L'automazione in acquario - Utilizzo dei controllori programmabili SIEMENS Logo!  parte II

ll presente documento vuole essere il naturale seguito dell’articolo pubblicato nel 2004, riguardante l’automazione in acquario mediante l’utilizzo di controllori programmabili (i plc di fascia bassa, in pratica). 

Devo ammettere che quella prima idea ha scatenato in questi due anni una valanga di mail e richieste di chiarimenti. Quasi tutti, tuttavia, mi pongono le medesime domande e perplessità, spingendomi a considerare l’idea di scrivere una ulteriore trattazione, che dia conto dei progressi avvenuti nel frattempo e che entri un po’ più nel tecnico per chi fosse veramente interessato e avesse bisogno di maggiori dettagli.

Come primo consiglio (se non l’avete già fatto) vi esorto a leggere il primo articolo a questo indirizzo:

http://www.acquaportal.it/Articoli/Tecnica/automazione_acquario/default.asp

Detto questo, devo innanzitutto specificare che la scelta del tipo di controllore programmabile è definitivamente ricaduta sul modello LOGO! Della Siemens. I motivi? Prima di tutto perché devo onestamente confermare che da circa 6 anni ho due plc di questo tipo in funzione, e non hanno mai dato neanche il minimo problema. E poi perché… ormai conosco quelli!

Conseguentemente, tutte le informazioni successive riguardano questa particolare cpu e relativi accessori. Non chiedetemi quindi informazioni su controllori di altre marche perché non li conosco! Direi di iniziare dal principio, dando per scontato che chi legge sappia cosa sono i plc e a cosa servono (avete letto il primo articolo, vero? J )

Negli anni si sono succedute varie versioni di controller. Siamo ormai alla sesta generazione, quindi alla versione n.5. Il codice prodotto, chiaramente stampigliato sul controller, indica chiaramente qual è la versione del plc, basta guardare le ultime 4 lettere: ex. OBAx dove x indica, appunto, la versione. Vedi figura 1 che indica il punto dove leggere il codice. Ma perché preoccuparsi della versione? La versione è importante perché, nel tempo, sono state aggiunte nuove funzionalità, possibilità, memoria agli apparati.  Diciamo che per le automazioni più… normali (timer vari, luci, principali automatismi) un plc OBA3 (versione 3) può essere sufficiente. Eviterei le versioni precedenti, anche per compatibilità con il software di programmazione. Tanto per rendere l’idea, io sto usando un plc di versione 3 per la mia vasca attuale (3 luci con timer settimanale ciascuna, areatore, eletrovalvola co2, luce lunare, e vari pulsanti per automatismi vari). Per programmi particolarmente complessi, per sfruttare tutte le nuove funzionalità e tutti i nuovi accessori, occorre utilizzare come minimo la versione OBA4 se non la più recente OBA5.

Nella versione OBA5 sono possibili varie funzioni aggiuntive  interessanti: per esempio la retroilluminazione del display (comodo di sera!), la possibilità di generare delle rampe 0-10V con apposite uscite analogiche (basta far funzionare i neon con uno o più un ballast dimmerabili 1-10V e avete presente che effetti alba/tramonto?), si possono usare i pulsantini della cpu (quelli triangolari che vedete ancora in fig.1) come normali ingressi (quindi evitando pulsanti esterni, se questi 4 sono sufficienti!), mentre in precedenza tali pulsanti prima erano solo dei comandi per le funzioni di gesttione del plc stesso.

E ancora: la possibilità di far lavorare il plc in connessione diretta con il personal computer, sul quale si vedrà in real-time lo stato degli ingressi / uscite. La possibilità di avere degli ingressi PT100, quindi per sonde di temperatura, le più comuni in commercio, direi (un rapido giro su google cercando “sonda pt100” vi farà capire di cosa parlo), per permettere di attivare qualsiasi utenza elettrica in funzione della temperatura (Riscaldatori? Ventole?).

