CONTROLLO DI UN IMPIANTO ROBOTIZZATO DA LABORATORIO CON ISAGRAF 

Elaborato di Laurea (AA 2003 - 2004)             

 Relatore: Prof. Luca Ferrarini

Correlatore: Ing.    Carlo Veber

 Introduzione

La continua evoluzione della tecnologia dei Personal Computer e il miglioramento costante della cultura informatica hanno permesso lo sviluppo di applicazioni per la simulazione delle logiche usate nell’Automazione Industriale che si affiancano sempre più spesso ai classici PLC. 

Questa tecnologia viene indicata con il termine SoftPLC che identifica un normale PC il quale, dotato dell'opportuno software, ha la possibilità di controllare direttamente gli I/O, sostituendosi completamente al PLC e fornendo un ambiente di sviluppo, di debugging e di supervisione grafico.

Tra i principali PLC software troviamo ISaGRAF, uno tra i primi SoftPLC comparsi sul mercato in grado di supportare completamente tutti e cinque i linguaggi standardizzati per PLC discussi nella IEC 6-1131.

Un softPLC non sempre risolvere in modo semplice ed economico problematiche di gestione particolari quali la gestione della movimentazione di un robot. Inoltre l’impiego dei classici moduli di ingresso e uscita digitali da abbinare al softPLC, già per un impianto di piccole dimensioni, hanno un impatto economico elevato.

Uno degli obbiettivi è quello di sfruttare al meglio la presenza del Personal Computer per far fronte a questi inconvenienti, mediante lo sviluppo di un software applicativo aggiuntivo.

Grazie alla presenza del PC, ci proponiamo di sviluppare algoritmi di utilità e di tecniche riutilizzabili per la gestione di impianti robotizzati e per la loro simulazione, prendendo in considerazione l’impianto prototipo da laboratorio denominato ScaraBeo, presente nel laboratorio di Automazione Industriale del Dipartimento di Elettronica ed Informazione (DEI) del Politecnico di Milano.

Altro obbiettivo è la connessione dell’impianto Scarabeo con ISaGRAF: ciò permetterà a tutti gli studenti di apprendere e sperimentare tutti i linguaggi di programmazione per PLC discussi nella IEC 6-1131, mettendo loro a disposizione ambienti di sviluppo, simulazione e verifica grafici ed un impianto reale su cui valutarne direttamente l’efficacia.  

Progetto e realizzazione

Il progetto tramite lo sviluppo di CIS - Control Interface ScaraBeo realizza 

• un controllore intermedio in grado di gestire il posizionamento del robot cambiando lo stato di una singola variabile booleana; 

• un supporto al calcolo della cinematica inversa del robot, con l’ausilio di un piccolo CAM per l’acquisizione rapida delle posizioni di carico e scarico direttamente dal layout dell’impianto o attraverso l’inserimento delle coordinate cartesiane; 

•  un supporto alla simulazione dell’impianto, utile per emulare l’impianto nella prima fase preliminare per la verifica della ricetta implementata sul supervisore.

Il software CIS è stato sviluppato su piattaforma Windows Xp e 2000; l’ architettura software dell' applicazione segue il paradigma ad oggetti, il linguaggio scelto per lo sviluppo è C++.

L' architettura Client-Server del sistema di controllo visibile in figura è particolarmente utile in un contesto di Telelaboratorio.

Conclusioni e sviluppi futuri

L’applicazione realizzata è basata su un’accurata analisi dell’impianto, che ha portato alla sua suddivisione in unità funzionali. L’ applicativo sviluppato è diviso in moduli in base alle unità individuate secondo il paradigma ad oggetti, per facilitare la lettura, la comprensione del codice ed un’eventuale espansione dello stesso. 

Le scelte adottate per l’implementazione sono risultate idonee allo scopo nonostante l’economicità della realizzazione. Le prestazioni del sistema sono buone con tempi di ciclo ridotto e velocità di esecuzione del robot più che soddisfacente. Ottimi anche i risultati ottenuti con l’ambiente di simulazione integrato.  

Tra gli sviluppi futuri di rilievo:

• Attivazione del Telelaboratorio 

• Riutilizzo di CIS con altri soft-PLC

• Riutilizzo di CIS per lo sviluppo e la verifica di nuovi controllori a logica distribuita aderenti alla IEC 6-1499

• Implementazione dei protocolli Profibus o Modbus per la sperimentazione dell’ impianto come DCS – Distributed Control System

• Applicazione delle tecniche per il controllo e la gestione del robot nell’industria