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APRILE 2019 AUTOMAZIONE OGGI 413 112 AO TUTORIAL sullo stato presente. In realtà, la macchina sequenziale sincrona permette di avere comportamenti vantaggiosi, impossibili con la macchina sequenziale asincrona: la cadenzata modifica dello stato interno consente infatti di tenere in conto anche la variabile tempo. La variabile tempo è indispensabile quando l’informazione è as- sociata non solo alla sequenza, ma anche alla durata dei valori delle variabili d’ingresso e/o d’uscita. In queste fattispecie, infatti, è importante saper svolgere azioni diverse a istanti diversi. In ogni tratto di funzionamento di durata ‘x’, compreso tra due istanti di sincronismo consecutivi, la macchina sequenziale sin- crona fornisce una variabile d’uscita di durata ‘x’ e si calcola una nuova immagine di ciò che ha fatto fino a quel momento. L’ag- giornamento dello stato presente avviene quindi all’inizio dell’in- tervallo successivo. Se la frequenza di funzionamento della rete sincrona è corretta, cosa che diamo per scontata, la funzione del blocco combinato- rio è molto più semplice di quella delle reti asincrone: non serve tenere in considerazione i fenomeni di alea, statica e dinamica, poiché essi possono verificarsi solo all’inizio dell’intervallo e saranno sicuramente ter- minati all’istante di campio- namento. Inoltre, non serve prendere in considerazione i fenomeni dell’adiacenza delle configurazioni consecutive d’ingresso e di stato, infatti le configurazioni spurie causate da segnali che non cambiano proprio allo stesso istante, si verificano solo all’inizio dell’intervallo e non verranno quindi mai campionate. Le reti sequenziali sincrone impiegano gate e flip-flop come componenti essenziali della loro architettura e utilizzano il clock per regolare il loro com- portamento in intervalli precisi di tempo, durante i quali tutti i segnali hanno valori costanti e ben definiti. Le macchine sincrone Vi sono due principali modelli di macchine sincrone: il modello Melay e il modello Moore. Nel modello Melay l’uscita dipende dallo stato presente (o dallo stato futuro) e dagli ingressi; nel mo- dello Moore l’uscita dipende solo dallo stato presente. Quindi, nella macchina di Melay le uscite sono asincrone e variano anche con clock stabile, mentre nella macchina di Moore le uscite sono sincrone in quanto dipendono solo dalle variabili di stato, le quali vengono aggiornate secondo precisi intervalli di tempo. Con il modello Melay è rischioso usare più reti connesse fra loro, poiché si possono ottenere relazioni iterative. Esiste però anche un modello della macchina di Melay ‘ritardato’, che permette di avere le uscite sincrone. In questo caso, viene aggiunta una va- riabile detta ‘registro di uscita’, che viene aggiornata con il fronte del clock. Così, le uscite saranno funzioni delle variabili d’ingresso e della variabile di stato, ma anche del registro d’uscita, pertanto sincrone. Con la macchina di Melay ‘ritardata’ è possibile avere più reti connesse fra loro senza correre il rischio di creare anelli di reazione che possano dare luogo a reti sequenziali asincrone. Suggerimenti per una programmazione corretta Per progettare e realizzare una rete asincrona o sincrona occorre innanzitutto avere chiare le idee sulle funzioni e prestazioni richie- ste; idee che devono essere descritte prima a parole e poi tradotte in specifica dettagliata. La specifica sarà testuale e descriverà con precisione le procedure, i tempi di acquisizione dei segnali in ingresso, i tempi dei segnali in uscita, le funzioni d’allarme, le funzioni di blocco e di messa in sicurezza dell’impianto. Alla spe- cifica testuale seguirà il diagramma degli stati, che costituisce una rappresentazione grafica della rete. Il diagramma rappresenterà anche la transizione degli stati e aiuterà il programmatore nella realizzazione del progetto. Nel progettare la rete è fondamentale il ruolo dell’ingegnere di processo, che deve indicare esattamente l’algoritmo con tutti i dettagli. Più è approfondita la conoscenza del processo, più è precisa la sua descrizione, minori saranno le possibilità d’errore. È molto importante ridurre gli errori nella fase di progettazione, in quanto si evita di perdere tempo nelle successive cor- rezioni, che risultano sempre complicate e generalmente portano a un abbassamento della qualità del progetto stesso. Al programmatore, in genere ignaro delle esigenze di produzione, deve essere consegnata una specifica chiara e dettagliata; possi- bilmente, poi, deve essergli garantita la competenza dell’ingegnere di processo alla quale poter far ricorso in caso di incertezze durante la programmazione. Importante è anche la simulazione del processo, per poter eseguire i test ne- cessari prima del rilascio della macchina sequenziale per il com- missioning in campo. È abbastanza semplice creare, in parallelo alla programmazione della macchina, un simulatore software per verificarne il funzionamento. I vantaggi sono notevoli, poiché pro- vare il funzionamento della macchina durante il commissioning è complicato, richiede tempo ed è costoso. Complicato perché, se si riscontra un’anomalia, è necessario capire se viene dal campo o se si tratta di una lacuna del software; richiede tempo perché operare in un impianto con il cantiere ancora aperto è sempre un’impresa non banale; è costoso perché implica il coinvolgimento di più persone, per periodi di tempo anche lunghi quando l’impianto ha una certa complessità. Un’ultima considerazione riguarda la po- tenza di calcolo del device dove la rete sequenziale viene eseguita. Spesso si tratta di PLC preposti a eseguire programmi complessi. Quindi capita che le risorse, difficilmente abbondanti, risultino ridotte all’osso. La macchina sequenziale, specialmente se usata in ambienti produttivi nei quali la precisione temporale è fonda- mentale, deve poter disporre di risorse di calcolo adeguate, onde evitare spiacevoli inconvenienti. È bene tenerne conto a priori. • In un rete ideale, al variare dei valori in ingesso si dovrebbe avere un’immediata variazione dei valori in uscita Foto tratta da www.pixabay.com