Macchina Semiautomatica per lavorazioni controllate con PLC tesina

CORRADINI MIRCO – CLASSE 5^E - A.S. 2012-2013 - TESINA ESAME DI STATO - CORSO ELETTROTECNICA E AUTOMAZIONE - I.T.I.S. “L.NOBILI” - RE -

si prevede l’installazione di quattro sensori di prossimità

Tenuto conto del tipo di materiale da lavorare,

induttivi, uno per ciascuna stazione, il cui compito sarà quello di comandare l’arresto del nastro e la partenza

di ciascuna fase di lavorazione. Si predispongono inoltre due fine corsa per altre operazioni sul pezzo. Si

decide di utilizzare un controllore logico programmabile per il controllo della macchina.

Il funzionamento dell’automatismo sarà il seguente:

L’operatore effettua una verifica visiva e da inizio all’automatismo azionando un comando manuale di avvio

X1 solo se il pezzo è posizionato ad inizio catena ed è pronto per la lavorazione. Verificata la condizione

iniziale il motore M5 si pone in marcia avanti per portare il pezzo alle stazioni di lavoro ,la lampada LA5

in corso. Il sensore X2 rileva il pezzo, M5 si arresta e M1 effettua l’operazione di

identifica il meccanismo

centratura per un tempo T1 di 5 secondi, la lampada LA1 identifica il meccanismo in corso, terminata la

prima lavorazione M5 riprende la marcia avanti per portare il pezzo alla seconda stazione di lavoro, la

lampada LA5 identifica il meccanismo in corso. Il sensore X3 rileva il pezzo, M5 si arresta e M2 a velocità

inferiore effettua l’operazione di foratura per un tempo T2 di 5 secondi, la lampada LA2 identifica il

meccanismo in corso, finita la prima parte di foratura sussegue un tempo di pausa T3 di 2 secondi, scaduto

questo termine M2 effettua nuovamente l’operazione di foratura a velocità superiore per un periodo T3 di 5

secondi, la lampada LA2 identifica il meccanismo in corso, terminata la seconda lavorazione M5 riprende la

marcia avanti per portare il pezzo alla terza stazione di lavoro, la lampada LA5 identifica il meccanismo in

corso. Il sensore X4 rileva il pezzo, M5 si arresta e M3 effettua l’operazione di svasatura per un tempo T5 di

5 secondi, la lampada LA3 identifica il meccanismo in corso, terminata la terza lavorazione M5 riprende la

marcia avanti per portare il pezzo alla quarta e ultima stazione di lavoro, la lampada LA5 identifica il

corso. Il sensore X5 rileva il pezzo, M5 si arresta e M4 effettua l’operazione di maschiatura

meccanismo in

per un tempo T6 di 5 secondi, la lampada LA4 identifica il meccanismo in corso, terminata la quarta

lavorazione M5 riprende la marcia avanti, la lampada LA5 identifica il meccanismo in corso. A fine catena

un finecorsa X6 interrompe la marcia avanti di M5 per un periodo T7 di 2 secondi, M5 riparte a marcia

indietro, la lampada LA5 identifica il meccanismo in corso, il pezzo ripercorre tutta la catena, nessuna

entra in azione. Il finecorsa X7 interrompe definitivamente l’automatismo. L’operatore preleva il

lavorazione

pezzo lavorato, è necessario un riarmo manuale per ripetere l’automatismo.

SICUREZZA (METODI E SCELTE DI PROTEZIONE)

SEZIONAMENTO: Si prevede di installare un interruttore automatico magnetotermico generale di

macchina, idoneo al sezionamento generale dell’alimentazione, ciascun salvamotore è anch’esso idoneo al

sezionamento dell’alimentazione di potenza di ciascun motore, il trasformatore di alimentazione del circuito

di comando può essere sezionato tramite sezionatore con cartucce fusibili.

SOVRACORRENTI: Le protezioni dalle sovracorrenti verranno effettuate con interruttore automatico

magnetotermico rispettando il coordinamento con le condutture elettriche, posizionato nel quadro elettrico

generale per le varie linee partenti dalla linea di arrivo alimentazione; Interruttori automatici di potenza per

la protezione del trasformatore parte di comando e l’alimentazione del PLC; dispositivi salvamotori

automatici relativi ai rischi derivanti da una partenza motore e le problematiche riguardanti l’esercizio dei

motori, disposti nella parte esterna al quadro di comando per le linee di alimentazione delle macchine.