Nota dolente ma doverosa: non sono riuscito a collegare sonde per il ph direttamente al plc. Non ne ho trovato, infatti,  di adatte. Diciamo che il segnale che danno in uscita (pochi millivolt) andrebbe normalizzato prima di poter essere dato in pasto ad un ingresso analogico di un plc, che accetta solo segnale analogico 0-10V. Alternativamente possiamo pensare di usare un controller per ph esterno e mandare il segnale on/off della elettrovalvola al plc, per ulteriori gestioni. Una terza ipotesi prevede che un progettista elettronico crei il circuito adatto a questo interfacciamento! (si accettano notizie sugli esiti…..).

Quanti tipi di plc LOGO! esistono? In generale, suddividerei gli apparati in base all’alimentazione: a 220V e a 12/24V. Gli apparati a 220V vanno alimentati direttamente con la tensione di rete ma presentano lo svantaggio che anche i segnali di ingresso (calma… poi vediamo cosa sono e come funzionano) devono essere a 220V. Questo significa che vicino alla nostra bella vasca, magari piena di acqua salata, ci mettiamo dei pulsantini connessi direttamente alla 220V? (brrrrr…). Insomma, io i modelli alimentati a tensione di rete li vedo molto adatti all’impiantistica elettrica industriale e/o civile, un pò meno per i nostri usi.

Consiglio caldamente di utilizzare i modelli a bassa tensione, ottimi per esempio i modelli 12/24V che accettano di essere alimentati sia a 12V che a 24V (si regolano da soli sulla tensione rilevata). In questo modo potremo usare per ingressi anche piccoli pulsantini e/o interruttorini per elettronica, senza il timore di rimetterci la pelle… E’ vero, tuttavia, che in questo caso deve essere utilizzato un alimentatore esterno. Quello originale Siemens ha un certo costo (sui 45 euro) ma possiamo anche utilizzare un alimentatore del tipo indicato in fig.2 (oopure un qualsiasi alimentatore stabilizzato purchè, attenzione, eroghi almeno 1500mA su 12V. Il problema alimentatore è quindi risolto con pochi euro.

 
Una ulteriore suddivisione degli apparati la possiamo fare per tipologie di uscita: a transistors e a relè. I modelli con uscite a transistors (che sono solo a 12V o 24V) sono adatti a controllare a loro volta altri circuiti elettronici a basso assorbimento. Diciamo che li scartiamo subito, noi ci indirizziamo decisamente sui modelli a relè. In questo caso le uscite del plc sono dei semplici relè, degli interruttori insomma, dotati di normali morsetti con vite,  ai quali applichiamo qualsiasi carico ma con il limite, per ciascun relè, di 5A max. Cio’ significa che a 220V possiamo fornire tranquillamente 1KW su ogni uscita (beh, ma che acquario avete….. J ??). Nota: il modello a 220V ha come uscita solo dei relè.

Vediamo come è fatta la cpu: Si tratta di un apparecchio adatto al montaggio su guida DIN, ottimo quindi per essere inserito in quadretti elettrici standard. E’ presente un display (c’è anche il modello senza display, più economico). La cpu standard dispone di 8 ingressi e 4 uscite. Gli ingressi vengono marcati da I1 a I8 e sono di tipo digitale, ovvero sono in grado di rilevare solo segnale 0 (quando la tensione in ingresso è minore di 3V) e 1 (quando invece il segnale è maggiore di 10V). Il riferimento di massa per gli ingressi è il polo negativo dell’alimentazione. I primi due ingressi (I1 e I2) possono essere usati anche come analogici 0-10V (per rilevare segnali di qualsiasi tipo normalizzati su questo range.). Le 4 uscite sono , come dicevo sopra,  dei relè, dei normali contatti insomma, normalmente aperti. Le uscite sono marchiate da Q1 a Q4. In fig. 3 lo schema elettrico dei collegamenti da farsi, riporto solo il primo ingresso e la prima uscita, gli altri sono ovviamente uguali!

Ovviamente una uscita a ON avrà il contatto chiuso, una uscita a OFF lo avrà aperto.

