AUTOMAZIONE E CONTROLLO DI PROCESSO. PN67D - Tutor Pneumologico Modulare

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1 AUTOMAZIONE E CONTROLLO DI PROCESSO PN67D - Tutor Pneumologico Modulare 1. Generalità Il tutor pneumologico modulare PN67D è stato concepito per Io studio e la sperimentazione della pneumatica di base, delle tecniche pneumologiche e dei circuiti pneumatici in cascata. 2. Composizione Il PN67D si compone delle seguenti parti: Pannello supporto (cod ) Modulo BPN per lo studio della pneumatica di base (cod ) Modulo LPN per lo studio della logica pneumatica (cod ) Modulo EPN per lo studio dell elettropneumatica (cod ) PANNELLO SUPPORTO (COD ) Realizzato in lamiera di acciaio verniciata e scatolata, utilizzabile su qualunque banco appoggio, in posizione inclinata o orizzontale. Composto da: Piastra attuatori in alluminio anodizzato sulla quale sono fissati i seguenti componenti: n. 2 cilindri doppio effetto n. 1 cilindro semplice effetto n. 2 intercettatori di blocco 2/2 n. 5 regolatori di velocità n. 1 valvola di scarico rapido gruppo riduzione pressione completo di manometro collettore di pressione per alimentazione, collettore predisposto per il comando specifico in cascata, in alluminio anodizzato DIDACTA Italia S.r.l. - Strada del Cascinotto, 139/ Torino - Italy Tel Fax info@didacta.it

2 MODULO BPN PER LO STUDIO PNEUMATICA Dl BASE (COD ) Completo dei seguenti componenti: n. 5 distributori bistabili 4/2 n. 1 distributore monostabile 4/2 n. 2 visualizzatori di pressione n. 2 pulsanti pneumatici n. 1 selettore n. 1 memoria a cassetto con testimoni di pressione e comando manuale, completa di base per cablaggio anteriore Tecniche di comando del BPN comando manuale comando ad impulsi risoluzione con metodo intuitivo e cascata a blocchi MODULO LPN PER LO STUDIO LOGICA PNEUMATICA (COD ) Completo dei seguenti componenti: celle pneumologiche: 2 AND - 2 OR - 2 NOT 1 YES complete di basi per cablaggio anteriore relè pneumatico temporizzatore ad uscita positiva, con base per cablaggio anteriore Tecniche di comando del LPN comando pneumologico logica combinatoria risoluzione con metodo associativo con componenti autonomi MODULO EPN PER LO STUDIO DELL ELETTROPNEUMATICA (COD ) Completo dei seguenti componenti: n. 5 azionatori elettrici per distributori 4/2 24 V - 50 Hz completi di blocchi antidisturbo con segnalazione luminosa a led n. 5 pulsanti n. 2 relè 2 contatti scambio n. 1 relè 4 contatti scambio con bobina 24 V - 50 Hz I contatti sono cablati su boccole fissate al pannello in alluminio n. 1 relè temporizzatore n. 1 protezione unipolare n. 5 led n. 1 presa di corrente 24 V c.a. set di n. 45 cavetti in tre colori di diverse lunghezze Tecniche di comando del EPN comando manuale comando ad impulsi risoluzione con metodo funzionale a relè Durante le prove, lo studente ha la possibilità di seguire l evoluzione del ciclo attraverso i testimoni di pressione (dislocati sulle valvole, sulle celle logiche e sul collettore a 3 linee Si, S2, S3 predisposto per il comando specifico in cascata) e attraverso i led luminescenti che visualizzano l eccitazione delle bobine. Tutti gli attacchi sono frontali ad innesto rapido. I collegamenti tra gli organi di comando e di potenza sono realizzati con tubo flessibile ad innesto ed estrazione rapida. Materiale d uso (fornito con l apparecchiatura) m. 20 tubo rilsan 4 n. 1 tagliatubi n. 10 raccordi a T n. 25 tappi aria n. 1 attrezzo leva tubo OPZIONALI Elettrocompressore con serbatoio da 24 l (cod ) Unità di trasformazione per alimentazione elettrica in bassa tensione - Ingresso 220 V uscita 24 V c.a. (cod ). Caratteristiche generali dei componenti Distributori Basi di scorrimento in ceramica e guarnizioni autolubrificanti. In comunione la pressione P e lo scarico R. Sullo scarico è integrata una valvola antiritorno che impedisce gli effetti della contro-pressione causati dai distributori vicini montati in batteria. Pressione di utilizzo: da 1 a 10 bar Pressione di pilotaggio: da 3 a 8 bar Funzionamento con aria compressa: con o senza lubrificazione, filtrata a 50 micron Coefficiente di portata: Kv = 8 per calibro 1/8 Kv =12 per calibro 1/4 Page 2

