SISTEMI PER L INDUSTRIA E PLC 2/02/16 Minimo 4 punti su 12 su Programmazione Nome Matricola

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1 Minimo 4 punti su 12 su Programmazione Nome Matricola 1) Si descrivano i vantaggi delle architetture PLC distribuite rispetto a quelle centralizzate (3 punti) 2) Illustrare l architettura e le caratteristiche di un sistema SCADA (3 punti).... 3) Descrivere un encoder. Dato un encoder a impulsi giro, indicare la velocità in rpm quando la lettura degli impulsi in una finestra di 100ms è pari a 4500 e indicare la minima velocità rilevabile. Indicare la posizione angolare in gradi quando la lettura del contatore rispetto all impulso di zero è pari a 800 e indicare la risoluzione. (3 punti) 4) Mediante le logiche a releè era molto complicato realizzare (2 punti) a) logiche combinatorie b) sequenze temporizzate c) algoritmi di controllo ad anello chiuso 5) I PLC modulari, rispetto agli altri tipi di PLC supportano: (2 punti) a) architetture modulari b) architetture multi-cpu c) moduli funzionali 6) L interfaccia 0-20mA di sensori e attuatori supporta la diagnostica dello strappo cavi. (2 punti) a) Falso b) Vero, perché è una caratteristica intrinseca della trasmissione in corrente. c) Vero, perché in quel caso il sensore non manda più messaggi con CRC corretto 7) Il range di un sensore o fondo scala è pari a (2 punti) a) Valore massimo della grandezza misurata valore minimo della grandezza misurata b) Valore massimo del segnale di uscita valore minimo del segnale di uscita c) Valore massimo del segnale di uscita 8) Il protocollo HART, rispetto a Profibus. (2 punti) a) è più veloce b) è diffuso nel controllo di processo c) adotta RS485 9) La compatibilità Posix di un sistema operativo permette: (2 punti) a) interfaccia standard con le applicazioni b) l implementazione su soft-plc c) bassa latenza all interrupt

2 Minimo 4 punti su 12 su Programmazione Nome Matricola Programmazione, ES 1 Il programma dovrebbe tenere il conteggio di quante volte l ingresso In0_f viene portato ad uno per un tempo pari a soglia per 4 volte. Il valore di soglia dipende dai 4 ingressi alti con grana 200ms. Correggere gli errori che non permettono il corretto funzionamento del programma. (da fare tutto su carta) (3 punti)

3 Minimo 4 punti su 12 su Programmazione Nome Programmazione, ES 2 Matricola Il sistema di controllo di una lavanderia automatica deve funzionare nel modo seguente: In assenza di AUTOMATICO il ciclo torna nello stato iniziale. In presenza di AUTOMATICO se viene premuto lo START viene acceso il MOTORE_RULLO che fa ruotare i capi di abbigliamento. Alla presenza del SENSORE di PROSSIMITA Primo Abito viene spento il MOTORE_RULLO e dopo 1 secondo viene attivato il MOTORE_SPINGI_ABITO, fino al raggiungimento del SENSORE_Abito_posizionato e viene attivato SOFFIO_DETERSIVO per 2 secondi (MOTORE_SPINGI_ABITO viene mantenuto attivo); dopo 2 secondi si attiva SOFFIO_VAPORE per 3 secondi e, se durante SOFFIO_VAPORE la VIDEOCAMERA individua macchie (il sensore VIDEOCAMERA si attiva), si ritorna ad eseguire il SOFFIO_DETERSIVO segnalando mediante la LAMPADA l anomalia (la LAMPADA si spegne al termine di SOFFIO_ VAPORE senza che la VIDEOCAMERA individui macchie; al termine di SOFFIO_VAPORE si ritorna in attesa del nuovo START. 1) Disegnare la macchina a stati 2) Realizzare il programma (ingressi e uscite come da tabella) PROGR_BASE (4 punti) 3) Si modifichi il programma in modo che, dopo aver effettuato la pulizia di 4 abiti, si attivi il segnale acustico SIRENA per 5 secondi in modo che l utente ricarichi il rullo prima di premere nuovamente START. Il ciclo poi deve riprendere normalmente. PROGR_1 (2 punti) 4) Si faccia in modo che il numero di abiti sia programmabile attraverso valore binario impostato con S1 S3, invece che essere fisso a 4. PROGR_2 5) Si attivi l uscita ABITO_DA_TRATTARE dopo che la videocamera ha rilevato persistenza delle macchie dopo 3 cicli di detersivo. PROGR_3 Nome Collegamento Polarità Filtro START I0.0 NA 500ms SENS_PROSSIMITA Primo Abito I0.1 NC 100ms SENS_Abito_posizionato I0.2 NC 100ms VIDEOCAMERA I0.3 NC 100ms S1 I0.4 NA 500ms S2 I0.5 NA 500ms S3 I0.6 NA 500ms AUTOMATICO I0.7 NA 1s MOT_RULLO Q0.0 MOTORE_SPINGI_ABITO Q0.1 SOFFIO_DETERSIVO Q0.2 SOFFIO_VAPORE Q0.3 LAMPADA Q0.4 SIRENA Q0.5 ABITO_DA_TRATTARE Q0.6