E se avessi bisogno di più ingressi e/o più uscite? No problem, questi interessanti apparecchi sono costruiti in modo da poter essere ampliati con moduli aggiuntivi, che si inseriscono alla destra della cpu, dove si trova un connettore apposito. Vedi fig. 4 per una immagine esplicativa. Esistono svariate tipologie di espansioni: 8 porte in / out relè, 2 porte analogiche 0-10V, 2 porte per sensori di temperatura PT100, e altre per noi meno interessanti.

Attenzione però che a seconda delle versioni di plc si possono o meno montare determinate espansioni, e c’è comunque un limite massimo raggiungibile nel numero di porte. Riferirsi alla documentazione per ogni dubbio…!

Un altro oggetto indispensabile per inserire il programma nel plc è il cavo di programmazione. Trattasi di un cavetto, venduto ad un prezzo francamente eccessivo, che permette di connettere il LOGO! ad un normale pc, via porta seriale RS232 (controllate se il vostro pc dispone di questa porta, negli ultimi pc soprattutto portatili, solitamente non c’è più, quindi dovrete dotarvi di un adattatore USB-RS232). Il cavetto non si può autocostruire, usa un connettore proprietario e contiene un circuito elettronico non facilmente riproducibile… fidatevi!. In fig. 5 una foto del cavetto in questione. Qui devo fare una doverosa precisazione: in teoria si potrebbe programmare completamente il LOGO! direttamente dai tastini e con utilizzo del display, ma vi posso assicurare che creare, modificare, testare un programma in questo modo sarebbe impresa degna di Giobbe e della sua infinita pazienza. Insomma, lasciamo perdere... (ma chi ci vuole provare, faccia pure… J). Una volta inserito il programma nel plc, da tastierino si potrà comunque agire sui valori dei blocchi logici (orari, timers, ecc) senza dover scaricare completamente e nuovamente il programma nella cpu. Questo rende molto comoda la modifica “al volo” di svariati parametri operativi.

Riassumendo: abbiamo il plc, l’alimentatore, il cavetto di programmazione, le eventuali espansioni, cosa ci manca…? Il software per creare, modificare, ed inserire i programmi nel plc! Siemens mette a disposizione un programma, denominato LogoSoft! Comfort, ormai giunto alla versione 5.0. Diciamo che ad ogni rilascio di una nuova versione di plc, viene rilasciata anche una nuova versione di questo software. Con la versione di LogoSoft! più recente si possono gestire anche i plc più datati, mentre NON è vero il contrario. L’ultima versione di LogoSoft! è attualmente la 5.0, ma vengono rilasciate periodicamente delle patch e aggiornamenti per risolvere eventuali problemi e bugs. E’ possibile scaricare dal sito Siemens (vedi in fondo al documento il link) la versione demo del programma, con la quale poter creare, modificare e simulare il funzionamento dei vari programmi, con l’unico limite di non consentire di scaricare il programma creato nel plc. Ma com’è un programma per il LOGO!? E’ uno schema a blocchi, in veste grafica, che permette di gestire i segnali di ingresso, le uscite e tutta la logica intermedia, i timers, le condizioni AND / OR / NOT ecc che regolano il funzionamento globale dell’apparato. Ci sono diverse funzioni preconfigurate che aiutano molto, per il resto si tratta di logica di tipo Booleano. Non nego che serve fare qualche prova, ma vi assicuro che non è nulla di esoterico. In Fig.6 un esempio di una videata di un programma plc all’interno di Logosoft!, giusto per dare una idea.

Una delle funzioni più interessanti, già menzionata, è quella di poter simulare completamente il funzionamento di un programma dentro Logosoft! prima di inserirlo nel plc. Determinati eventi possono poi attivare segnalazioni di testo sul display del Logo!. La possibilità di associare questi messaggi a soglie configurabili come, per esempio, il conteggio delle ore totali di funzionamento di  una qualsiasi uscita, ci apre svariate possibilità (avvisi sostituzione neon o altro… per esempio).  Vedi figure a lato.

