Compito di Automazione Industriale 15/02/2006

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1 Compito di Automazione Industriale 15/02/2006 Scrivere nome, cognome e numero di matricola su ogni foglio utilizzato 1 Controllo Logico - Alimentazione di una linea per la lavorazione di tavole di legno. Si vuole definire il controllo, usando il linguaggio SFC, di una macchina il cui compito è quello di alimentare una linea di lavorazione di tavole di legno. Su questa linea vengono lavorate due tavole alla volta. La linea è piuttosto veloce quindi occorre alimentarla con una grande quantità di tavole. Per fare questo la macchina è dotata di ventose che possono prelevare le coppie di pannelli da due magazzini, uno a destra ed uno a sinistra. Se entrambi i magazzini sono pieni si partirà da quello di destra fino a liberare una o entrambe le fotocellule I PresTav 1 Dx o I PresTav 2 Dx quindi si svuoterà il magazzino a sinistra e così via. Per semplicità, supporre che se viene il turno del magazzino di sinistra ma questo risulta ancora vuoto, la macchina si ferma aspettando che si riempi (anche se il magazzino di destra viene riempito). In altre parole non prevedere nessun bypass per i magazzini. I passi per il prelievo delle tavole di destra si possono descrivere come segue (analogamente per quelle di sinistra). Ipotizzando di partire dal centro, prima si sposteranno in alto le ventose fino al finecorsa poi si sposteranno a destra fino a I Fc Dx. Di seguito si porteranno giù attivando l uscita digitale O Mot Giu finché entrambe i sensori di prossimità I Tav Vicina 1 e I Tav Vicina 2 non diventano TRUE. A questo punto si attiverà l uscita in modo da attirare le tavole. Si tornerà su (dopo due secondi dal fronte di salita di ) e quindi al centro e poi giù per depositare le tavole. I Fc Giu servirà ad indicare che si potrà disattivare l aspirazione per rilasciare le tavole sulla linea. Anche in questa situazione introdurre una semplificazione supponendo che la linea sia sempre libera quando vengono depositate le tavole. Implementare un allarme di mancanza tavola nel caso in cui I Tav Vicina 1 o I Tav Vicina 2 diventi FALSE durante l intervallo di tempo in cui è attivo. Questo allarme deve essere a insorgenza e riconoscimento ovvero se si presenta (attivando l uscita O Allarme ), basterà spingere il pulsante I Reset per far ripartire il ciclo. Dato che le pile di tavole vengono portate al punto di prelievo da una rulliera non ci sono problemi di sicurezza e il braccio può iniziare a svuotare il magazzino di sinistra non appena si esaurisce quello di destra. Ipotizzare che all accensione del sistema entrambi i magazzini siano pieni con le ventose nella posizione di scarico tavole. Con il pulsante I Start si fa partire l automatismo. Sono a disposizione i seguenti segnali di ingresso-uscita per il controllo del sistema 1

2 VAR IPUT I Fc Sx : BOOL; (* Sensore di fine corsa sinistro *) I Fc Dx : BOOL; (* Sensore di fine corsa destro *) I Fc Mezzo : BOOL; (* Sensore di metà corsa *) I Start : BOOL; (* Pulsante di start *) I Reset : BOOL; (* Pulsante di riconoscimento dell allarme *) : BOOL; (* Sensore di fine corsa alto *) I Fc Giu : BOOL; (* Sensore di fine corsa basso *) I Tav Vicina 1 : BOOL; (* Sensore di prossimità della tavola *) I Tav Vicina 2 : BOOL; (* Sensore di prossimità della tavola *) I PresTav 1 Sx : BOOL; (* Sensore di presenza della tavola sinistra *) I PresTav 2 Sx : BOOL; (* Sensore di presenza della tavola sinistra *) I PresTav 1 Dx : BOOL; (* Sensore di presenza della tavola destra *) I PresTav 2 Dx : BOOL; (* Sensore di presenza della tavola destra *) ED VAR VAR OUTPUT O Mot Sx : BOOL; (* Cmd motore per portare le ventose a sinistra *) O Mot Dx : BOOL; (* Cmd motore per portare le ventose a destra *) : BOOL; (* Cmd motore per portare le ventose in alto *) O Mot Giu : BOOL; (* Cmd motore per portare le ventose in basso *) : BOOL; (* Cmd di aspirazione *) O Allarme : BOOL; (* Allarme *) ED VAR 2

