Compito di Automazione Industriale 20/07/2006

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1 Compito di Automazione Industriale 20/07/2006 Scrivere nome, cognome e numero di matricola su ogni foglio utilizzato 1 Controllo Logico - Parcheggio automatico. È richiesto il progetto di un sistema di controllo per un parcheggio che può contenere al massimo automobili. Descrizione del sistema. Il controllore programmabile deve gestire diversi dispositivi tra i quali: La sbarra in entrata e la sbarra in uscita dal parcheggio ( O Sbarra In Su, O Sbarra In Giu, O Sbarra Out Su, O Sbarra Out Giu ). Le colonne per richiedere il biglietto all ingresso e per inserire il biglietto pagato in uscita. La variabile I Bigl In Ok indica, se TRUE, che il biglietto è stato emesso dalla colonna in ingresso, la variabile I Bigl Out Ok indica, se TRUE, che il biglietto pagato è stato introdotto nella colonna di uscita. Il semaforo con luci rossa e verde in entrata per informare se il parcheggio e libero o meno ( O Sem In Verde, O Sem In Rosso ). Le quattro fotocellule catarinfrangenti che rilevano il passaggio dell automobile ( I FTC In 1, I FTC In 2, I FTC Out 1, I FTC Out 2 ). Il sistema di controllo dovrà alzare la sbarra interessata se è occupata I FTC In 1 e I Bigl In Ok è TRUE oppure se è occupata I FTC Out 1 e I Bigl Out Ok è TRUE. Dovrà invece abbassare la sbarra interessata sui fronti di discesa di I FTC In 2 o I FTC Out 2. In caso di emergenza, il custode del parcheggio ha la possibilità di aprire tutte le sbarre con un pulsante. Per riportare la situazione alla normalità si spegnerà e riaccenderà il sistema di controllo. Alla base del sistema di controllo ci sarà un contatore ( O Cnt ) che terrà traccia del numero di automobili all interno del parcheggio. Il valore di conteggio ( O Cnt ) viene visualizzato su un display in modo che il custode sappia il numero di automobili parcheggiate. Se viene raggiunto il numero massimo, occorrerà impedire l accesso di altri automobilisti segnalando tale situazione col semaforo rosso in entrata, non appena si libera un parcheggio si potrà far entrare un altra automobile attivando la luce verde. È lasciata la possibilità al custode di impostare il numero di automobili presenti nel parcheggio ad inizio giornata ( I Auto Ini ). All accensione del sistema di controllo verrà assegnato a O Cnt il valore di I Auto Ini. Sono a disposizione i seguenti segnali di ingresso-uscita per il controllo del sistema. VAR IPUT 1

2 I FTC In 1 : BOOL; (* Foto in entrata precedente la sbarra *) I FTC In 2 : BOOL; (* Foto in entrata successiva la sbarra *) I FTC Out 1 : BOOL; (* Foto in uscita precedente la sbarra *) I FTC Out 2 : BOOL; (* Foto in uscita successiva la sbarra *) I Bigl In Ok : BOOL; (* Biglietto emesso *) I Bigl Out Ok : BOOL; (* Biglietto pagato *) I Sbarre Man : BOOL; (* Pulsante per far salire manualmente le sbarre in caso di necessità *) I Auto Ini : IT; (* umero di automobili presenti nel parcheggio ad inizio giornata *) I FC In Su : BOOL; (* Finecorsa sbarra in entrata su *) I FC In Giu : BOOL; (* Finecorsa sbarra in entrata giu *) I FC Out Su : BOOL; (* Finecorsa sbarra in uscita su *) I FC Out Giu : BOOL; (* Finecorsa sbarra in uscita giu *) ED VAR VAR OUTPUT O Sem In Verde : BOOL; (* Cmd luce verde semaforo in entrata *) O Sem In Rosso : BOOL; (* Cmd luce rossa semaforo in entrata *) O Sbarra In Su : BOOL; (* Cmd salita sbarra in entrata *) O Sbarra In Giu : BOOL; (* Cmd discesa sbarra in entrata *) O Sbarra Out Su : BOOL; (* Cmd salita sbarra in uscita *) O Sbarra Out Giu : BOOL; (* Cmd discesa sbarra in uscita *) O Cnt : IT; (* Variabile di conteggio *) ED VAR 2

3 2 Domande ed esercizio sul controllo del moto. 2.1 Domande sugli argomenti del corso. Accennare alle controindicazioni nell uso dei termini integrale e derivativo in un controllo PID. Illustrare le principali differenze anche senza ricorrere alle formule, tra la traiettoria cicloidale e quella polinomiale di terzo grado. 2.2 Analisi cinematica, cinetostatica. La figura mostra una mensola che deve fare la spola tra un nastro trasportatore basso ed uno ad altezza h = 50 cm rispetto al primo. La mensola è collegata ad una cremagliera che riceve il moto da una ruota dentata di raggio primitivo pari a R = 8cm. La ruota dentata è mossa tramite un riduttore di rapporto Ψ = 0.5 da un motore che si muove secondo la legge q(t) = A cos (Ωt) in cui q(t) è espresso in radianti. 1. Calcolare la posizione velocità e accelerazione della mensola in funzione del tempo. 2. Calcolare il valore di A che permette alla mensola di allinearsi ai due nastri proponendo un modo per la ricerca di zero sfruttando il sensore di Home indicato. Calcolare la coppia rms erogata dal motore nel caso in cui C(t) = J m q(t) con J m = 0.004Kgm 2 e Ω = 2 π rad/s. 3

4 3 Soluzioni. 3.1 Soluzione controllo logico. S1 01 O Sbarra Out Giu I FC Out Giu S1 02 I Bigl Out Ok And I FTC Out 1 S1 03 O Sbarra Out Su I FC Out Su S1 04 I FTC Out 2 S1 05 P0 O Cnt := O Cnt - 1 ot I FTC Out 2 S2 01 S3 02.X S2 02 O Cnt >= O Cnt < S1 03 O Sem In Rosso S1 04 O Sem In Verde O Cnt < O Cnt >= S1 05 TRUE 4

5 S3 01 O Sbarra In Giu P1 O Cnt := I Auto Ini I FC In Giu S3 02 I Bigl In Ok And I FTC In 1 And O Sem In Verde S1 02 O Sbarra In Su I FC In Su S1 03 I FTC In 2 S1 04 ot I FTC In 2 S1 05 O Sbarra In Giu P1 O Cnt := O Cnt + 1 I FC In Giu S4 01 I Sbarre Man S4 02 O Sbarra In Su S4 04 O Sbarra Out Su I FC In Su I FC Out Su S4 03 S4 05 TRUE 5

6 3.2 Soluzione controllo del moto Analisi cinematica, cinetostatica. Caratteristiche cinematiche della mensola: x(t) = RΨA cos (Ωt) ẋ(t) = RΨAΩ sin (Ωt) ẍ(t) = RΨAΩ 2 cos (Ωt) Sul periodo di 1 secondo si ottiene: A = h 2RΨ = 6.25rad. C rms m. 6