3 Temperatura di funzionamento: C Attacchi istantanei e orientabili frontalmente. Celle logiche Pressione di lavoro: da 2 a 8 bar Coefficiente di portata: Kv = 1,4 Tempo di risposta: 4 ms Durata: 10 8 manovre Temperatura di funzionamento: C PROGRAMMA TEORICO SPERIMENTALE (MODULO BPN) Tecniche di comando pneumatico Teoria Principi fisici Unità di misura Legge sul volume Condizione normale dell aria Portata dei cilindri Caratteristiche delle valvole impiegate nelle esercitazioni pratiche Simbologia a norma CETOP Tecniche dei comandi Metodo risolutivo intuitivo Metodo risolutivo in cascata a blocchi Esperienze realizzabili 1. comando di un cilindro a semplice effetto con valvola monostabile 3/2 ad azione manuale 2. comando cilindro a semplice effetto con valvola bistabile 3/2 e fine corsa 3. regolazione velocità corsa avanti cilindro semplice effetto 4. regolazione velocità corsa avanti e ritorno a cilindro a semplice effetto 5. regolazione velocità corsa avanti e ritorno cilindro doppio effetto con valvola 4/2 e regolatrici di flusso 6. aumento velocità corsa avanti cilindro doppio effetto con valvola a scarico rapido 7. aumento velocità corsa di ritorno cilindro doppio effetto con valvola a scarico rapido 8. comando cilindro doppio effetto con bistabile 4/2 ad impulsi 9. comando cilindro doppio effetto con bistabile 4/2 e fine corsa 10. ciclo automatico cilindro doppio effetto con 1 fine corsa e bi-stabile 4/2 ad impulsi 11. comando cilindro doppio effetto con bistabile 4/2 ad impulsi e 2 fine corsa 12. ritardo nella commutazione cilindro doppio effetto con temporizzatore e fine corsa 13. ritardo corsa di ritorno cilindro doppio effetto con temporizzatore 14. circuito a L con due cilindri, risoluzione con metodo in cascata a blocchi 15. circuito per piegatrice a 3 cilindri, risoluzione con metodo in cascata a blocchi TECNICHE DI COMANDO PNEUMOLOGICO (MODULO LPN) Teoria Studio delle funzioni logiche di base, funzioni combinate e teoremi di De Morgan. Esperienze realizzabili 1. cella logica AND 2. cella logica OR 3. cella logica NOT 4. cella logica INIBIZIONE 5. cella logica YES 6. funzione NAND 7. funzione NOR 8. memoria a cassetto con due uscite complementari 9. circuito combinatorio 10. bloccaggio di emergenza pistone con intercettatori di blocco e cella logica NOT 11. bloccaggio in posizione intermedia pistone con intercettatori di blocco e cella OR 12. comando da 2 punti cilindro doppio effetto con cella OR 13. comando simultaneo da 2 punti cilindro doppio effetto con Cella AND 14. comando cilindro doppio effetto con 1 cella NOT, 1 bistabile e 1 fine corsa 15. comando cilindro doppio effetto con 2 celle NOT 16. comando di sicurezza bimanuale contemporaneo, antiripetitore, per presse 17. commutazione corsa cilindro doppio effetto con memoria e celle NOT 18. commutazione continua corsa cilindro doppio effetto con memoria (flip-flop), 2 celle NOT, 1 cella OR 19. commutazione corsa cilindro doppio effetto con bistabile, 2 celle AND/YES e 2 fine corsa 20. circuito a più funzioni logiche per comando cilindro a doppio effetto

4 TECNICHE DI COMANDO ELETTRICO (MODULO EPN) Teoria Tecniche di comando a relè Organi I/O Controlli sulle elettrovalvole con tester Segni grafici per componenti elettrici e schemi funzionali di comando. Esperienze realizzabili 1. comando cilindro semplice effetto con pulsante e elettrovalvola 3/2 2. comando cilindro doppio effetto con pulsante e elettrovalvola 4/2 3. comando cilindro doppio effetto con elettrovalvola ad impulsi 4/2 e 2 pulsanti 4. comando cilindro doppio effetto con relè memoria, azzeramento prevalente 5. comando cilindro doppio effetto con memoria, inserzione prevalente 6. comando cilindro semplice effetto con relè 7. richiamo automatico cilindro semplice effetto con fine corsa e elettrovalvola 3/2 bistabile 8. ciclo continuo cilindro doppio effetto con possibilità di disinserzione 9. comando cilindro doppio effetto con ritardo corsa di rientro 10. a 2 cilindri doppio effetto con le seguenti condizioni di marcia: 11. un solo ciclo da pulsante di START 12. ripetizione del ciclo continuo da pulsante AUTOM 13. intervento di emergenza da pulsante EM 14. arresto di marcia automatica da pulsante STOP AUTOM 15. fine emergenza da pulsante STOP EM 3. Pesi e dimensioni Dimensioni: 250x400x800 h mm Peso: 20,5 kg 4. OPZIONALI CONTROLLORE PROGRAMMABILE La Didacta Italia costruisce tutte le proprie apparecchiature di automazione in modo da renderle utilizzabili con controllori programmabili per la gestione dei circuiti di tipo sequenziale. In particolare con il PN67D si realizzano programmi sperimentali relativi a circuiti logici pneumatici ed elettropneumatici con l uso di un software dedicato. CP30D/C - CONTROLLORE PROGRAMMABLE CON USCITA PER COMPUTER (Cod ) collegamento a PC IBM o compatibile a mezzo di interfaccia RS232 sistema di comando con programma immagazzinato metodo di programmazione con simboli logici da tastiera 15 istruzioni base capienza del programma 1 K passi RAM 16 ingressi, 16 uscite, portata 5 A Il controllore utilizza una cartuccia inseribile, con memoria che può essere sostituita per un cambio di programma. Cartuccia CMOS-RAM, con batterie di supporto, per 1 K di passi programma. Alimentazione: 220 V 50 Hz monofase Pesi e dimensioni Dimensioni: 600x400x450 h mm Peso: 10 kg Cod. R00779/I 0503 Ed. 01 Rev. 01 In qualsiasi momento e senza preavviso, la Didacta Italia potrà apportare ai propri prodotti, ferme restando le caratteristiche essenziali descritte, le modifiche che riterrà opportune secondo le esigenze di carattere costruttivo o didattico. Page 4

5 AUTOMAZIONE E CONTROLLO DI PROCESSO FLUIDSIM-P - Software Simulazione Circuiti Pneumatici Cod Generalità FluidSim-P è un software per la progettazione e la simulazione di circuiti pneumatici ed elettropneumatici. L ambiente operativo è quello di WINDOWS. La fase di simulazione è interattiva e permette all' utente di scegliere diverse opzioni. I passi che portano alla simulazione di un circuito sono: cablaggio dei circuiti pneumatici ed elettropneumatici attingendo i simboli da apposita libreria; progetto delle condutture e parametri fisici in gioco; avvio della simulazione e prova del circuito. In questo modo è possibile verificare il funzionamento del circuito e in caso di malfunzionamento effettuare la correzione. È anche possibile visionare le foto di ogni componente con funzione di zoom sia su video che su stampante. Il software può essere impiegato in rete locale per l utilizzo da parte di tutta la classe. 2. Descrizione I comandi messi a disposizione da FluidSim-P sono: simulazione a ciclo continuo e passo- passo; simulazione a passo parziale; possibilità di scegliere la risoluzione di movimento e il ritardo tra due movimenti consecutivi; DIDACTA Italia S.r.l. - Strada del Cascinotto, 139/ Torino - Italy Tel Fax info@didacta.it

