SISTEMI PER L INDUSTRIA E PLC 10/01/18 Teoria, 30minuti, Minimo 4 punti su 12 di Programmazione

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1 SISTEMI PER L INDUSTRIA E PLC 10/01/18 Teoria, 30minuti, Minimo 4 punti su 12 di Programmazione 1) Illustrare brevemente le differenze tra PLC, Soft-PLC e Periferia (3 punti) 2) Dato un Timer TON, illustrare il principio di funzionamento con riferimento ai quattro terminali IN, PT, Q, ET (2 punti). Illustrare perché nel timer TONR esiste anche il terminale R (Reset) (1 punto) 3) Un sensore di temperatura ha l uscita in tensione con -40 C a 1V e 120 C a 5V e viene connesso ad un PLC con ingresso a 12 bit tra 0-5V. Ricavare la relazione che, a partire dalla lettura N, permette di calcolare la temperatura (2 punti). A quale temperatura corrisponde la lettura 0? (1 punto) 4) Un modulo funzionale per PLC comunica con la CPU mediante immagini di processo e (2 punti) ( ) ha un microcontrollore e del firmware per svolgere una specifica funzione ( ) non può avere punti di I/O ( ) ha solo punti di I/O, uno per ogni immagine di processo 5) Gli isolatori galvanici, utilizzati per l isolamento degli ingressi e le uscite digitali, rispetto ai relè (2 punti) ( ) supportano più corrente ( ) sono più ingombranti ( ) sono più veloci 6) I linguaggi supportati dallo standard IEC sono (2 punti) ( ) 3 ( ) 4 ( ) 5 7) I PLC compatti (2 punti) ( ) hanno una sola CPU che include anche un modulo di I/O ( ) hanno una sola CPU e un numero variabile di moduli di I/O ( ) hanno un numero variabile di CPU e di moduli di I/O 8) In Profibus DP, i dispositivi. Hanno funzioni di diagnostica e programmazione (2 punti) ( ) DPM1 ( ) DPM2 ( ) slave 9) Uno SCADA scambia dati secondo: (2 punti) ( ) OPC ( ) CAN ( ) HART

2 SISTEMI PER L INDUSTRIA E PLC 10/01/18 Minimo 4 punti su 12 di Programmazione Programmazione, ES 1 (30 minuti) Realizzare in linguaggio ladder e in schema a relais la logica di gestione di un Motore Start-Stop in presenza di Abil_SS e Jog in presenza di Abil_jog (2 PUNTI), segnalando su una Lampada di allarme la copresenza di ABil_jog e di Abil_SS (Allarme a memorizzazione) (1 PUNTO). Da fare tutto su carta, utilizzando i seguenti segnali, tutti NA: - I0.0 START - I0.1 STOP - I0.2 ABIL_SS - I0.3 JOG - I0.4 ABIL_JOG - Q0.0 MOTORE - Q0.1 ALLARME

3 SISTEMI PER L INDUSTRIA E PLC, parte B 10/01/18 Minimo 4 punti su 12 di Programmazione Programmazione, ES 2 (90 minuti) Una pressa oleodinamica, utilizzata in una catena di montaggio per dare forma a dei materiali semilavorati, deve funzionare nel modo seguente: Al reset (stato 0) tutte le uscite sono a zero. In presenza di ABIL, si attende il pulsante PRES_PEZZO quindi si attiva la PRESSA per 1s. Al termine della pressatura, il pezzo viene pesato da BILANCIA per 1s: se l uscita PESO_OK della bilancia è a 1 allora si attiva il NASTRO che fa scorrere il pezzo per 1.5s, si attiva ARIA_COMPR per la rimozione di eventuali trucioli per 2s, si attiva lo SCARICO per 1s quindi ci si rimette in attesa del pulsante PRES_PEZZO; se invece l uscita PESO_OK della BILANCIA è a 0 allora si fa intervenire un ROBOT posizionatore Avanti fino al finecorsa A (FC_A) e poi Indietro fino al finecorsa B (FC_B), quindi si riattiva la PRESSA procedendo come subito dopo aver premuto il pulsante PRES_PEZZO. Si considerino i timeout di sicurezza di 4s per i finecorsa FC_A e FC_B. In assenza di ABIL, si riparta dallo stato zero. Si disegni la macchina a stati del programma (1 punto) Si realizzi il programma assegnando i segnali secondo questa tabella: COGNOME_MATRICOLA_BASE (4 punti) Si modifichi il programma base nel modo seguente: si considerino gli ingressi S2 S1 S0 (LSB) che, moltiplicati per 100ms, diano il tempo di attivazione di NASTRO (se gli switch sono tutti a zero si mantenga 1,5s). (COGNOME_MATRICOLA_A) (1 punto) Si accenda un uscita ALLARME se per lo stesso pezzo si debba far intervenire il ROBOT per almeno due volte; in tal caso la macchina a stati prosegue e ALLARME si spegne solo se durante il ciclo trova PESO_OK. Se però si deve far intervenire il ROBOT per quattro volte allora la macchina a stati si ferma. (COGNOME_MATRICOLA_B) (2 punti) Si modifichi il programma precedente per fare in modo che, se ABIL cade dopo la valutazione di PESO_OK si riparta da zero, altrimenti si riparta dallo stato nel quale si è (COGNOME_MATRICOLA_C) (1 punto) Nome I/O Polarità Filtro PRES_PEZZO I0.0 NA 0.1s PESO_OK I0.1 NA 0.1s FC_A I0.2 NC 0.1s FC_B I0.3 NC 0.1s S0 I0.4 NC 1s S1 I0.5 NC 1s S2 I0.6 NC 1s ABIL I0.7 NA 0.5s PRESSA Q0.0 BILANCIA Q0.1 NASTRO Q0.2 ARIA_COMPR Q0.3 SCARICO Q0.4 ROBOT_AV Q0.5 ROBOT_IND Q0.6 ALLARME Q0.7

