guarda sommario - Tempo di Elettronica

Emanuele Loffarelli
AUTOMAZIONE IN ELETTRONICA
CABLATA E CON PLC
Pratici esempi di automazione analogica, digitale
e con PLC S7-200 Siemens
Indice
Introduzione
Avviso importante per i lettori
Capitolo 1:
1.1
Dispositivi elettronici .........................................................................................................1
I resistori: generalità e caratteristiche ................................................................................1
1.1.1 Tolleranza ...................................................................................................................1
1.1.2 Coefficiente di temperatura .....................................................................................2
1.1.3 Potenza nominale dissipabile ..................................................................................3
1.1.4 Tensione massima nominale....................................................................................4
1.1.5 Temperatura massima di lavoro .............................................................................4
1.1.6 Generalità sulle caratteristiche costruttive dei resistori.......................................4
1.1.7 Potenziometri .............................................................................................................5
1.2
Codice dei colori dei resistori .............................................................................................7
1.3
Condensatori : generalità e caratteristiche costruttive ....................................................8
1.3.1 Tipologie di condensatori ........................................................................................9
1.4
Diodi a semiconduttore .....................................................................................................11
1.4.1 Caratteristica di funzionamento del diodo a semiconduttore ..........................13
1.5
Diodo Zener ........................................................................................................................15
1.5.1 Caratteristiche nominali, costruttive e tabelle dei valori ...................................17
1.5.2 Stabilizzatore con diodo Zener .............................................................................17
1.6
Il diodo led ..........................................................................................................................19
1.7
Diodi a barriera Schottky ..................................................................................................21
1.8
Il diodo come raddrizzatore .............................................................................................21
1.8.1 Il diodo come raddrizzatore ad una semionda...................................................22
1.8.2 Il diodo come raddrizzatore a doppia semionda ...............................................23
1.8.3 Il diodo per ottenere duplicatori e triplicatori di tensione................................24
1.8.4 Altre applicazioni con i diodi ................................................................................26
1.9
Il transistor bipolare BJT ...................................................................................................26
1.9.1 Le relazioni fondamentali e le caratteristiche nel transistor .............................28
1.9.2 Il transistor in commutazione ...............................................................................30
1.9.3 I multivibratori a BJT ..............................................................................................32
1.10
I fotoaccoppiatori ...............................................................................................................39
211
1.10.1 Le caratteristiche interne ed elettriche dei fotoaccopiatori .............................39
1.10.2 Alcune applicazioni fondamentali con i fotoaccoppiatori ..............................41
Capitolo 2:
L’amplificatore operazionale ..........................................................................................49
Generalità.........................................................................................................................................49
2.1
L’amplificatore operazionale ideale .................................................................................51
2.2
L’amplificatore operazionale reale ...................................................................................52
2.3
Le applicazioni fondamentali dell’amplificatore operazionale ...................................54
Capitolo 3:
Porte logiche .......................................................................................................................59
Generalità.........................................................................................................................................59
3.1
Famiglia TTL .......................................................................................................................62
3.2
Famiglia CMOS ..................................................................................................................64
3.3
Interfacciamento tra sistemi logici ...................................................................................66
3.4
Circuiti logici combinatori : analisi e progetto..............................................................68
3.5
Fondamenti sui circuiti logici sequenziali ......................................................................73
3.5.1 Il latch S–R ...............................................................................................................73
3.5.2 Flipp–Flopp tipo D.................................................................................................74
3.5.3 Il Flip-Flop JK...........................................................................................................76
Capitolo 4:
Introduzione ai concetti di comando dell’elettronica in logica cablata .................79
Generalità.........................................................................................................................................79
4.1
Azionamenti manuali con interruttori allo stato solido ...............................................80
4.2
Il doppio timer NE556 per realizzare un avviatore stella–triangolo ..........................85
4.3
Applicazioni in logica sequenziale per l’inserimento di una utenza di riserva........91
4.4
Impiego dell’interruttore crepuscolare per l’automatismo nei motori elettrici .......96
4.5
Esempi di pratica automazione per l’illuminotecnica ................................................100
4.5.1 Punti luci a diodi led con comando temporizzato da sensore PIR ................101
4.5.2 Caratteristiche fondamentali dei sensori PIR....................................................101
4.5.3 Comando punti luce a diodi led tramite Flip–Flop di tipo D .........................103
4.5.4 Punti luce attivati da fotocellula e temporizzati con CMOS4020 ...................105
4.5.5 Principio di funzionamento delle fotocellule....................................................107
4.6
La logica sequenziale per il riempimento automatico di un serbatoio ....................108
4.7
Timer con contatore 4060 comandato da interruttore crepuscolare .........................112
4.8
Controllo della temperatura con sensore di temperatura LM35...............................114
4.8.1 Termostato di sicurezza con LM35CZ e integrato LM391 ..............................116
4.8.2 Termostato ambiente con sensore LM35CZ ......................................................117
4.9
Decodifiche analogico- digitali: caratteristiche e applicazioni ..................................118
212
Capitolo 5:
Il PLC, generalità e caratteristiche dell’hardware ....................................................125
Generalità.......................................................................................................................................125
5.1
La caratteristica strutturale del PLC ..............................................................................126
5.2
Caratteristiche delle interfacce I/O ................................................................................129
5.3
La codifica dei dati nel PLC ............................................................................................130
5.4
Fondamenti di logica booleana ......................................................................................133
Capitolo 6:
Le CPU S7 – 200 Siemens .............................................................................................139
Generalità.......................................................................................................................................139
6.1
Caratteristiche principali della CPU 226.......................................................................139
6.1.1 Identificazione dei morsetti nella CPU 226; collegamento al PC ...................141
6.1.2 Connessione dei terminali input e output .........................................................144
6.2
Capitolo 7:
Il software di programmazione STEP 7 MICRO/Win32 e l’Editor in KOP..............144
Applicazioni con Simatic S7-200 / CPU 226 ..............................................................151
Generalità.......................................................................................................................................151
7.1
Criteri per la stesura del diagramma ladder ................................................................151
7.2
Avviamento diretto di un motore asincrono trifase ....................................................152
7.3
Teleinvertitore con comando manuale per motore asincrono trifase .......................155
7. 4
Teleinvertitore a ciclo continuo con arresto tramite finecorsa ...................................157
7. 5
Temporizzatori .................................................................................................................160
7.5.1 Configurazione impulsiva ...................................................................................164
7.5.2 L’applicazione dei timer per la gestione dei motori asincroni trifase............164
7.5.3 Merker interni (flag), Merker speciali (di stato) e funzioni di Set-Reset .......168
7.6
Contatori............................................................................................................................171
7.7
Cicli di lavoro....................................................................................................................173
7.7.1 Ciclo di lavoro per il comando temporizzato di cinque motori asincroni....174
7.7.2 Impianto essiccatore vernici ................................................................................177
7.7.3 Ciclo di lavoro di un trapano industriale ..........................................................185
7.7.4 Gestione automatica di un impianto di irrigazione .........................................193
7.8
Operazioni di confronto ..................................................................................................198
7.9
Operazioni di trasferimento ...........................................................................................200
7.10
Istruzioni matematiche: incrementa (INC) e decrementa (DEC) ..............................202
7.11
Operazioni matematiche: Somma e Sottrai numeri interi a 16 o a 32 bit .................205
213