6 visualizzazione dinamica del flusso e della pressione; simulazione acustica dell' attuazione dei movimenti; possibilità di vedere cliccando su ogni simbolo una foto del componente reale. 3. Configurazione richiesta PC Hardware Personal Computer di tipo IBM Compatibile min Pentium II, con Hard Disk, CD ROM, Scheda grafica VGA o superiore, Mouse, RAM 128 MB min, Porta parallela LPT1 Stampante grafica Software MS Windows 95, 98, NT 4.0, 2000, XP Cod. R00660/I 0402 Ed. 01 Rev. 01 In qualsiasi momento e senza preavviso, la Didacta Italia potrà apportare ai propri prodotti, ferme restando le caratteristiche essenziali descritte, le modifiche che riterrà opportune secondo le esigenze di carattere costruttivo o didattico. Page 2

7 AUTOMAZIONE E CONTROLLO DI PROCESSO MPCT - Modular Process Control Trainer Cod Modulo di base e controllo di livello completo con opzionali cod Generalità Didacta propone una soluzione assolutamente nuova per lo studio delle tecniche di controllo di processo, caratterizzata da: Costo limitato; Elevata modularità ed espandibilità; Numerose possibilità applicative ed esercitazioni pronte per l uso; Software didattico per Windows. Tutto ciò è ottenuto attraverso un architettura aperta costituita da un sistema di base che consente già i primi esercizi sul controllo di livello e da kit aggiuntivi per realizzare rispettivamente il controllo di flusso, il controllo di pressione, il controllo di temperatura, il controllo di ph e il controllo di conducibilità II sistema MPCT è un trainer basato su Personal Computer, modulare e di costo contenuto, per lo studio delle tecniche di Controllo di Processo. II modulo base comprende l apparecchiatura elettrica ed i componenti per ii controllo di Livello. Alcuni kit aggiuntivi permettono di realizzare ii controllo di Flusso, di Pressione, di Temperatura,di ph e di conducibilità utilizzando la maggior parte dei componenti del modulo base. Una scheda A/D-D/A ed un software estremamente evoluto consentono di realizzare il controllo e di introdurre disturbi via software in tempo reale, di impostare i parametri di controllo PID o ON-OFF, di impostare il livello o la tipologia del Set-Point e del disturbo, di monitorare le grandezze in gioco ecc. E così possibile svolgere l attività di laboratorio in modo estremamente produttivo in condizioni molto vicine a quelle presenti in ambito industriale. DIDACTA Italia S.r.l. - Strada del Cascinotto, 139/ Torino - Italy Tel Fax info@didacta.it

8 2. Composizione Il gruppo è costituito da: Modulo di base e controllo di livello (Cod ); Kit opzionale per il controllo di flusso (Cod ); Kit opzionale per il controllo di pressione (Cod ); Kit opzionale per il controllo di temperatura (Cod ); Kit opzionale per il controllo del ph (Cod ) Kit opzionale per il controllo della conducibilità (Cod ) Software didattico di regolazione CRS/MPCT (Cod ); Regolatore elettronico opzionale MiniReg (Cod ). Fig. 1 - Composizione del gruppo Fig. 2 - Schema modulo base per controllo di livello (IN Segnale di livello, OUT1Segnale regolante, OUT2 Segnale di disturbo). 3. Descrizione Modulo di base e controllo di livello (cod ) Si compone di: Serbatoio acqua in acciaio inox Serbatoio trasparente graduato in plexiglas (dimensioni ø 40 x 300 mm); N. 2 pompe peristaltiche azionate da un motore c.c. a magneti permanenti retroazionato con segnale tachimetrico, rispettivamente per il controllo della grandezza regolata e del disturbo (portata max. 7 l/h); Trasduttore di pressione mbar con uscita normalizzata ma; Unità di alimentazione elettrica, condizionamento e visualizzazione segnali; Scheda A/D-D/A a 14 bit per Personal Computer. Il modulo base consente, senza alcuna aggiunta, lo studio della regolazione di livello, secondo lo schema di Fig. 2. In questo caso il trasduttore di pressione fornisce un segnale elettrico corrispondente al livello del liquido nel serbatoio graduato. II segnale regolante agisce sulla portata in ingresso al serbatoio mentre il segnale di disturbo agisce sulla portata in uscita. L apparecchiatura elettrica fornita col modulo base è già predisposta per tutti i kit opzionali: essa include ad esempio l adattatore per la sonda PT100 compresa nel kit temperatura ed il convertitore frequenza/tensione per il kit flusso. I moduli aggiuntivi possono pertanto essere installati anche dall utente in modo molto semplice e rapido in qualsiasi momento. Kit per il controllo di flusso, opzionale (cod ) Si compone: Turbina per la misura del flusso; Flussometro per la lettura diretta del flusso (portata max. 12 l/h) Utilizzando le pompe e l apparecchiatura elettrica comprese nei sistema base si può realizzare lo schema di Fig.3 e realizzare un processo in cui la grandezza controllata è una portata (flusso). Page 2

9 Fig.3 - Schema modulo base con kit per controllo di flusso (IN Segnale di flusso, OUT1 Segnale regolante, OUT2 Segnale di disturbo). Kit per il controllo di pressione, opzionale (cod ) Si compone di: Tappo a morsetti di Hoffmann per il serbatoio del modulo base; Manometro ad U mbar. Fig. 4 - Schema modulo base con kit per controllo di pressione (IN Segnale di pressione, OUT1 Segnale regolante, OUT2 Segnale di disturbo) Il kit consente di realizzare un nuovo processo in cui la variabile regolata è la pressione della camera d aria compresa tra il liquido nel serbatoio ed il tappo a tenuta ermetica, realizzando così lo schema di Fig. 4. La pressione è controllata attraverso la portata d acqua in ingresso mentre il disturbo è creato attraverso la variazione della portata in uscita. Kit per il controllo di temperatura, opzionale (cod ) Si compone di: Resistenza riscaldante 200W; Termoresistenza Pt100; Termometro per la lettura della temperatura nel serbatoio acqua calda; Termostato bimetallico per il controllo di massima temperatura. E possibile realizzare un processo in cui la grandezza regolata è la temperatura di un liquido secondo lo schema di Fig. 5. La grandezza controllata è la temperatura del liquido presso il miscelatore, acquisita tramite la sonda FF100 collegata all apparecchiatura elettrica per la visualizzazione digitale in gradi centigradi e la trasmissione del segnale elettrico alla scheda A/D-D/A. L azione di riscaldamento è svolta dalla serpentina elettrica fornita nel kit mentre l azione di raffreddamento è svolta dall acqua fredda contenuta nella vasca di scarico. Il segnale regolante agisce sulla portata dell acqua calda mentre il segnale di disturbo provoca la variazione del flusso d acqua fredda in ingresso al miscelatore. Nel caso si desideri protrarre il controllo a lungo è necessario evitare che l acqua nella vasca di scarico si riscaldi eccessivamente, predisponendo un alimentazione d acqua ausiliare esterna e consentire lo scarico, ancora all esterno, dell acqua calda. A B Pump 2 Pump 1 OUT1 OUT2 IN C.R.P. Fig. 5 - Schema modulo base con kit per controllo di temperatura (IN Segnale di temperatura, OUT1 Segnale regolante, OUT2 Segnale di disturbo). Fig. 6 Schema modulo base con kit per controllo di ph (IN Segnale di ph, OUT1 Segnale regolante, OUT2 Segnale di disturbo).

