolone.

Fig. E.2

La ventosa è collegata ad un eiettore, costituito essenzialmente da un tubo di Venturi che genera un vuoto in corrispondenza del minimo diametro. L'eiettore viene posto all'uscita di una elettrovalvola 2/2 NC monostabile (Vb3), la cui bobina viene eccitata con il segnale di eccitazione, indicato con "VENT", che deve essere emesso quando, nella prima postazione P1, lo stelo del cilindro B è fuoriuscito e si comanda la corsa di rientro: B-. A questo punto si crea il vuoto nell'eiettore e la ventosa in prossimità del pezzo lo afferra e lo condurrà fino alla posizione di abbandono.

L'elettrovalvola Vb3 dovrà diseccitarsi quando lo stelo del cilindro B, nella posizione P2, fuoriuscendo porta il pezzo in corrispondenza dello scatolone di imballaggio.

Sequenza ciclica Il ciclo elettropneumatico si compone delle seguenti fasi: Nello stato iniziale la slitta, recante il cilindro B, è nella posizione P1, lo stelo del cilindro B è rientrato: in questa posizione sono eccitati i finecorsa ao, bo. Un segnale di Start dà inizio al ciclo e viene comandato la fuoriuscita del cilindro: B+ Fuoriesce lo stelo di B. La ventosa, posta all'estremità di questo, si porta sul pezzo da prendere e in questa posizione viene eccitato il finecorsa bo, viene elaborato un segnale che comanda il rientro dello stelo: B- e determina l'eccitazione dell'elettrovalvola Vb3 che invia l'aria all'eiettore per la creazione del vuoto entro la ventosa. In tal modo il pezzo si attacca alla ventosa e viene sollevato nella corsa di rientro dello stelo di B. Alla fine della corsa di rientro dello stelo di B, con il pezzo attaccato alla ventosa, la slitta si porta dalla posizione P1, di raccolta a quella P2 di deposito dei pezzi nello scatolone di imballaggio: stato comandato A- Eccitato il finecorsa a1 viene comandato la fuoriuscita dello stelo di B: B+ , per portare il pezzo nella posizione di deposito nello scatolone di imballaggio. Portato il pezzo in prossimità dello scatolone viene eccitato il finecorsa b1, elaborato un segnale che comanda il rientro dello stelo di B e di diseccitazione dell'ellettrovalvola Vb3 che determina l'annullamento del vuoto entro la ventosa, in modo che il pezzo venga lasciato cadere alla rinfusa entro lo scatolone. Rientrato lo stelo di B, e eccitato il finecorsa bo si ha lo spostamento della slitta dalla posizione P1 di deposito a quella P2 di raccolta del pezzo

Occupazioni ingressi - uscite del PLC

Soluzione con circuito sequenziale e utilizzo di elettrovalvole monostabili

Ai passi del ciclo si associa la sequenza di memorie in accumulo i cui segnali di settaggio sono dati dalle variabili attive all'inizio del passo.

E 2.1

Le equazioni logiche dei segnali di memoria in accumulo sono:

E. 2.2

Sia indicata con Y1 la bobina dell'elettrovalvola che comanda il cilindro A e Y3 quella di comando del cilindro B. Le equazioni logiche di comando di Y1,Y3 si ottengono dalle seguenti considerazioni:

Il comando dei cilindri avviene attraverso il settaggio e resettaggio delle elettrovalvole monostabili. Si associno:

E. 2.3

Il comando di ciascuna elettrovalvola monostabile si ottiene ponendo in AND i due segnali di memoria riferiti: uno all'attivazione dell'elettrovalvola posto in forma vera, l'altro alla disattivazione posto in forma negata

Così il segnale di comando dell'elettrovalvola Y1, riferita ai passi  A+ A- del cilindro A, si ottiene ponendo in AND i due segnali:

US3 in forma vera, corrispondente ad A+ US6 in forma negata, corrispondente ad A-.

Si ottiene:

E. 2.4

Il comando dell'elettrovalvola Y3 si ripete due volte nel ciclo. Occorre porre in OR al comando di Y3 le due condizioni che determinano il suo settaggio e resettaggio: ciascuna condizione è data dall'AND della memoria che determina il settaggio , posta in forma vera, con la memoria che determina il resettaggio, posta in forma negata. Così la prima condizione è data dall'AND tra il segnale di memoria US1 che determina B+, posto in forma vera ed il segnale US2 , posto in forma negata, che determina B-:

E. 2.5

I comandi B+ B- si ripetono e sono dati dalla seconda condizione costituita dall'AND tra US4 che determina B+, posta in forma vera e US5 posta in forma negata, che determina B-

E. 2.6

Il segnale di comando della elettrovalvola Y3 del cilindro B sarà dato dall'OR delle due condizioni:

E. 2.7

L'eiettore, che crea il vuoto nella ventosa, deve essere attivato nel primo comando di B-, dato dalla memoria US2, e disattivato dal secondo comando di B-, dato dalla memoria US5:

E. 2.8