4 SISTEMI PER L INDUSTRIA E PLC 10/01/18 Teoria, 30minuti, Minimo 4 punti su 12 di Programmazione Soluzioni 1) Illustrare brevemente le differenze tra PLC, Soft-PLC e Periferia (3 punti) Un PLC è un controllore programmabile per applicazioni industriali dotato di interfaccia diretta di sensori e attuatori (punti di I/O) e di sistema operativo in tempo reale così da garantire determinismo nel tempo di reazione ad un evento. Il PLC può essere un monoblocco (PLC compatto) o ad architettura modulare con una (espandibile) o più (modulare CPU e vari tipi di moduli di I/O e moduli intelligenti per funzioni specifiche. Un Soft-PLC è un programma che gira su una piattaforma PC con sistema operativo real-time che permette ad un utilizzatore di realizzare programmi con gli stessi linguaggi e le stesse modalità usate per i PLC. L Interfaccia verso l I/O o moduli funzionali avviene mediante bus di campo o Real time Ethernet. Con il termine periferia si intende un sistema compatto o modulare dall HW simile ad un PLC che si occupa di svolgere funzioni locali di interfaccia I/O governate da un PLC o da un Soft-PLC; alcuni PLC compatti vengono utilizzati con il ruolo di periferia, tuttavia esistono sistemi dedicati, dall industrializzazione molto snella e robusta, chiamati appunto periferia, che sono preferibili 2) Dato un Timer TON, illustrare il principio di funzionamento con riferimento ai quattro terminali IN, PT, Q, ET (2 punti). Illustrare perché nel timer TONR esiste anche il terminale R (Reset) (1 punto) Un timer è un oggetto software messo a disposizione dal PLC per contare il trascorrere del tempo ed è costituito come un insieme di dati. Nel caso del timer TON, ritardo all inserzione si ha: IN = ingresso di abilitazione al conteggio. PT = costante di tempo o tempo da contare ET = valore attuale del timer Q = uscita booleana del timer che si attiva se ET>=PT Il TON si abilita e inizia il conteggio in corrispondenza del fronte di salita di IN, mentre il conteggio si azzera in corrispondenza del fronte di discesa di IN. Sebbene il TON possa essere resettato con un apposita istruzione, non ha terminale specifico di reset in quanto nella maggior parte delle applicazioni si resetta con la caduta del segnale applicato a IN. Il Timert TONR, timer TON con memoria, non si resetta in mancanza di IN ma semplicemente ferma il conteggio del tempo, quindi ha bisogno di un ulteriore terminale per indicare la condizione di rete. 3) Un sensore di temperatura ha l uscita in tensione con -40 C a 1V e 120 C a 5V e viene connesso ad un PLC con ingresso a 12 bit tra 0-5V. Ricavare la relazione che, a partire dalla lettura N, permette di calcolare la temperatura (2 punti). A quale temperatura corrisponde la lettura 0? (1 punto) La caratteristica di trasferimento del sensore è la seguente (T+40 C)/(120 C+40 C) = (V-1V)/(5V-1V) La caratteristica di trasferimento del modulo del PLC di ingressi analogici è la seguente: V/5V = N/4096 Dove N è il valore (word) letto dal programma sulle immagini di ingresso analogico. Sostituendo il valore di V di una relazione nell altra si ottiene T = (200*N/4096) 80 La lettura N=0, che corrisponde a 0V, non corrisponde a nessuna temperatura valida ed è quindi indice di un malfunzionamento, come ad esempio uno starppo cavi o una mancanza di alimentazione al sensore.

