SISTEMI PER L INDUSTRIA E PLC 14/02/18 Teoria, 30minuti, Minimo 4 punti su 12 di Programmazione

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1 SISTEMI PER L INDUSTRIA E PLC 14/02/18 Teoria, 30minuti, Minimo 4 punti su 12 di Programmazione 1) Illustrare le diverse tipologie di PLC, inclusi i Soft-PLC (3 punti) 2) Illustrare i vantaggi del PLC rispetto alle logiche a relè (2 punti). Come si affrontavano le logiche temporizzate con i relè? 3) Descrivere l encoder e i suoi 3 segnali di uscita (2 punti). Illustrare perché un encoder da impulsi/giro non può essere connesso ad un normale ingresso (es. I0.0) 4) Le immagini di processo delle uscite (2 punti) ( ) hanno lo stesso comportamento temporale delle uscite ( ) si modificano solo alla fine del ciclo di programma ( ) limitano superiormente la frequenza di commutazione delle uscite 5) Gli ingressi analogici sono mappati su immagini di processo tipo (2 punti) ( ) I0.x ( ) AWx ( ) Q0.x 6) Gli schemi ad autoritenuta sono stati soppiantati da (2 punti) ( ) rilevatori di fronte ( ) istruzioni di SET e RESET ( ) linguaggi IEC ) OPC sta per (2 punti) ( ) Ole for Process Control ( ) Output for PC ( ) Operations for Peripheral Communication 8) Modbus è un bus di campo che ha il suo punto di forza in (2 punti) ( ) Prestazioni ( ) Sicurezza (safety) ( ) Semplicità 9) I sistemi Enterprise Resource Planning (ERP), nel modello di riferimento Purdue (ISA95) operano a livello: (2 punti) ( ) 4 MANAGEMENT ( ) 3 AREA ( ) 2 CELLA

2 SISTEMI PER L INDUSTRIA E PLC 14/02/18 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 in assenza di Allarme a memorizzazione, ripristino e rientro (Allarme_In e Ripristino), ipotizzando tutti ingressi connessi in logica NA (2 PUNTI). Illustrare, motivando, quali segnali sarebbero connessi in logica NA e quali in logica NC (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 ALLARME_IN - I0.4 RIPRISTINO - Q0.0 MOTORE - Q0.1 ALLARME

3 SISTEMI PER L INDUSTRIA E PLC, parte B 14/02/18 Minimo 4 punti su 12 di Programmazione Programmazione, ES 2 (90 minuti) Un forno industriale, utilizzato in una catena di montaggio per riscaldare dei pezzi prima della lavorazione, funziona nel seguente modo: Al reset (stato 0) tutte le uscite sono a zero. In presenza di ABIL si attende il pulsante PRES_PEZZO, poi si attiva il pistone di ING_FORNO per 3 s. All uscita dal forno, la temperatura del pezzo viene misurata da una TELECAMERA termica per 1 s. Se l uscita TEMP_OK della telecamera è vera, allora si attiva NASTRO_AV per far scorrere in avanti il pezzo per 2 s, si attiva PRESSA per dare la forma al pezzo per 1 s, infine si attiva SCARICO per 1 s e ci si rimette in attesa del pulsante PRES_PEZZO. Se l uscita TEMP_OK è falsa, si attiva l uscita NASTRO_IND fino al FC_A, per riportare il pezzo nel forno, si attiva il pistone ING_FORNO per 1s e poi si attiva nuovamente NASTRO_AV fino al FC_B, per riportare il pezzo fuori dal forno a sotto alla TELECAMERA. Si considerino i timeout di sicurezza di 3 s per FC_A e FC_B. In assenza di ABIL, si riparta dallo stato zero. Si disegni la macchina a stati del programma Si realizzi il programma assegnando i segnali secondo questa tabella COGNOME_MATRICOLA_BASE (4 punti) Si modifichi il programma precedente in modo che, se TEMP_OK è falso per 3 volte di fila, dopo che è stato attivato NASTRO_AV, si passi direttamente ad attivare SCARICO accendendo LAMPADA (il pezzo viene scartato, LAMPADA viene resettata dal pulsante PRES_PEZZO). COGNOME_MATRICOLA_A Si modifichi il programma precedente per fare in modo che se ABIL cade mentre sono nello stato ING_FORNO subito dopo aver premuto PRES_PEZZO, il conteggio dei 3 s viene interrotto, per poi essere ripreso quando torna ABIL, senza cambiare stato. Se non sono nello stato ING_FORNO, si riparte dallo stato zero. COGNOME_MATRICOLA_B Si modifichi il programma precedente in modo che il numero di volte consecutive nelle quali TEMP_OK è falso prima dello scarto del pezzo dipenda dagli ingressi S2 S1 S0 (LSB). Se gli switch sono male impostati (0, 0, 0) si accenda LAMPADA. COGNOME_MATRICOLA_C (2 punti) Nome I/O Polarità Filtro PRES_PEZZO I0.0 NA 0.1s TEMP_OK I0.1 NA 0.1s FC_A I0.2 NC 0.1s FC_B I0.3 NC 0.1s S0 I0.4 NA 0.5s S1 I0.5 NA 0.5s S2 I0.6 NA 0.5s ABIL I0.7 NA 0.5s ING_FORNO Q0.0 TELECAMERA Q0.1 NASTRO_AV Q0.2 NASTRO_IND Q0.3 PRESSA Q0.4 SCARICO Q0.5 LAMPADA Q0.6

