Tutti i fogli sono da riconsegnare al docente, anche in caso di ritiro

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1 AUTOMAZIONE INDUSTRIALE Aello:settembre 008 Nome: Matricola: Comito totale Comito arziale + tesina SFC Ladder Teoria Crtl moto Punti = Tutti i fogli sono da riconsegnare al docente, anche in caso di ritiro 1 SFC Una macchina automatica roduce coerchi di metallo er scatolette di tonno. I coerchi vengono ottenuti affettando un tondino di metallo di diametro ari a 8cm. I vari tondini ossono avere una lunghezza differente e sono distanziati di una lunghezza variabile. Le sezioni della macchina da modellare riguardano il funzionamento standard del sistema che taglia il tondino er mezzo di una sega circolare e le due modalità di avviamento, a caldo o a freddo, discriminate er mezzo della variabile Avvio che uò valere Avvio_freddo o Avvio_caldo. uando l oeratore reme il tasto I_avvio e la macchina si deve avviare a freddo, significa che la macchina è ferma da un determinato temo (robabilmente dal ciclo di lavorazione del giorno recedente) e che essa deve comiere una serie di oerazioni di artenza, reliminari al ciclo continuo di lavorazione dei ezzi. Se invece la macchina si avvia a caldo significa che essa riarte doo un breve eriodo di sosta, e che erciò uò subito rirendere il ciclo continuo di lavorazione dei ezzi. La sezione di lavorazione del tondino si comone di un nastro trasortatore sul quale viaggiano i tondini, di un sensore di resenza del tondino in una determinata osizione alla quale si ha l accensione della sega circolare, del sensore di resenza del tondino in una successiva osizione che determina la discesa della sega circolare, e dei comandi er gestire il nastro e il movimento della stessa sega circolare. I_res_tond I_res_taglio Vista dall alto nastro I_sega_u nastro I_sega_down Sistema sega circolare Vista dal fianco Il funzionamento della macchina è il seguente: quando l oeratore reme il tasto I_avvio la macchina si deve avviare. Se è settato l avviamento a freddo si devono comiere in arallelo tre oerazioni: 1) la sega circolare deve essere messa in funzione (tramite uscita O_sega), deve essere fatta scendere (O_sega_giù) fino al finecorsa I_sega_down e risalire (O_sega_su) fino al finecorsa I_sega_u, una volta sola, e oi disattivata. uesta oerazione serve a verificare il corretto

2 funzionamento della sega; ) er verificare il corretto funzionamento della fotocellula I_res_tond, ogni volta che essa viene fatta scattare dall oeratore con un ezzo di metallo si deve accendere er 1 secondo una luce governata dall uscita O_light_tond; 3) er verificare il corretto funzionamento della fotocellula I_res_taglio ogni volta che essa viene fatta scattare si deve accendere er 1 secondo una luce governata dall uscita O_light_taglio. La macchina ermane nello stato di avviamento a freddo er 1 minuto (quindi all erno di questo minuto la sega sale e scende una sola volta mentre le due fotocellule ossono scattare un numero di volte indefinito e diverso tra loro). Finita la rima fase di avviamento a freddo si inizia la fase ciclica della macchina, fase alla quale si arriva direttamente, saltando le oerazioni sora menzionate, nel caso di avviamento a caldo. ui bisogna avviare la sega circolare e il nastro che trasorta i tondini a velocità standard (mediante l uscita O_bell_std), finchè un tondino non fa scattare la fotocellula I_res_tondino.A questo unto il tondino avanzerà ancora finchè non farà scattare la fotocellula I_res_taglio. ui il nastro deve ridurre la sua velocità (O_bell_slow), e la sega circolare deve scendere e oi risalire tra i due finecorsa sora menzionati. Eseguito il rimo taglio, che roduce il rimo coerchio, la sega deve continuare a scender e risalire fanto che il tondino occua la fotocellula I_res_taglio. uando il tondino, avanzando lentamente sul nastro, sarà stato tutto tagliato, la fotocellula I_res_taglio sarà liberata, er cui si rocederà a far tornare il nastro alla velocità standard e ad asettare il successivo tondino. uindi, ricaitolando, il nastro va semre a velocità standard, tranne quando un tondino è nella fase di taglio, nel qual caso il nastro va a velocità ridotta. La sega circolare, invece, è semre azionata, e scende e risale rietutamente finchè il tondino, avanzando, smette di occuare la fotocellula I_res_taglio. La macchina di default arte a freddo, ma se ercorrono iù di minuti tra due scatti successivi della fotocellula I_res_tond, cioè se due tondini consecutivi sono troo distanti uno dall altro, deve scattare un allarme che ferma la macchina e redisone l avvio a caldo la rossima volta che l oeratore riavvierà la macchina. Ladder Un alazzo di uffici è governato da un sistema automatizzato che gestisce le luci e visualizza i dati del consumo energetico. Per esemio quando si va alla toilette, la luce si deve accendere automaticamente se il rilevatore di resenza I_res va a valore logico vero e se il sensore di luminosità I_luce è falso, segnalando che la quantità di luce naturale non è sufficiente. Se si verificano entrambe queste condizioni allora scatta un timer che governa l uscita O_luce, tenendola accesa er 3 minuti. Inoltre, ogni volta che la luce si accende, va incrementato un contatore che arrivato a valore logico 100 aziona l uscita O_100. Il contatore si uò resettare mediante ingresso I_reset. IN IN PT t Timer PT t