10 Kit per il controllo di ph, opzionale (cod ) Si compone di: Serbatoio per soluzione di disturbo e soluzione correttiva, realizzato in acciaio; Sonda per la misura del ph; Agitatore per miscelare la soluzione controllata. Il kit permette di realizzare un processo in cui la grandezza regolata è il ph di un liquido, secondo lo schema di fig. 6. Il ph viene acquisito tramite una sonda collegata all apparecchiatura elettrica per la visualizzazione digitale e la trasmissione del segnale elettrico alla scheda AD/DA. Nel serbatoio per la soluzione di disturbo viene posta una miscela acida, mentre nel serbatoio per la soluzione correttiva viene posta una miscela basica. Nel serbatoio principale del gruppo si trova il liquido di cui bisogna controllare il ph. La portata della soluzione di disturbo viene impostata dall utente, mentre la portata della soluzione correttiva viene determinata dal segnale di ritorno della sonda di ph; la velocità delle pompe è regolabile e permette dunque di variare la portata dei due fluidi. E inoltre possibile utilizzare come soluzione di disturbo una miscela basica e come soluzione correttiva una miscela acida. Kit per il controllo della conducibilità, opzionale (cod ) Si compone di: Sonda per la misura della conducibilità. Il kit permette di realizzare un processo in cui la grandezza regolata è la conducibilità di un liquido, secondo lo schema di fig. 7. La conducibilità viene acquisita tramite una sonda collegata all apparecchiatura elettrica per la visualizzazione digitale e la trasmissione del segnale elettrico alla scheda AD/DA. La conducibilità viene variata aumentando o diminuendo la temperatura dell acqua. Pertanto la sua regolazione si ottiene variando la portata di acqua fredda (o calda) che serve a raggiungere il set-point. Il kit per il controllo della conducibilità deve essere fornito assieme al kit opzionale per il controllo del ph (cod ) COLD HOT Pump 2 Pump 1 OUT1 OUT2 IN C.R.P. Fig. 7- Schema modulo base con kit per controllo di conducibilità (IN Segnale di conducibilità, OUT1 Segnale regolante, OUT2 Segnale di disturbo). Fig.8 Software didattico di regolazione CRS/MPCT Software didattico di regolazione CRS/MPCT (cod ) Il software di controllo e monitoring consente la realizzazione di un controllo digitale via software di tipo PID oppure ON-OFF per tutti i processi previsti. Non è pertanto necessario acquisire altro software per l utilizzo dei kit aggiuntivi. E possibile impostare, in modo indipendente ed in tempo reale le costanti relative al tipo di controllo (banda proporzionale, tempo integrale e tempo derivativo per il PD, banda d isteresi per il controllo ON-OFF), oltre al livello o alla pendenza del set-point. Anche il disturbo può essere introdotto da software. E possibile scegliere tra diversi tipi di disturbo: impulso, gradino, rampa, sinusoide verificando la risposta del sistema nei diversi casi. Il software permette di monitorare il processo in tempo reale mostrando a video il diagramma della grandezza regolata, del segnale regolante e del set point in funzione del tempo (vedi Fig. 8). Tale diagramma può essere stampato in qualsiasi momento mentre i campioni dei segnali ed i parametri di controllo possono essere salvati su file, in formato ASCII, o stampati. E anche possibile utilizzare il software esclusi-vamente per l acquisizione e visualizzazione dei segnali regolante e regolato utilizzando per il controllo un regolatore esterno di tipo elettronico (es. il Regolatore Elettronico opzionale). Nel caso venga usato un regolatore elettronico dotato di input per Set-Point remoto, come il Regolatore Elettronico opzionale, è possibile variare da software il Set-Point del regolatore, simulando così un processo con regolatore locale ed impostazione del set-point remoto, visualizzando a video i segnali interessati. Page 4

11 Regolatore Elettronico Opzionale MiniReg (cod ) Il Regolatore Elettronico MiniReg è uno strumento ad alta affidabilità, realizzato con tecnologia digitale a microprocessore, in grado di regolare qualunque grandezza fisica acquisita tramite trasduttori con uscita elettrica di tipo normalizzato. Il Regolatore Elettronico a tre azioni (Proporzionale, Integrale, Derivativa) ha le seguenti caratteristiche: Set-Point impostabile sia manualmente in modo diretto sia esternamente a distanza; Impostazione di un Set-Point a rampa la cui pendenza è calcolabile su base di un ora; Possibilità di impostare allarmi di massima e minima indipendenti; Memoria per la conservazione dei parametri impostati; Semplice programmazione e richiamo dei dati tramite tastiera; Chiara visualizzazione di parametri e allarmi su display; Possibilità di Self-Tuning e determinazione automatica dei parametri di regolazione ottimale. 4. Applicazioni Studio dei processi realizzati coi diversi kit e della componentistica impiegata (es. rilievo della caratteristica della termoresistenza impiegata nel controllo di temperatura o della turbinetta impiegata nel controllo di flusso); Controllo manuale del processo; Determinazione delle caratteristiche del sistema ad anello aperto; Determinazione delle caratteristiche del sistema ad anello chiuso con controllo PID e verifica dell effetto separato delle tre azioni di regolazione, proporzionale, integrale, derivativa; Studio della stabilità del sistema nelle diverse condizioni e calibrazione delle diverse azioni di regolazione; Determinazione delle caratteristiche del sistema ad anello chiuso con controllo ON-OFF; Confronto tra processi aventi diverse costanti di tempo (livello, flusso, pressione, temperatura ph e conducibilità) e tra le problematiche connessi al relativo controllo; Studio della risposta del sistema a disturbi di vario tipo (impulso, gradino, rampa, sinusoide); Dimostrazione sull uso di un regolatore locale di tipo elettronico con input per set-point remoto. 5. Configurazione Richiesta PC Hardware PC minimo Pentium con Hard Disk (> 10Gb) e CD drive, scheda grafica SVGA minimo, Mouse, RAM 32 MB porta USB Stampante Grafica. Software Windows XP o successivi. 6. Servizi Richiesti Alimentazione elettrica: 220/240 V CA - 50/60 Hz 7. Peso e Dimensioni Sistema base Dimensioni: 700x400x1000 mm Peso: 50 kg Kit Aggiuntivi Sono costituiti da diversi elementi di peso e dimensioni contenuti. Regolatore elettronico opzionale Dimensioni: 200x350x200 mm Peso: 1,5 kg