CONTATTI DIRETTI E INDIRETTI: La protezione dai contatti indiretti verrà attuata mediante

l’interruzione automatica dell’alimentazione, ottenuta effettuando un corredo differenziale all’interruttore

automatico e dal coordinamento dell’impianto di messa a terra della macchina collegato con quello generale

dello stabile e le protezioni differenziali predisposte. Le protezioni contro i contatti diretti sarà di tipo totale

in modo da impedire sia il contatto accidentale che quello volontario, con l’isolamento delle parti attive e

l’uso di involucri con grado di protezione IPXXD per le parti che possono essere toccate e protezione

addizionale di tipo differenziale; sportelli di protezione e interruzione di alimentazione su ogni motore atto

ad effettuare le lavorazioni.

EMERGENZA PER L’AUTOMATISMO: Verrà effettuata mediante pulsante di emergenza di sgancio

interrompendo l’alimentazione delle uscite del plc e di conseguenza disalimentando anche l’alimentazione

di potenza di tutti i motori. In aggiunta per la sicurezza dell’impianto un pulsante a fungo NC in serie ai

alla 24V del PLC.

contatti NC dei salvamotori che tolgono l’alimentazione 2

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DIMENSIONAMENTO DEI COMPONENTI E STRUTTURA DEL QUADRO ELETTRICO

Per effettuare, da catalogo, la scelta dei dispositivi di protezione e di manovra occorre trasformare i valori di

corrente nominale per 380V a 220V. Attraverso la consultazione dei cataloghi dei costruttori dei motori si

assume un coefficiente pari a 1,74. I seguenti dati di targa sono stati rilevati direttamente dalla targa dei

motori presenti:

MAT1

Marca CGE. Tipo 68083. V 380V. V 220V I =2A. I =3,4A. 1360 giri/min.

STELLA TRIANGOLO STELLA TRIANGOLO

CV 1. f = 50 Hz. Poli 4.

n

MAT2 Doppia Velocità Avvolgimento Unico

Marca Seimec. Tipo 7138\4. V 380 V. V 220V. I 0,91. I 0,71A. Giri 640-1330

STELLA TRIANGOLO STELLA TRIANGOLO

giri/min. CV 0,2-0,36. f f0 Hz. Poli 8-4. Potenza 0,15-0,20 kW.

n

MAM1

Marca Bonami. Tipo MR80B2. V 220 V. I 3,4. I 4,8A. Giri 2800 giri/min. HP 1. f f0 Hz. Poli 2

N N N n

MAT3

Marca Tecnomotori. Tipo 71. V 380V. V 220V. I 1,5A. I 2,7A. Giri 1400

STELLA TRIANGOLO STELLA TRIANGOLO

f0 Hz. Cosφ 0,77.

giri/min. CV 0,75. Pn 0,55 kW. f n

MAT4

Marca B. Tipo N71B4. V 380V. V 220V. I 1,13A. I 1,95A. Giri 1400 giri/min.

STELLA TRIANGOLO STELLA TRIANGOLO

HP 0,5. f =50Hz.

n o l’avviatore non

Si effettua un coordinamento di tipo 1che esige, in condizioni di cortocircuito, il contattore

rappresentanti un pericolo per le persone o le installazioni e non possa funzionare prima che si proceda alla

ripartizione o alla sostituzione dei pezzi.

Motore 1 3.4 = 5.9A

Ir = 1.74×

Regolazione tra 4….6.3A salvamotore GV2ME10 con teleruttore LC1K06 o LC1D09

Motore 2

Due velocità due salvamotori

Ir1= 1,58A Ir2= 1,2A salvamotore GV2ME06 regolazione tra 1….1,6A con teleruttore LC1K06 in tal caso

poiché i dati di targa dei due dispositivi coincidono, si decide di installare un solo salvamotore a monte.

Motore 3

Ir= 4.7 A salvamotore GV2ME10 regolazione tra 6..10A con teleruttore LC1K06 o LC1D09

Motore 4

Monofase

= 8.3A salvamotore GV2 ME14 regolazione tra 6….10A con

I teleruttore LC1K09 o LC1D09

r

Motore 5

=3.4 A salvamotore GV2ME08 regolazione tra 2.5….4A con teleruttore LC2K06 o LC2D09

I

r

Dimensionamento interruttore generale a monte con differenziale e sezioni dei cavi dorsale principale.