4 SISTEMI PER L INDUSTRIA E PLC 14/02/18 Teoria, 30minuti, Minimo 4 punti su 12 di Programmazione Soluzioni 1) Illustrare le diverse tipologie di PLC, inclusi i Soft-PLC (3 punti) I PLC (Programmable Logic Controller) sono controllori per l ambiente industriale e nascono con l intento di svolgere funzioni logiche, sequenze temporizzate di automazione e anelli di regolazione, in sostituzione alle logiche a relè e alle centraline proprietarie non programmabili. I PLC, al contrario dei PC, svolgono pochi e semplici calcoli su strutture di memoria semplici ma trattano in tempo reale molti punti di ingresso e uscita verso sensori e attuatori. I PLC sono tipicamente basati su hardware proprietario e sono programmabili secondo 5 linguaggi regolati dallo standard IEC Esistono poi PLC, aderenti allo standard IEC , che si basano su piattaforma PC, dove però il sistema operativo è normalmente di tipo real-time (Soft-PLC). I PLC possono suddividersi in tre categorie: compatti (costituiti da monoblocchi con possibilità di qualche opzione), espandibili (a struttura modulare con singola CPU e più moduli di I/O e moduli funzionali) e modulari (a struttura modulare con più CPU) 2) Illustrare i vantaggi del PLC rispetto alle logiche a relè (2 punti). Come si affrontavano le logiche temporizzate con i relè? I PLC, rispetto alle logiche a relè, hanno i seguenti vantaggi: - Programmabilità software invece che programmabilità mediante cablaggio hardware - Maggiore velocità - Minore ingombro - Minore consumo - Possibilità di operazioni numeriche oltre che logiche Le logiche temporizzate venivano affrontate mediante i relè temporizzatori, ossia particolari relè con bobine di ingresso e contatti di uscita che si attivano in ritardo rispetto alla bobina e tale ritardo è programmabile mediante manopola o cavallotti 3) Descrivere l encoder e i suoi 3 segnali di uscita (2 punti). Illustrare perché un encoder da impulsi/giro non può essere connesso ad un normale ingresso (es. I0.0) L encoder è un sensore di velocità e posizione di motori e consta di una parte da montare sullo statore (fissa) e di una parte da montare sul rotore (mobile). La parte fissa è costituita da 3 coppie di fotoemettitore e fotorilevatore, mentre la parte mobile è costituita da una sorta di ruota con una serie di N forellini in modo che al fotorilevatore si generi un segnale A con N impulsi al giro. La ruota ha una seconda serie di forellini sfasati di 90 rispetto alla prima forellini in modo che al fotorilevatore si generi un segnale B con N impulsi al giro che permetta la rilevazione del senso di rotazione (Avanti se A precede B, indietro se B precede A). La ruota ha un singolo forellino in modo che al fotorilevatore si generi un segnale 0pulse con un impulso al giro che sia il riferimento della posizione di zero. Un encoder da impulsi/giro connesso ad un motore a 3000rpm (50 giri al secondo) genera un segnale A e un segnale B di frequenza pari a 10000*50Hz=500kHz. Un segnale a 500kHz commuta ogni microsecondo e quindi è troppo veloce per essere rilevato mediante un normale ingresso I0.0 che è campionato una sola volta ad ogni ciclo di scansione, dove il ciclo di scansione è nell ordine del millisecondo.