12 Cod. R00787/I 0910 Ed. 01 Rev. 04 In qualsiasi momento e senza preavviso, la Didacta Italia potrà apportare ai propri prodotti, ferme restando le caratteristiche essenziali descritte, le modifiche che riterrà opportune secondo le esigenze di carattere costruttivo o didattico. Page 6

13 AUTOMAZIONE E CONTROLLO DI PROCESSO MCA/NT - Modulo Controllo Motore CA - Cod Generalità Le caratteristiche di un motore elettrico asincrono trifase sono fortemente rivalutate quando esso viene associato ad un inverter che rende possibile variarne la velocità agendo sulla frequenza e sulla tensione di alimentazione. Il modulo MCA/NT permette lo studio del funzionamento della scheda industriale di un inverter (anche detto convertitore di frequenza) basato sul principio della sintetizzazione di una sinusoide mediante la modulazione d ampiezza di impulso. Il riferimento di velocità può essere impostato manualmente tramite un potenziometro o dall esterno mediante una tensione variabile nel campo 0 5 V. Un commutatore permette di invertire il senso di rotazione. Il carico sul motore può essere variato agendo su un apposito freno elettromagnetico posto in asse al motore. Un sistema automatico di acquisizione e analisi dati per Personal Computer consente l esecuzione automatica delle misure, la produzione a video o in stampa e l archiviazione dei dati sperimentali. 2. Composizione Il modulo MCA/NT è composto da: motore elettrico trifase potenza 25 W; misuratore della velocità di rotazione con uscita analogica rpm, 0 5 V; freno elettromagnetico coppia massima di frenatura: 32 Ncm; modulo elettrico, composto a sua volta da: inverter: potenza W, gamma di frequenza 1 80 Hz; alimentatore a corrente continua per il freno ma; sinottico sul pannello frontale con boccole di accesso ai punti caratteristici del circuito; strumenti di misura posti sul pannello frontale del modulo; scheda A/D; cavetti di collegamento alla scheda A/D; software di acquisizione e analisi dati per MCA/NT cod (opzionale). 3. Esperienze realizzabili Studio qualitativo dei blocchi funzionali. Studio del comportamento del sistema in regime transitorio. Comando del riferimento di velocità da computer. Acquisizione dei dati caratteristici del funzionamento del motore: velocità, corrente di frenatura, frequenza di alimentazione. Studio di un trasduttore di potenza e delle sue prestazioni mediante il collegamento al Modulo Potenza Elettrica MPTE cod DIDACTA Italia S.r.l. - Strada del Cascinotto, 139/ Torino - Italy Tel Fax info@didacta.it

14 4. Configurazione richiesta PC PC IBM o compatibile, min. Pentim con Hard Disk (>1 Gb) scheda grafica SVGA 800 x 600, mouse, RAM 32 MB min. Stampante grafica. MS-Windows ver. 95 o successive. 5. Servizi richiesti Alimentazione: 230 V, 50/60 Hz, monofase Potenza assorbita: 0,5 kw 6. Pesi e dimensioni Dimensioni: 460 x 310 x 330 h mm Peso netto: 20 kg Cod. R00322/I 0600 Ed. 01 Rev. 01 In qualsiasi momento e senza preavviso, la Didacta Italia potrà apportare ai propri prodotti, ferme restando le caratteristiche essenziali descritte, le modifiche che riterrà opportune secondo le esigenze di carattere costruttivo o didattico. Page 2

15 AUTOMAZIONE E CONTROLLO DI PROCESSO PWM - Unità di Studio Controllo di Posizione Motore CC con Azionamento PWM 1. Generalità L unità consente di studiare le tecniche di controllo di velocità di un motore CC al variare del carico. Il pilotaggio del motore avviene con la tecnica PWM (Pulse Width Modulation) mentre la retroazione può essere di velocità o di armatura. L unità comprende quindi, oltre al motore stesso e alla scheda di azionamento PWM, un freno elettromagnetico in asse col motore ed una dinamo tachimetrica. Il riferimento di velocità e la corrente di frenatura possono essere regolate manualmente o fornite dall esterno tramite una tensione variabile. L unità comprende una scheda di conversione A/D-D/A che consente di fornire tali segnali tramite Personal Computer e di acquisire i segnali più significativi per comprendere il funzionamento del sistema. Un apposito software operante in ambiente MS-Windows consente l esecuzione delle prove tramite Personal Computer. L unità comprende tutti gli strumenti di misura necessari per l esecuzione delle prove e numerosi punti di misura per verificare con strumentazione esterna i segnali più importanti. E adatta ad un laboratorio interdisciplinare poiché presenta contenuti meccanici, elettronici, informatici. 2. Composizione L unità PWM è composta da: Gruppo Motore - Freno - Dinamo con apparecchiatura elettrica e scheda A/D D/A (cod ); Software di gestione PWM (cod ); Software opzionale PosAng per il collegamento col Modulo Enco (cod ). 3. Descrizione Gruppo Motore - Freno - Dinamo con Apparecchiatura Elettrica e scheda A/D-D/A Gruppo Motore - Freno - Dinamo Il motore CC è del tipo a magneti permanenti, con: tensione max di alimentazione 30 V; velocità max 1500 giri/min; potenza resa 50 W. Il freno elettromagnetico ha le seguenti caratteristiche: coppia massima di frenatura 23 N cm; corrente max di frenatura 250 ma; velocità max 6000 giri/min; potenza max dissipabile 130 W. La dinamo tachimetrica fornisce un segnale di 20 mv/giro. Motore, freno e dinamo sono accoppiati tramite giunti flessibili in acciaio ed inseriti in un contenitore in plexiglass trasparente. DIDACTA Italia S.r.l. - Strada del Cascinotto, 139/ Torino - Italy Tel Fax info@didacta.it