Nel ciclo di funzionamento sono in marcia due motori per ogni fase di lavorazione, da un esame del regime

di funzionamento in AC3, non si ritiene necessario maggiorare le correnti nominali nella stima della corrente

di impiego, pertanto si valuta I = 4.8+ 1.95 = 6.75=7A .

b

Utilizzando cavi unipolari isolati in PVC posa in aria entro tubi o canali, in condizioni standard di

2

temperatura di 30°C a tre conduttori caricati, si ha I = 15.5 A in corrispondenza di S= 1.5mm pertanto

z 3

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considerando un interruttore automatico magnetotermico tripolare di tipo D da 10 A è soddisfatta la

condizione Ib< In < Iz . Si può optare per un BTDIN 60 da 10 A con potere di interruzione di 6kA. Ad esso

può essere associato un modulo differenziale tipo AC G33AC 63 con In< 63 A e I = 30mA con 3 moduli.

dn

Dimensionamento trasformatore parte di comando:

5 Teleruttori LC1K06: 30 VA spunto 4,5 Mantenimento 1,3W potenza assorbita

1 Teleruttore LC1K09: 30 VA spunto 4,5 Mantenimento 1,3W potenza assorbita

1 Teleruttore LC2K06: 30 VA spunto 4,5 Mantenimento 1,3W potenza assorbita

5 Lampade di segnalazione: 1 VA

Tenuto conto del regime di funzionamento della macchina, si può considerare lo spunto di due teleruttori

sommato al mantenimento e alla segnalazione. Si ritiene sufficiente un trasformatore da 40VA marca

Legrand, capace di erogare una potenza istantanea di 80VA per cosφ=0.3.

Consultando le tabelle bTicino si sceglie al primario un interruttore tipo C da 1A e al secondario fusibili tipo

T (fusibili ritardati) da 2A.

CARATTERISTICHE GENERALI DEL PLC E DEL LISTATO DEL SOFTWARE DI COMANDO

Controllore Logico Programmabile FPWIN FP3 C16 PANASONIC linguaggio LADDER C24C40, struttura

modulare, 16 morsetti di Input e Comune Input, 32 morsetti di Output e Comune Output.

Tensione di alimentazione 230 V, tensione di comando 24 V AC.

Specifiche per il progetto:

8 morsetti associati all’Input utilizzate (X0…X7),

13 morsetti associati all’Output utilizzati (X10…X22),

17 temporizzatori interni atti a coordinare i tempi di funzionamento e specifiche macchina.

7 Relè interni per attuazioni macchina.

X0: Input associato a un contatto NC utilizzato come interruttore di emergenza ausiliario, sulla funzione

MCR del PLC.

X1: Input associato al contatto NO usato come pulsante di inizio automatismo.

X2…X5: Input associati alle azioni dei sensori.

X6…X7: Input associati alle funzioni dei finecorsa.

Y10: Output associata alla bobina contattore di Marcia Indietro M5.

Y11: Output associata alla bobina contattore di Marcia Avanti M5.

Y12: Output associata alla bobina contattore di M4.

Y13: Output associata alla bobina contattore di M3.

Y14: Output associata alla bobina contattore di Triangolo di M2.

Y15: Output associata alla bobina contattore di Linea M2.

Y16: Output associata alla bobina contattore di Stella M2.

Y17: Output associata alla bobina contattore di M1.

Y18: Output associata alla lampada di segnalazione funzionamento M5.

Y19: Output associata alla lampada di segnalazione funzionamento M3.

Y20: Output associata alla lampada di segnalazione funzionamento M2.

Y21: Output associata alla lampada di segnalazione funzionamento M4.

Y22: Output associata alla lampada di segnalazione funzionamento M1.

R1…R7: Relè interni di appoggio per attuazioni automatismo.

TMY1…TMY7: Temporizzatori associati ai tempi di esecuzione e regolazioni processi macchina (s).

TMX8…TMX17: Temporizzatori associati alle funzioni Flick-Flack di lampeggiamento lampade di

segnalazione (ms).

LISTATO DEL PROGRAMMA DI COMANDO 4

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NORMATIVA E LEGISLAZIONE

Si riportano alcune norme tecniche e giuridiche di riferimento al progetto da consultare:

Direttiva 2006/42/CE Direttiva sicurezza macchine

Direttiva 2006/95/CE Bassa Tensione

D.Lgs n 106 del 3 agosto 2009 Piano di sicurezza

D.M. 81/08 Sicurezza elettrica e valutazione dei rischi

CEI EN 60204-1 regole sul colore dei cavi

CEI 0-2 Documentazione di progetto impianti elettrici

CEI 17-5 Normativa per interruttori automatici di bassa tensione

CEI 17-11 Normativa per interruttori di manovra e per gli interruttori di manovra sezionatori

CEI 20-14, CEI 20-20, CEI 20-22 Normative per cavi isolati in PVC e non propaganti incendio