3 2 Controllo del Moto 2.1 Cinematica diretta, inversa, camme. La figura sopra mostra la verniciatura di un pannello di legno. In particolare si consideri la pistola frontale. Essa trasla verniciando il bordo anteriore del pannello per mezzo di una vite senza fine di passo p v = 10 mm. Il motore è accoppiato alla vite tramite un riduttore con un rapporto di riduzione i = ṗ1 q1 = 10. Calcolare la legge cinematica diretta in posizione, velocità ed accelerazione p MOS, ṗ MOS e p MOS in funzione della posizione, velocità ed accelerazione del motore q AT T, q AT T e q AT T. Calcolare la legge cinematica inversa in posizione, velocità ed accelerazione q AT T, q AT T e q AT T in funzione della posizione, velocità ed accelerazione della pistola p MOS, ṗ MOS e p MOS. Per ottenere una verniciatura uniforme del bordo anteriore del pannello occorre rimanere ad una distanza costante mentre il pannello avanza. Per fare questo occorre costruire un profilo di velocità opportuno per il motore considerando che il moto della pistola ha una direzione inclinata di 30 gradi rispetto la direzione di moto del pannello. Abbozzare la camma in velocità del motore (non si richiedono conti, basta costruire una bozza del diagramma della camma in velocità del rotore del motore in funzione del tempo a regime). Calcolare la velocità di rotazione del rotore del motore in radianti al secondo ed in giri al minuto durante la verniciatura (verso indicato dalla freccia) sapendo che la velocità del pannello è v p = 0.05 m/s. 3

4 3 Soluzioni. 3.1 Soluzione controllo logico. S1 01 S1 02 ot And (ot I Tav Vicina 1 Or ot I Tav Vicina 2) S1 03 S1 04 O Allarme TRUE I Reset S1 10 TRUE 4

5 S2 01 I Start S2 02 Servi Sx Servi Dx S2 03 S2 11 S2 04 O Mot Sx S2 12 O Mot Dx I Fc Sx I Fc Dx S2 05 O Mot Giu S2 13 O Mot Giu I Tav Vicina 1 And I Tav Vicina 2 I Tav Vicina 1 And I Tav Vicina 2 S2 06 S S2 14 S S2 06.T >= T#2s S2 14.T >= T#2s S2 07 S2 15 S2 08 O Mot Dx S2 16 O Mot Sx I Fc Mezzo I Fc Mezzo S2 17 O Mot Giu I Fc Giu S2 18 R ot O Allarme 5

6 S3 01 I PresTav 1 Dx And I PresTav 2 Dx S3 02 Servi Dx ot I PresTav 1 Dx Or ot I PresTav 2 Dx S3 03 I PresTav 1 Sx And I PresTav 2 Sx S3 04 Servi Sx ot I PresTav 1 Sx Or ot I PresTav 2 Sx 6

7 3.2 Soluzione controllo del moto Cinematica diretta. Posizione, velocità e accelerazione della pistola: Cinematica inversa. Posizione, velocità e accelerazione del rotore: Camme. p MOS (t) = pv q AT T 20π ṗ MOS (t) = pv q AT T 20π p MOS (t) = pv q AT T 20π q AT T (t) = 20π p MOS p v q AT T (t) = 20π ṗ MOS p v q AT T (t) = 20π p MOS p v q AT T (t) rad/s q AT T (t) 3464 giri/min 7