Dove trovare questo apparati? In ogni buon negozio di materiale elettrico e/o automazioni ben fornito. Non sottovaluterei la possibilità di un acquisto on-line su siti come www.rs-components.it dove si trova tutta la serie di questi apparati. Lungi da me la volontà di fare pubblicità a questo o a quel sito online, sto solo riportando un link tra i vari possibili.

Ultimo consiglio: esiste un kit di valutazione che comprende un plc Logo 12/24Rc, cavo di programmazione, manuale, cdrom con programma logosoft, il tutto ad un prezzo minore della somma dei singoli componenti. Per esempio, su RS-components ha come codice: 492-4275.

Per finire, ritengo utile riportare alcuni codici prodotto attuali (dicembre 2006),  per il futuro si dovrà fare riferimento ai nuovi codici. In fondo, il link al quale reperire qualsiasi informazione sui plc Logo!

Codici Prodotto Siemens Logo!:

Plc Siemens Logo CPU 12/24rc versione 5:
LOGO! 12/24RC,LOGIC MOD.,DISPL. PU/I/O: 12/24V DC/RELAY, 8 DI (2AI)/4 DO,MEM 130 BLOCKS
Codice Siemens: 6ED1052-1MD00-0BA5

Espansione 4 porte con uscite a relè per plc siemens:
LOGO! DM8 12/24R, EXP. MODULE PU/I/O: 12, 24V/12V/24V/RELAIS, 2TE, 4 DI/4 DO
Codice Siemens: 6ED1055-1MB00-0BA1

Espansione 8 porte con uscite a relè per plc siemens:
LOGO! DM16 24R, EXP. MODULE, PU/I/O: 24V DC/24V DC/RELAY, 8 DI/8 DO, 4TE
Codice Siemens: 6ED1055-1NB10-0BA0

Espansione uscite analogiche 0-10V per plc Logo:
LOGO! AM2 AQ EXPAN. MODULE, PU: DC 24V, 2AQ, 0-10V
Codice Siemens: 6ED1055-1MM00-0BA0

Espansione ingressi analogici per sonde temp. PT100 per plc Logo:
LOGO! AM2 PT100 EXPAN. MODULE, PU: DC 12/24V, 2AI, PT100 -50 ... +200 DEGR/C
Codice Siemens: 6ED1055-1MD00-0BA0

Espansione Ingressi analogici 0-10V per plc Logo:
LOGO! AM2 EXPANSION MODULE, PU: DC 12/24V, 2 AI, 0 - 10V OR 0 - 20MA
Codice Siemens: 6ED1055-1MA00-0BA0

Alimentatore per plc Logo:
LOGO! POWER 24 V STABILIZED POWER SUPPLY INPUT: 100-240 V AC OUTPUT: 24V DC/1.3 A
Codice Siemens: 6EP1331-1SH02

Link Utili:

Sito Siemens Logo:  http://www.automation.siemens.com/logo/index_76.html

Da qui si parte per ogni esigenza: Manuali, Brochures, pdf di ogni tipo, in varie lingue tra cui (incredibile ma vero) l’Italiano!

ATTENZIONE! Negli articoli dedicati al fai da te vengono descritte esperienze di appassionati italiani che vogliono, unicamente a titolo dimostrativo, mostrarci e renderci partecipi dei loro risultati nella costruzione artigianale di accessori di acquariofilia. Ricordiamo che molti progetti avendo a che fare con impianti elettrici e l'utilizzo di macchinari e strumenti di lavoro possono essere pericolosi, e che le modifiche apportate ad accessori già esistenti, rendono l'accessorio non più a norme CE e pertanto con la garanzia non più valida. Nel caso qualcuno volesse ugualmente cimentarsi nella realizzazione di questi progetti, sia Acquaportal sia gli autori del progetto stesso non si assumono in alcun modo responsabilità in caso di incidenti o guasti di qualsiasi tipo essi siano. Nel caso di realizzazione ricordiamo infine che alcune lavorazioni necessitano di strumenti di protezione.

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