3 CU Reset PV Contatore (CU = ingresso da contare, PV= valore di aragone. Se ha contato PV volte l uscita va a valore logico vero) 3 Domande di teoria (saranno valutate la correttezza della risosta e il grado di arofondimento raggiunto) 1) Cos è un PLC? uali sono le tre oerazioni fondamentali che esegue di continuo, in modo ciclico? ) Elencare e descrivere brevemente tutti i ossibili linguaggi ufficiali er PLC messi a disosizione dalla norma ) Descrivere le modalità di funzionamento wavemode e two hase on er i motori steer uniolari e biolari 4) In base a che arametri e che considerazioni si deve dimensionare un motore? Elencarli e descriverli 5) In base a quali considerazioni scelgo una traiettoria invece di un altra? Descrivere almeno due esemi ratici 4 Controllo del moto N.B. E obbligatorio riortare i assaggi. Comiti che riortano solo la soluzione finale senza assaggi saranno valutati con unteggio nullo. Una ditta, er guadagnare il budget che si è refissata, deve rodurre 000 ezzi del suo rodotto ogni giorno. Tali ezzi sono lavorati uno alla volta, su un nastro lungo 14,4 m. Ciò vuol dire che sul nastro è semre resente un solo ezzo alla volta. 1) Considerando che il nastro va a velocità costante e che l imianto automatico è in servizio otto ore al giorno, calcolare la velocità del nastro in metri al secondo. I ezzi da lavorare sono trasortati sul nastro da una iattaforma robotica (identificata dalla lettera q 3 ) che è governata da un motore slave (il cui moto è identificato dalla lettera q) e da due riduttori in cascata, con raorto di riduzione risettivamente di 10 e. Lo slave è sincronizzato con un motore master (identificato dalla lettera ) mediante una traiettoria arabolica, tale er cui, mentre il master fa un giro comleto, artendo con una velocità iniziale di 10 /s e terminando con una velocità finale di 18 /s, la iattaforma robotica faccia dieci giri, artendo con velocità iniziale nulla e terminando con una velocità che ha valore ari a 40 volte quella del nastro trasortatore (solo come valore numerico. Ovviamente la velocità del nastro trasortatore è in m/s mentre quella della iattaforma sarà in /s). Il unto ermedio della traiettoria corrisonde alla metà dell angolo giro. ) Calcolare i coefficienti dei due olinomi q1 e q che comongono la traiettoria arabolica che lega il moto dello slave a quello del master 3) Presuonendo che la velocità del master nel unto ermedio sia di 14 /s, qual è la velocità della iattaforma nello stesso unto?

4 Soluzione ladder Soluzione controllo del moto Slave q Rid1 Rid Piattaforma q 3 robotica Master Dovendo rodurre 000 ezzi ogni giorni, e lavorando er 8 ore (cioè er 8 x 60 x 60 = 8800s), er ogni acco imiegherò 8800/000 = 14,4 s. Considerando che il nastro va a velocità costante, e che quindi v = s/t, la velocità del nastro sarà v = s/t = 14,4 / 14,4 = 1 m/s. La catena cinematica è costituita da due riduttori in cascata, ovvero da un unico riduttore con raorto di riduzione ari al rodotto dei due raorti, quindi k tot = k 1 x k = 0. uindi q = 0 q 3. uindi se la iattaforma fa 10 giri, il motore slave si muoverà di 10 x 0 x 360 = 7000, e la sua velocità finale è ari, numericamente arlando, a 40 volte la velocità del nastro, quindi ari a 40 /s, quindi la velocità dello slave, alla fine, sarà 40 x 0 = 800 /s. uindi i vincoli sono: osizione master: 0 = 0 = 180 f = 360 velocità master: = 10 / s f = 18 / s 0 osizione slave: q( 0 ) = 0 q ( f ) = 7000 velocità slave: q = 0 / s q f = 800 / s Avendo una arabola, sarà: 0

5 q 1 () = a 0 + a 1 + a sta nell ervallo [0,180 ] q () = b 0 + b 1 + b sta nell ervallo [180, 360 ] q 10 q1 q 1f q 0 q q f 0 =0 in t =180 f = 360 Sistema di 6 equazioni in 6 incognite 1. q 1 ( 0 ) = a 0 + a a 0. q ( f ) = b 0 + b 1 f + b f 3. q 1 ( ) = q ( ) a 0 + a 1 + a = b 0 + b 1 + b 4. q1( 0 ) = a1o+ a0 o 5. q ( f ) = b1 f+ bf f 6. q 1( ) = q ( ) a1 + a = b1 + b Una volta calcolati i coefficienti, resuonendo che nel unto ermedio della traiettoria la velocità del master sia la media delle sue velocità iniziali e finali, (ovvero 14 /s), osso usare la 1 ( ) = a 1 + a q er trovare la velocità ermedia dello slave, che andrà oi divisa er 0 er conoscere la velocità ermedia della iattaforma.