5 4) Un modulo funzionale per PLC comunica con la CPU mediante immagini di processo e (2 punti) (x) ha un microcontrollore e del firmware per svolgere una specifica funzione ( ) non può avere punti di I/O ( ) ha solo punti di I/O, uno per ogni immagine di processo 5) Gli isolatori galvanici, utilizzati per l isolamento degli ingressi e le uscite digitali, rispetto ai relè (2 punti) ( ) supportano più corrente ( ) sono più ingombranti (x) sono più veloci 6) I linguaggi supportati dallo standard IEC sono (2 punti) ( ) 3 ( ) 4 (x) 5 7) I PLC compatti (2 punti) (x) hanno una sola CPU che include anche un modulo di I/O ( ) hanno una sola CPU e un numero variabile di moduli di I/O ( ) hanno un numero variabile di CPU e di moduli di I/O 8) In Profibus DP, i dispositivi. hanno funzioni di diagnostica e programmazione (2 punti) ( ) DPM1 (x) DPM2 ( ) slave 9) Uno SCADA scambia dati secondo: (2 punti) (x) OPC ( ) CAN ( ) HART

6 SISTEMI PER L INDUSTRIA E PLC 10/01/18 Minimo 4 punti su 12 di Programmazione Programmazione, ES 1 (30 minuti) Realizzare in linguaggio ladder e in schema a relais la logica di gestione di un Motore Start-Stop in presenza di Abil_SS e Jog in presenza di Abil_jog (2 PUNTI), segnalando su una Lampada di allarme la copresenza di ABil_jog e di Abil_SS (Allarme a memorizzazione) (1 PUNTO). Da fare tutto su carta, utilizzando i seguenti segnali, tutti NA: - I0.0 START - I0.1 STOP - I0.2 ABIL_SS - I0.3 JOG - I0.4 ABIL_JOG - Q0.0 MOTORE - Q0.1 ALLARME +V A D B D

7 SISTEMI PER L INDUSTRIA E PLC, parte B 10/01/18 Minimo 4 punti su 12 di Programmazione Programmazione, ES 2 (90 minuti) Una pressa oleodinamica, utilizzata in una catena di montaggio per dare forma a dei materiali semilavorati, deve funzionare nel modo seguente: Al reset (stato 0) tutte le uscite sono a zero. In presenza di ABIL, si attende il pulsante PRES_PEZZO quindi si attiva la PRESSA per 1s. Al termine della pressatura, il pezzo viene pesato da BILANCIA per 1s: se l uscita PESO_OK della bilancia è a 1 allora si attiva il NASTRO che fa scorrere il pezzo per 1.5s, si attiva ARIA_COMPR per la rimozione di eventuali trucioli per 2s, si attiva lo SCARICO per 1s quindi ci si rimette in attesa del pulsante PRES_PEZZO; se invece l uscita PESO_OK della BILANCIA è a 0 allora si fa intervenire un ROBOT posizionatore Avanti fino al finecorsa A (FC_A) e poi Indietro fino al finecorsa B (FC_B), quindi si riattiva la PRESSA procedendo come subito dopo aver premuto il pulsante PRES_PEZZO. Si considerino i timeout di sicurezza di 4s per i finecorsa FC_A e FC_B. In assenza di ABIL, si riparta dallo stato zero. Si disegni la macchina a stati del programma (1 punto) Si realizzi il programma assegnando i segnali secondo questa tabella: COGNOME_MATRICOLA_BASE (4 punti) Si modifichi il programma base nel modo seguente: si considerino gli ingressi S2 S1 S0 (LSB) che, moltiplicati per 100ms, diano il tempo di attivazione di NASTRO (se gli switch sono tutti a zero si mantenga 1,5s). (COGNOME_MATRICOLA_A) (1 punto) Si accenda un uscita ALLARME se per lo stesso pezzo si debba far intervenire il ROBOT per almeno due volte; in tal caso la macchina a stati prosegue e ALLARME si spegne solo se durante il ciclo trova PESO_OK. Se però si deve far intervenire il ROBOT per quattro volte allora la macchina a stati si ferma. (COGNOME_MATRICOLA_B) (2 punti) Si modifichi il programma precedente per fare in modo che, se ABIL cade dopo la valutazione di PESO_OK si riparta da zero, altrimenti si riparta dallo stato nel quale si è (COGNOME_MATRICOLA_C) (1 punto) Nome I/O Polarità Filtro PRES_PEZZO I0.0 NA 0.1s PESO_OK I0.1 NA 0.1s FC_A I0.2 NC 0.1s FC_B I0.3 NC 0.1s S0 I0.4 NC 1s S1 I0.5 NC 1s S2 I0.6 NC 1s ABIL I0.7 NA 0.5s PRESSA Q0.0 BILANCIA Q0.1 NASTRO Q0.2 ARIA_COMPR Q0.3 SCARICO Q0.4 ROBOT_AV Q0.5 ROBOT_IND Q0.6 ALLARME Q0.7

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