16 Apparecchiatura elettrica L apparecchiatura elettrica contiene la scheda di azionamento PWM, che opera secondo lo schema di fig. 1. Dallo schema risulta la presenza di due anelli di retroazione: una retroazione interna di corrente per limitare la corrente circolante nel motore; una retroazione esterna di armatura oppure di velocità. E possibile inserire o disinserire un generatore di rampa a pendenza variabile per limitare il tempo impiegato al raggiungimento della massima velocità impostata tramite il segnale di riferimento. L apparecchiatura elettrica comprende inoltre: alimentatore stabilizzato 24V, 5A; alimentatore a corrente costante per il freno, 150 ma max; trasduttore di corrente ad effetto Hall per la misura della corrente di armatura; amperometro per la misura della corrente assorbita dal motore; amperometro per la misura della corrente di frenatura; voltmetro per la misura del segnale fornito dalla dinamo tachimetrica; selettori, interruttori e potenziometri di comando; test points per la misura dei segnali più importanti; scheda di condizionamento segnali per l adattamento dei segnali acquisiti e generati alla scheda A/D D/A. Scheda A/D-D/A La scheda di conversione A/D D/A consente la generazione tramite Personal Computer dei seguenti segnali: segnale di riferimento di velocità; segnale di controllo della corrente di frenatura. e l acquisizione dei seguenti segnali: tensione di alimentazione del motore (tensione d armatura); velocità di rotazione (segnale tachimetrico); corrente di frenatura (coppia frenante); corrente assorbita dal motore (corrente d armatura). La scheda dispone di 16 canali A/D e di 2 canali D/A, opera con una risoluzione di 12 bit e si collega al Personal Computer attraverso la linea seriale RS232. Software di gestione PWM II software di gestione PWM (vedi fig. 2), operante in ambiente MS-Windows, permette di osservare il sistema in tempo reale attraverso il diagramma dei segnali acquisiti. E inoltre possibile impostare via software il segnale di riferimento di velocità e la corrente di frenatura secondo profili diversi per valutare la conseguente risposta del sistema. I diagrammi ottenuti possono essere stampati in qualsiasi momento mentre i campioni dei segnali acquisiti possono essere salvati su file, in formato ASCII, o stampati. Software opzionale PosAng per il collegamento col Modulo Enco Tramite i cavi in dotazione è possibile utilizzare la scheda di azionamento PWM per pilotare il motore del modulo Enco (cod ) e realizzare così un anello di controllo di posizione (vedi fig. 3). Il Personal Computer può così ricevere un segnale di posizione dall encoder e generare un segnale di riferimento di velocità per la scheda PWM. Il software PosAng permette di gestire il sistema così ottenuto per ottenere varie posizioni, controllando la velocità degli spostamenti. In particolare è possibile realizzare i movimenti secondo un profilo di velocità trapezoidale, che prevede cioè una fase di accelerazione, una a velocità costante ed una di decelerazione. Il software opera in ambiente MS-Windows e consente il salvataggio su disco e la stampa di dati e diagrammi. Fig. 1 - Schema a blocchi della scheda di azionamento PWM. Page 2

17 4. Esperienze Studio dei diversi blocchi funzionali costituenti il sistema e della componentistica industriale impiegata; Studio delle tecniche di controllo di motori con elevate prestazioni dinamiche; Studio del sistema con retroazione di velocità e riferimento interno, in presenza di variazioni del carico esterno; Studio del sistema con retroazione di armatura e riferimento interno, in presenza di variazioni del carico esterno; Studio del sistema con retroazione di velocità e riferimento generato dal PC, in presenza di variazioni del carico esterno; Studio del sistema con retroazione di velocità e con controllo del carico da PC. Effetti della retroazione di corrente. Prova del generatore di rampa. Studio delle tecniche per il controllo di posizione di un motore CC con azionamento PWM ed encoder (con modulo Enco e software opzionale PosAng). 5. Configurazione Richiesta PC Hardware PC IBM o compatibile, minimo Pentium con Hard Disk (>10Gb) e CD drive, scheda grafica SVGA 800x600,, mouse, RAM 32 MB, porta USB; Stampante grafica. Software MS-Windows 98 o successive. 6. Servizi Richiesti Alimentazione elettrica 220/240 V CA - 50/60 Hz 7. Pesi e Dimensioni Dimensioni: 460 x 310 x 330h mm Peso: 18 kg Fig. 2 - Software di gestione PWM: prova di carico con retroazione di velocità (n: Velocità, T: coppia di carico, la: corrente di armatura, Va: corrente di armatura). Fig. 3 - Schema di connessione tra modulo Enco e modulo PWM.

18 Cod. R00110/I 0898 Ed. 01 Rev. 02 In qualsiasi momento e senza preavviso, la Didacta Italia potrà apportare ai propri prodotti, ferme restando le caratteristiche essenziali descritte, le modifiche che riterrà opportune secondo le esigenze di carattere costruttivo o didattico. Page 4