4 Soluzione 1) Si descrivano i vantaggi delle architetture PLC distribuite rispetto a quelle centralizzate (3 punti) Le architetture distribuite sono quelle caratterizzate da uno o più PLC e sistemi di periferia connessi tra loro mediante bus di campo, mentre le architetture centralizzate si basano su un solo PLC che governa tutti gli I/O. Le architetture distribuite offrono grande flessibilità e affidabilità, in quanto eventuali modifiche e/o guasti impattano solo su una CPU e/o un sistema di periferia; inoltre si ottimizza il numero dei cablaggi e la ricambistica a magazzino (1 solo PLC piccolo invece di un PLC grande). Le architetture distribuite si prestano meglio a configurazioni ridondanti, tuttavia il bus di campo deve garantire latenze non superiori al ciclo di scansione dei PLC coinvolti. 2) Illustrare l architettura e le caratteristiche di un sistema SCADA (3 punti) Un sistema SCADA è un sistema di acquisizione dati, supervisione e interfaccia operatore (Supervisory Control And Data Acquisition). Basato su un potente database con accesso OPC client (es. verso PLC) e server (es. verso applicazioni di gestione), si compone di piu moduli: Controllo di processo (processi lenti, monitoraggio); Interfaccia operatore; Trend e rapporti, basati su uno storico del database; Gestione ricette, con programmi e configurazioni per determinate lavorazioni; Gestione allarmi, per il sorting e il supporto all interpretazione delle segnalazioni; Supporto manutenzione, per il controllo dei processi batch (es. cambio utensili); Sistema esperto (Support Decision System). 3) Descrivere un encoder. Dato un encoder a impulsi giro, indicare la velocità in rpm quando la lettura degli impulsi in una finestra di 100ms è pari a 4500 e indicare la minima velocità rilevabile. Indicare la posizione angolare in gradi quando la lettura del contatore rispetto all impulso di zero è pari a 800 e indicare la risoluzione. (3 punti) Un encoder è un sensore ottico di velocità angolare e posizione angolare da installare su rotore e statore di un motore. Sul rotore viene installata una ruota provvista di N fori periferici mentre sullo statore c è un sistema di emissione e rilevazione di luce in corrispondenza del passaggio dei fori, per cui si dice che l encoder ha N impulsi/giro. Fornisce in uscita tre segnali: il segnale A che genera N impulsi al giro, il segnale B che è sfasato in anticipo o in ritardo rispetto ad A a seconda che il rotore stia girando in una direzione o nell altra e un impulso di zero che identifica la posizione angolare 0. La lettura di 4500 in 100ms corrisponde a in un secondo e quindi indica una velocità pari a 4,5giri al secondo, pari a 270rpm. La minima velocità rilevabile è 1 impulso in 100ms pari a 0,001giri/s=0,06rpm. La posizione è pari a 800*360/10000=28,8. La risoluzione è pari a 1 impulso di lettura che corrisponde a 360/10000=0,036. 4) Mediante le logiche a releè era molto complicato realizzare (2 punti) a) logiche combinatorie b) sequenze temporizzate c) algoritmi di controllo ad anello chiuso c. 5) I PLC modulari, rispetto agli altri tipi di PLC supportano: (2 punti) a) architetture modulari b) architetture multi-cpu c) moduli funzionali b. 6) L interfaccia 0-20mA di sensori e attuatori supporta la diagnostica dello strappo cavi. (2 punti) a) Falso b) Vero, perché è una caratteristica intrinseca della trasmissione in corrente. c) Vero, perché in quel caso il sensore non manda più messaggi con CRC corretto a. 7) Il range di un sensore o fondo scala è pari a (2 punti) a) Valore massimo della grandezza misurata valore minimo della grandezza misurata b) Valore massimo del segnale di uscita valore minimo del segnale di uscita c) Valore massimo del segnale di uscita a. 8) Il protocollo HART, rispetto a Profibus. (2 punti) a) è più veloce b) è diffuso nel controllo di processo c) adotta RS485 b. 9) La compatibilità Posix di un sistema operativo permette: (2 punti) a) interfaccia standard con le applicazioni b) l implementazione su soft-plc c) bassa latenza all interrupt a.

