CORSO di AUTOMAZIONE INDUSTRIALE

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1 CORSO di AUTOMAZIONE INDUSTRIALE APPELLO del 1 Settembre 2008 Prof. Emanuele Carpanzano Soluzioni

2 Esercizio 1 Cos è un Part Program e quali sono le sue Regole di composizione. Fare l esempio di una riga di Par Program e commentare. Il Part Program è file di testo [Standard ISO 6983 (G-CODES)] in formato ASCII, ovvero una stringa di caratteri alfanumerici in cui ogni mattoncino è costituito rispettivamente da un valore letterale e da un valore numerico. 1. Ogni stringa inizia sempre con un mattoncino recante la lettera N che indica il numero del blocco di comando (linea di codice del Part Program) da eseguire. 2. Il mattoncino con la lettera G indica le funzioni preparatorie cioè quelle operazioni che servono a preparare i movimenti e le posizioni dell utensile. 3. I mattoncini con le lettere X, Y, Z, fornisco informazioni riguardo il percorso utensile, ovvero la posizione degli assi di riferimento principali [mm, pollici]. 4. La lettera F (feed) indica la velocità di avanzamento dell utensile [mm/min]. 5. La lettera S (speed) indica la velocità di rotazione del mandrino [giri/min]. 6. La lettera T (tool) indica l utensile selezionato. 7. La lettera M indica le funzioni ausiliarie, ovvero le funzioni di controllo per i dispositivi ausiliari. Esempio: N010 G91 X25.00 Y10.00 Z F150 S1100 T06 M06

3 Esercizio 2 U G 1 (s) G2(s) Y G 3 (s) G1(s) = s s + 3 G2(s) = s s + 4 G3(s) = 1 s + 3 Con riferimento allo schema a blocchi illustrato in figura si chiede di: 2.a) dire, nell ipotesi in cui non esistano cancellazioni, se le seguenti implicazioni sono in generale (cioè per qualsiasi valore di G 1 G 2 G 3 ) vere o false: 2.a.1) G tot stabile G 1 stabile V 2.a.2) G1 instabile G tot instabile V 2.a.3) G3 stabile G tot stabile F 2.a.4) G 1 ; Gretroazione; G 3 tutte stabili G tot stabile V 2.b) usando i valori delle funzioni di trasferimento riportati in figura calcolare la funzione di trasferimento G tot da U ad Y, e valutare la stabilità del sistema complessivo. G2 Gtot = G 1* + G3 1 + G2 = s s 1 * + s + 3 2s + 4 s + 3 = 2 s + 2s + 4 (2s + 4)( s + 3) Il sistema è stabile in quanto presenta 2 poli a parte reale negativa: s=-3 e s=-2

4 Esercizio 3 Data la seguente equazione differenziale nel dominio del tempo descrittiva la dinamica di un serbatoio: dh( t) ρ * A* = win( t) wout( t) dt dove: - ρ = densità dell acqua = 1000[Kg/m 3 ] - A = superficie del bacino che contiene l acqua [m 2 ] - h = altezza del bacino [m] - win = portata in ingresso [Kg/s] - wout = portata in uscita [Kg/s] = k*h(t) con k = 10 3.a) Calcolare l equazione associata nel dominio di Laplace, nella variabile s : ρ * A* s * H ( s) = Win( s) Wout( s) 3.b) Calcolare la funzione di trasferimento G(s) del sistema in esame, considerando come ingresso la variabile Win(s) e come uscita la variabile H(s): G(s) = con: Y ( s) H ( s) 1 = = U ( s) Win( s) k + ρ * M = 1 = Guadagno delle FdT k ρ * A Tm = = Costante di tempo della FdT k 1 1 = A* s k ρ A 1+ s k 1 = M 1+ s Tm 3.c) Dire per quali valori di A il sistema è stabile e per quali valori di A il sistema raggiunge il regime in 3600s. Il sistema è stabile per A > 0 (quindi sempre) Il sistema raggiunge il regime in 3600s se il tempo di assestamento Ta = 3600s = 5*Tm da cui Tm = 3600/5 = 720 [s] 1000* A Risulta quindi: Tm= = 720 se e solo se A = 7,2 [m 2 ] 10

5 3.d) Tracciare il grafico qualitativo della risposta allo scalino del sistema: valutare la costante di tempo dominante, il tempo di assestamento ed il valore di regime in funzione del parametro A calcolato al punto precedente; Ta = 3600s; M = 1/10 = 0.1; Tm = 720s

6 Esercizio 4 4.a) Dire quali sono i cinque linguaggi di programmazione per PLC standardizzati dalla normativa IEC Specificare quali sono quelli grafici e quali quelli testuali. Risulta: 1) LADDER 2) SEQUENTIAL FUNCTIONAL CHART (SFC) 3) FUNCTIONAL BLOCK (FB) 4) STRUCTURED TEST (ST) 5) INSTRUCTION LIST (IL) I primi re sono linguaggi grafici. Gli ultimi due sono testuali 4.b) Dire se il seguente programma SFC è sintatticamente e semanticamente corretto oppure no. Commentare. Risulta: Errato in quanto tra le fasi 3 e 4, collegate da un arco orientato, non esiste la transizione (la 1 regola di costruzione dell SFC non è rispettata).

7 Esercizio 5 Un PLC viene utilizzato in una macchina automatica dispensatrice di bottigliette d acqua. Quando l utente inserisce un gettone nell apposita fessura, un sensore ne rileva il passaggio nella macchina (GETTONE = 1). A tal punto la macchina aziona per 5 secondi il motore (MOTORE = 1) che comanda il dispositivo elicoidale di spinta della bottiglietta giù nel vano di raccolta. Quindi lo sportello del vano di raccolta viene sbloccato (SPORTELLO = 1) per 10 secondi, dopo di ché viene nuovamente bloccato. Implementare il programma che realizza le suddette funzionalità in Ladder e in SFC. Ingressi per il PLC: GETTONE Uscite per il PLC: MOTORE, SPORTELLO LADDER SFC