19 AUTOMAZIONE E CONTROLLO DI PROCESSO H118D - Trainer Oleodinamico Modulare 1. Generalità Il trainer Didacta H118D costituisce un sistema modulare per la sperimentazione delle tecniche di trasmissione di energia a fluido e di comando elettro-idrauliche. E adatto alla formazione tecnica e professionale a diversi livelli. Si compone di una struttura carrellata con centralina di alimentazione e di due pannelli, dedicati rispettivamente alla componentistica oleodinamica di base e alle tecniche di comando elettrico On/Off e proporzionale. I due pannelli sono funzionalmente indipendenti, ma accoppiabili fra loro in modo da realizzare una struttura bifronte, che viene montata sulla base carrellata. I pannelli sono comunque utilizzabili in modo indipendente, utilizzando una sorgente di potenza idraulica esterna con caratteristiche adatte. Il sistema può essere facilmente interfacciato al PLC Didacta CP30D o ad altro PLC a disposizione dell utente per la programmazione di cicli complessi. Il sistema viene fornito con una completa manualistica che comprende la descrizione tecnica di tutti i componenti, istruzioni per l uso e la manutenzione e numerose esercitazioni didattiche. 2. Composizione Gruppo base Struttura carrellata porta pannelli completa di centralina idraulica (Cod ); Pannello H118/1D per la sperimentazione oleodinamica di base (Cod ); Pannello H118/2D per la sperimentazione delle tecniche di comando elettrico On/Off (Cod ). Componenti opzionali per il pannello H118/2D Valvola proporzionale completa di comando elettronico (Cod ); Valvola idraulica funzione rapido / lento (Cod ); Valvola limitatrice di pressione per utilizzo senza centralina idraulica (cod ); Centralina idraulica supplementare per l utilizzo contemporaneo dei pannelli H118/1D e H118/2D (cod ). DIDACTA Italia S.r.l. - Strada del Cascinotto, 139/ Torino - Italy Tel Fax info@didacta.it

20 PLC opzionale in versione didattica CP30D/C PLC con uscita RS232 per PC (Cod ); Unità di programmazione remota per CP30D/C (Cod ); Cartuccia memoria CMOS-RAM con batteria per CP30D/C (Cod ); Software di programmazione CP30D/C per H118D (Cod ). Gli opzionali relativi al PLC CP30D/C sono descritti in una scheda a parte. 3. Descrizione Struttura carrellata porta pannelli completa di centralina idraulica (Cod ) La struttura è costituita da un telaio tubolare in acciaio trattato con vernice epossidica, una vaschetta in vetroresina per la raccolta delle eventuali perdite di olio, un pianale di base sul quale è sistemata la centralina idraulica e una cassettiera porta attrezzi. La centralina è completa di serbatoio dell olio (24 l) e di pompa ad ingranaggi in grado di garantire una portata di 9 l/min a 30 bar di pressione max. Pannello H118/1D per la sperimentazione oleodinamica di base (Cod ) Caratteristiche generali Il pannello consente la sperimentazione delle tecnologie oleodinamiche di base. I componenti, di tipo industriale, sono montati su basi a norme ISO con attacchi ad innesto rapido per collegamenti frontali. Il pannello consente prove funzionali, tarature e regolazioni su ciascun componente. Componenti di direzione e regolazione flusso 3 valvole d intercettazione 1 valvola riduttrice pressione 1 valvola regolatrice di portata compensata 1 distributore 2/2 comando a leva 1 distributore 3/2 comando a leva 1 distributore 4/2 comando a leva 1 valvola di ritegno 1 valvola di ritegno idropilotata 1 accumulatore a membrana 1 blocco di distribuzione del fluido 1 blocco per il drenaggio del fluido Attuatori 1 cilindro doppio effetto Strumenti di misura 2 manometri 0 60 bar 1 flussometro a lettura diretta, 2 15 l/min Accessori serie di tubazioni flessibili complete di attacchi ad innesto rapido set completo in tubo rigido e raccordi per rilievo perdite di carico Pannello H118/2D per la sperimentazione delle tecniche di comando elettrico On/Off (Cod ) Caratteristiche generali Il pannello è dotato dei componenti che consentono l addestramento e l aggiornamento tecnico e professionale sui circuiti oleodinamici a regolazione On/Off. I componenti opzionali permettono inoltre la sperimentazione delle regolazioni di tipo proporzionale. Il pannello utilizza componenti di tipo modulare. Questa tecnologia è identica a quella utilizzata nella realizzazione degli automatismi oleodinamici industriali (macchine a controllo numerico, transfer, manipolatori, robot ecc.). Ogni modulo comprende una elettrovalvola a centro chiuso e un certo numero di valvole con funzioni di regolazione e controllo portata e pressione. Sull uscita di ogni modulo sono predisposti gli attacchi per il collegamento frontale in tubo flessibile agli attuatori. L inserimento del comando avviene unicamente a mezzo selettore a chiave. Il fluido in pressione giunge all attuatore solo se viene commutata l elettrovalvola relativa. In questo modo l esercitazione si svolge in condizioni di massima sicurezza. La linea di pressione e lo scarico sono in comunione con tutti i moduli. Tutti i circuiti sono schematizzati su apposita serigrafia a lato del pannello. Componenti di regolazione e direzione flusso Modulo 1: pressostato, elettrovalvola 4/2, valvola ritegno; Modulo 2: elettrovalvola 4/3, valvola regolatrice portata compensata con unidirezionale, elettrovalvola 2/4; Modulo 3: elettrovalvola 4/3, valvola regolatrice di flusso con unidirezionale, valvola riduttrice pressione; Modulo 4: distributore 4/3, 2 valvole ritegno idropilotate; Modulo 5: elettrovalvola 4/3, 2 valvole regolatrici di flusso con unidirezionale; Modulo 6: elettrovalvola 4/3, elettrovalvola 4/2; Modulo 7: elettrovalvola 4/3, valvola riduttrice di pressione; Modulo 8: elettrovalvola 3/2, valvola di sequenza; Page 2

21 Componenti di regolazione e direzione flusso opzionali Modulo 9: valvola proporzionale completa di comando elettronico (Cod ); Modulo 10: valvola idraulica funzione rapido lento (Cod ). Componenti Pannello Comando Elettrico Interruttore automatico. Trasformatore 220 V CA / 24V CA. Fig. 1 -Pannello H118/1D Raddrizzatore 24 V CA / 24 V CC. Relé di comando per composizione automatismi. Selettori commutazioni circuiti, predisposizione moduli. Pressostato di massima. Boccole per test segnali. Contatti scambio a relé. Lampade spia accensione elettrovalvole. Pannello di alluminio serigrafato. Attuatori 1 cilindro a semplice effetto con 2 fine corsa elettrici. 1 cilindro a doppio effetto con 3 fine corsa elettrici. 1 motore idraulico tipo orbitale con sistema misura digitale per rilevazione n di giri. Strumenti di misura 3 manometri 0-60 bar 1 flussometro a lettura diretta, 2 15 l/min Accessori Serie di tubazioni flessibili complete di attacchi ad innesto rapido. Fig. 2 - Pannello H118/2D