5 Soluzione Es 1 Il programma riportato ha tre problemi: - Si utilizza un timer TOF invece di un timer TON - la moltiplicazione avviene tra byte generando un probabile overflow. Sarebbe corretto convertire i byte in double e poi eseguire la MUL - Il contatore non è mai resettato. Si dovrebbe inserire un segmento che resetta il contatore quando ha raggiunto il valore 4 e dopo che è stato utilizzato per l incremento della variabile.

6 Soluzione esercizio 2 In presenza di AUTOMATICO se viene premuto lo START viene acceso il MOTORE_RULLO (Stato 1) che fa ruotare i capi di abbigliamento. Alla presenza del SENSORE di PROSSIMITA Primo Abito viene spento il MOTORE_RULLO (stato 2) e dopo 1 secondo viene attivato il MOTORE_SPINGI_ABITO (Stato 3), fino al raggiungimento del SENSORE_Abito_posizionato e viene attivato SOFFIO_DETERSIVO (Stato 4) per 2 secondi (MOTORE_AVANZAMENTO_ABITO viene mantenuto attivo); dopo 2 secondi si attiva SOFFIO_VAPORE (Stato 5) per 3 secondi e, se durante SOFFIO_VAPORE la VIDEOCAMERA individua macchie (il sensore VIDEOCAMERA si attiva), si ritorna ad eseguire il SOFFIO_DETERSIVO segnalando mediante la LAMPADA (Stato 6) l anomalia (la LAMPADA si spegne al termine di SOFFIO_ VAPORE senza che la VIDEOCAMERA individui macchie; al termine di SOFFIO_VAPORE (Stato 7) si ritorna in attesa del nuovo START. 1) Disegnare la macchina a stati 2) Realizzare il programma (ingressi e uscite come da tabella) PROGR_BASE (4 punti) 3) Si modifichi il programma in modo che, dopo aver effettuato la pulizia di 4 abiti, si attivi il segnale acustico SIRENA (Stato 8) per 5 secondi in modo che l utente ricarichi il rullo prima di premere nuovamente START. Il ciclo poi deve riprendere normalmente. PROGR_1 (2 punti) 4) Si faccia in modo che il numero di abiti sia programmabile attraverso valore binario impostato con S1 S3, invece che essere fisso a 4. PROGR_2 5) Si attivi l uscita ABITO_DA_TRATTARE (Stato 9) dopo che la videocamera ha rilevato persistenza delle macchie dopo 3 cicli di detersivo. PROGR_3 START 1 Sens I s Cont<>4 9 1s Cont=3 3 8 Cont=4 7 6 Sens I0.2 3s&!Video Video Cont<> s