5 4) Le immagini di processo delle uscite (2 punti) ( ) hanno lo stesso comportamento temporale delle uscite ( ) si modificano solo alla fine del ciclo di programma (x) limitano superiormente la frequenza di commutazione delle uscite 5) Gli ingressi analogici sono mappati su immagini di processo tipo (2 punti) ( ) I0.x (x) AWx ( ) Q0.x 6) Gli schemi ad autoritenuta sono stati soppiantati da (2 punti) ( ) rilevatori di fronte (x) istruzioni di SET e RESET ( ) linguaggi IEC ) OPC sta per (2 punti) (x) Ole for Process Control ( ) Output for PC ( ) Operations for Peripheral Communication 8) Modbus è un bus di campo che ha il suo punto di forza in (2 punti) ( ) Prestazioni ( ) Sicurezza (safety) (x) Semplicità 9) I sistemi Enterprise Resource Planning (ERP), nel modello di riferimento Purdue (ISA95) operano a livello: (2 punti) (x) 4 MANAGEMENT ( ) 3 AREA ( ) 2 CELLA

6 SISTEMI PER L INDUSTRIA E PLC 14/02/18 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 in assenza di Allarme a memorizzazione, ripristino e rientro (Allarme_In e Ripristino), ipotizzando tutti ingressi connessi in logica NA (2 PUNTI). Illustrare, motivando, quali segnali sarebbero connessi in logica NA e quali in logica NC (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 ALLARME_IN - I0.4 RIPRISTINO - Q0.0 MOTORE - Q0.1 ALLARME

7 I segnali connessi in logica NA sono quelli con significato abilitante; in questo modo, in caso di interruzione della connessione, non si avrebbe effetto abilitante (logica di sicurezza). I segnali connessi in logica NC sono quelli disabilitanti o inibenti; in questo modo, in caso di interruzione della connessione, si avrebbe azione inibente (logica di sicurezza)

8 SISTEMI PER L INDUSTRIA E PLC, parte B 14/02/18 Minimo 4 punti su 12 di Programmazione Programmazione, ES 2 (90 minuti) Un forno industriale, utilizzato in una catena di montaggio per riscaldare dei pezzi prima della lavorazione, funziona nel seguente modo: Al reset (stato 0) tutte le uscite sono a zero. In presenza di ABIL si attende il pulsante PRES_PEZZO, poi si attiva il pistone di ING_FORNO per 3 s. All uscita dal forno, la temperatura del pezzo viene misurata da una TELECAMERA termica per 1 s. Se l uscita TEMP_OK della telecamera è vera, allora si attiva NASTRO_AV per far scorrere in avanti il pezzo per 2 s, si attiva PRESSA per dare la forma al pezzo per 1 s, infine si attiva SCARICO per 1 s e ci si rimette in attesa del pulsante PRES_PEZZO. Se l uscita TEMP_OK è falsa, si attiva l uscita NASTRO_IND fino al FC_A, per riportare il pezzo nel forno, si attiva il pistone ING_FORNO per 1s e poi si attiva nuovamente NASTRO_AV fino al FC_B, per riportare il pezzo fuori dal forno a sotto alla TELECAMERA. Si considerino i timeout di sicurezza di 3 s per FC_A e FC_B. In assenza di ABIL, si riparta dallo stato zero. Si disegni la macchina a stati del programma Si realizzi il programma assegnando i segnali secondo questa tabella COGNOME_MATRICOLA_BASE (4 punti) Si modifichi il programma precedente in modo che, se TEMP_OK è falso per 3 volte di fila, dopo che è stato attivato NASTRO_AV, si passi direttamente ad attivare SCARICO accendendo LAMPADA (il pezzo viene scartato, LAMPADA viene resettata dal pulsante PRES_PEZZO). COGNOME_MATRICOLA_A Si modifichi il programma precedente per fare in modo che se ABIL cade mentre sono nello stato ING_FORNO subito dopo aver premuto PRES_PEZZO, il conteggio dei 3 s viene interrotto, per poi essere ripreso quando torna ABIL, senza cambiare stato. Se non sono nello stato ING_FORNO, si riparte dallo stato zero. COGNOME_MATRICOLA_B Si modifichi il programma precedente in modo che il numero di volte consecutive nelle quali TEMP_OK è falso prima dello scarto del pezzo dipenda dagli ingressi S2 S1 S0 (LSB). Se gli switch sono male impostati (0, 0, 0) si accenda LAMPADA. COGNOME_MATRICOLA_C (2 punti) Nome I/O Polarità Filtro PRES_PEZZO I0.0 NA 0.1s TEMP_OK I0.1 NA 0.1s FC_A I0.2 NC 0.1s FC_B I0.3 NC 0.1s S0 I0.4 NA 0.5s S1 I0.5 NA 0.5s S2 I0.6 NA 0.5s ABIL I0.7 NA 0.5s ING_FORNO Q0.0 TELECAMERA Q0.1 NASTRO_AV Q0.2 NASTRO_IND Q0.3 PRESSA Q0.4 SCARICO Q0.5 LAMPADA Q0.6

9 !I0.7 2s I0.7 I0.0&I0.7 2s I0.1 5s&!I s&I0.3 I s 6