22 4. Esperienze realizzabili Pannello H118/1D Esercitazioni teoriche Grandezze fisiche e unità di misura idrauliche. Principi fisici di idrostatica. Moto dei fluidi. Perdite di carico nelle condutture. Caratteristiche delle valvole e dei distributori. Caratteristiche dei fluidi. Caratteristiche della centralina idraulica. Apparecchi di misura della pressione e della portata. Accumulatori. Esercitazioni pratiche Messa in pressione e rilievo della curva Q=f (p) sulla pompa idraulica. Rilievi di pressione e prova di funzionalità su valvola riduttrice di pressione a comando diretto. Prove di funzionalità di distributori idraulici a 2 vie, 3 vie, 4 vie, 2 posizioni, comando a leva. Prove di funzionalità sulle valvole unidirezionali e valvole di ritegno idropilotate. Rilievi di portata e caduta di pressione su valvola regolatrice di flusso compensata. Rilievi di portata e caduta di pressione su valvola riduttrice di portata. Rilievo perdite di carico su condutture rettilinee e su raccordi a gomito. Circuito accumulatore con carica e scarica fluido su cilindro e serbatoio. Rilievo della pressione e della portata. Effetto stick-slip su cilindro doppio effetto con carico applicato sullo stelo. Regolazione della portata in uscita dal cilindro doppio effetto. Carico applicato sullo stelo. Annullamento dell effetto stick-slip. Pannello H118/2D Esercitazioni teoriche Caratteristiche dei cilindri. Caratteristiche dei motori idraulici. Caratteristiche pompe idrauliche pressione assoluta all aspirazione e depressione pompa sopra pelo libero serbatoio. Pressione assoluta all aspirazione e sovrapressione con pompa sul fondo del serbatoio. Altezza di aspirazione di una pompa. Elementi di progetto di un circuito idraulico. Ciclogramma. Schemi elettrici funzionali. Metodo GRAFCET per ciclo sequenziale. Circuito aperto e chiuso. Programmi di base e gestione dei comandi elettrici I/O con PLC. Caratteristiche delle valvole proporzionali. Circuiti applicativi con valvole proporzionali. Esercitazioni pratiche Modulo 1 Messa a scarico della pompa con pressostato e elettrovalvola. Modulo 2 Azionamento cilindro doppio effetto con elettrovalvole in commutazione. Accostamento veloce, lavoro lento regolato da valvola compensata baricamente e termicamente. Commutazione solenoidi con comando automatico a relé e fine corsa elettrici. Rilievo della pressione e della portata. Calcolo delle forze teoriche sul pistone. Modulo 2 Azionamento motore idraulico con elettrovalvola e regolatrice di flusso compensata. Velocità regolata in un senso. Inversione del senso di marcia. Misura della velocità di rotazione con sensore di prossimità magnetico e con apparecchio di misura digitale. Misura della portata. Lettura e interpretazione delle caratteristiche del motore riportate su diagramma. Calcolo teorico della coppia e della potenza del motore. Modulo 3 Azionamento cilindro doppio effetto con elettrovalvola, riduttrice di portata e valvola riduttrice di pressione. Commutazione della pressione impostata e regolazione della velocità di avanzamento. Rilievo della pressione e della portata. Commutazione dei solenoidi con selettore Calcolo teorico delle forze sul pistone. Page 4

23 Modulo 4 Azionamento cilindro doppio effetto con distributore e con valvole di ritegno idropilotate. Avanzamento e ritorno ad impulsi con bloccaggio posizione pistone nei due sensi. Modulo 5 Azionamento cilindro doppio effetto con elettrovalvola e riduttrici di portata. Regolazione della velocità durante l avanzamento e il ritorno del pistone. Commutazione dei solenoidi in modo automatico con relé e fine corsa. Rilievo della portata e calcolo della velocità. Azionamento cilindro a semplice effetto con elettrovalvola. Commutazione solenoidi con selettore. Modulo 6 Azionamento cilindro doppio effetto con elettrovalvole in commutazione. Scambio automatico da rigenerato a normale durante l avanzamento. Ritorno a velocità normale. Commutazione solenoidi con relé e fine corsa. Azionamento cilindro doppio effetto con modulo idraulico rapido/lento durante l avanzamento. Regolazione velocità lenta. Ritorno veloce. Rilievo portata e pressione. Azionamento in sequenza tra cilindro doppio effetto e motore idraulico. Modulo 7 Bilanciamento idraulico con cilindro doppio effetto con riduttrice di pressione ed elettrovalvola. Rilievo della pressione regolata e analisi delle forze di equilibrio sul pistone. Modulo 8 Azionamento in sequenza tra cilindro doppio effetto e cilindro semplice effetto. Rilievo delle pressioni. Commutazione dei solenoidi a relé. Modulo 9 - Opzionale Azionamento cilindro doppio effetto con valvola proporzionale a comando elettronico. Regolazione continua della velocità. Impostazione della rampa di accelerazione e decelerazione. Controllo della direzione del flusso. Rilievo della pressione e della portata. Misura della corrente nei solenoidi e tracciamento della caratteristica Q = f (i). Azionamento attuatori (cilindro semplice effetto, cilindro doppio effetto, motore idraulico) con simulazione circuiti di macchine operatrici. Stesura del ciclogramma. Interpretazione dello schema elettrico funzionale. Modulo 10 - Opzionale Azionamento cilindro a doppio effetto con modulo idraulico rapido-lento e ritorno veloce. Rilievo di pressioni e portate. Analisi sul funzionamento di una valvola rapido-lento. 5. Servizi Richiesti Alimentazione elettrica monofase 220V CA 50/60 Hz Olio di tipo idraulico a bassa viscosità 3 4 E (20 l forniti insieme al gruppo) Alimentazione idraulica a circa 9 l/min ad una pressione max. di 30 bar, nel caso non venga acquistata la struttura carrellata con centralina idraulica. 6. Pesi e dimensioni Struttura carrellellata con pannelli H118/1D e H118/2D Dimensioni: 1200 x 1000 x 1600 h mm. Peso netto: 400 kg. Peso lordo: 610 kg.

24 Cod. R00161/I 0510 Ed. 01 Rev. 02 In qualsiasi momento e senza preavviso, la Didacta Italia potrà apportare ai propri prodotti, ferme restando le caratteristiche essenziali descritte, le modifiche che riterrà opportune secondo le esigenze di carattere costruttivo o didattico. Page 6