Automazione industriale

PLC.

Trasformatore che adatta la tensione e la corrente a quella del PLC, circuito rettificatore per

trasformare i segnali alternati, circuito di sicurezza per i cortocircuiti e circuito stabilizzatore

per rendere più stabile il flusso del segnale di informazione che arriva al PLC

Come si articola il metodo di taratura Cohen- Coon?

Si effettua un esperimento sul sistema non controllato usando un gradino di interesse per il

problema della produzione. Poi si applica il metodo della curva di reazione per calcolare i

coefficienti k (guadagno, rapporto tra il salto dell’uscita e quello dell’ingresso), teta (ritardo

calcolato usando l’intercetta della tangente al punto di inflessione sull’asse orizzontale

passante pere il valore dell’uscita precedente al gradino) e tau (tempo necessario a

raggiungere il 63% del salto a partire dal ritardo)

Come funziona un codificatore diretto?

Questo è costituito da una batteria di comparatori elettronici che operano in parallelo, che è

usata per determinare in modo univoco l’intervallo di appartenenza del campione. L’unico

comparatore che si attiva accende un generatore che produce esattamente il codice del

valore rappresentativo del corrispondente intervallo. Nella fase di codifica quindi si ha una

semplice operazione di confronto (il tempo di codifica è fortemente ottimizzato). Sono poco

utilizzabili in ambito industriale perchè hanno i limiti delle dimensioni, cioè ingombro grande,

(potrebbe essere necessario avere un numero di comparatori fisicamente impossibile) e

anche per gli elevati costi di produzione.

A cosa serve nella normativa IEC 61158 il parametro di configurazione chiamato Target Token Rotation

Time?

Serve per stabilire il periodo con cui vengono serviti i nodi per le comunicazioni aperiodiche

e viene raggiunto modificando la priorità minima necessaria all’invio contenuta nel Pass

Token; aumentando la priorità il tempo del ciclo diminuisce, mentre aumenta se la priorità

diminuisce.

Nel linguaggio Ladder Diagram come funziona il blocco chiamato contatore a decremento?

Sul fronte di salita del segnale di ingresso booleano CD viene fatta decrescere una variabile

interna che viene caricata al valore iniziale stabilito dal parametro PV con l’attivazione del

comando booleana LD. Quando la variabile interna raggiunge lo zero non può più decrescere

e contemporaneamente viene attivata l’uscita booleana Q

Descrivere brevemente i benefici dell’automazione industriale legati all’eliminazione dell’intervento umano

dal processo produttivo

Con l’automazione industriale si sono ottenuti molti benefici come far compiere alle

macchine situazioni ripetitive e semplici in modo più veloce, continuo, affidabile, efficiente e

a costi minori. Inoltre, si possono svolgere azioni che richiedevano un tempo potenze,

precisioni, velocità non raggiungibili dall’uomo, e far fare alla macchina anche operazioni

pericolose. Tuttavia, in alcuni ambiti è ancora desiderabile l’intervento umano come in azioni

che coinvolgono responsabilità giuridiche o quando la lavorazione manuale è un valore

aggiunto (artigiani). Va a diminuire i posti di lavoro degli operai ma aumenta quello di operai

specializzati.

Spiegare sinteticamente in quali aree e di quale tecnologia si suddivide la memoria di sistema di un

controllore PLC

Si divide in memoria di sistema e memoria delle applicazioni.

La prima si divide in Modulo Dati, tecnologia RAM, quindi volatile, e Modulo Sistema

Operativo, tecnologia ROM, non volatile ma di sola lettura. La seconda invece è divisa in

Area dati Utente e area ingressi e uscite, entrambe in tecnologia RAM, e Area Programmi

utente, in tecnologia ROM.

Spiegare brevemente le caratteristiche salienti della terza rivoluzione industriale ed il suo inquadramento

storico

Nasce nella seconda metà del 900, in particolare nel 1969. Grazie all’introduzione di

tecnologie informatiche e digitali, ampliamente mature e affidabili, si afferma un’industria

più flessibile ed efficiente, Nasce l’industria moderna, basata su produzioni di massa. Grazie

a banche internazionali e strumenti finanziari vengono favoriti movimenti di capitali ed

espansione delle aziende a livello internazionale, rendendo l’industria più globalizzata.

Industria maggiormente flessibile grazie all’introduzione di tecnologie informatiche nei

sistemi di produzione

Spiegare brevemente cosa si intende per controllore PID incapsulato

Sono controllori embedded che contengono le informazioni per una soluzione specifica, con

potenzialità del controllore sfruttate al meglio e quindi adattato al meglio alla soluzione da

avere. Poco flessibile avendo bassa potenza di calcolo. Essi sono solitamente già presenti

nelle macchine operatrici e ne definiscono il comportamento.

Spiegare brevemente cosa si intende per sistema di automazione programmabile

È un sistema di automazione in cui la sequenza di operazioni elementari può essere

cambiata con un tempo di riconfigurazione basso e costi di aggiornamento abbastanza

bassi. Le pause di riconfigurazioni sono brevi, e però si utilizzano macchine operatrici

particolari, che hanno efficienza minore di quelle utilizzate in sistemi di automazione rigida,

ma hanno costi maggiori perché riconfigurabili e pensate per questo scopo. Si utilizza

quando si hanno lotti piccoli, prodotti con varietà elevata e quindi quando sono necessarie

molte interruzioni e riconfigurazioni frequenti.

Indicare, spiegandone brevemente i motivi, in quale livello gerarchico del sistema di controllo si possono

classificare i controllori PID, secondo la normativa IEC 61512-1

I Controllori PID fanno parte del Basic Control secondo la normativa IEC 61512-1, ovvero

sono quei sistemi che regolano e inseguono le grandezze fisiche per ottenere quelle di

progetto. Essi sono controllori Embedded che lavorano trasformando le variabili fisiche in

variabili digitali.

(I controllori PID possono essere inoltre: Controllori PID Industriali, Controllori PID Incapsulati

nelle Macchine Operatrici e Controllori PID Modulari)

Descrivere sinteticamente gli elementi di controllo del flusso nel linguaggio ladder diagram

Il Ladder Diagram è un linguaggio di programmazione grafico, orientato che assomiglia alla

logica dei vecchi schemi relè. I suoi elementi di controllo del Flusso dell’alimentazione, che

va sempre da sx verso dx, sono un insieme di costrutti che non hanno equivalente circuitale

ma sono utilizzati per modificare l’ordine di esecuzione dei Rung, valutati in ordine

sequenziale dall’alto verso il basso e che rimangono alimentati finché non finisce

l’esecuzione del programma.

Descrivere brevemente le caratteristiche dei controllori con architettura a bus.

Questo tipo di controllori sono dotati di appositi moduli connessi tra loro nel quale è possibile

inserire diverse schede elettroniche, rendendo così il controllore modulare ed altamente

flessibile, poiché espandibile e facilmente manUtenibile, vista la modularità. Queste

caratteristiche lo rendono però più costoso rispetto agli embedded, ma sono comunque

molto utilizzati poiché altamente adattabili a diversi contesti.

Nel metodo della Massima Tangente come viene trovato il parametro ritardo 0?

Il ritardo del sistema che viene trovato alimentando il sistema con un gradino unitario è

trovato dalla differenza tra il punto di intersezione della retta tangente al punto di inflessione

con l’asse delle x, il tempo, e il punto iniziale di variazione del set-point

Qual è la forma incrementale della più semplice approssimazione usata per realizzare in forma digitale

dell'Azione Derivativa di un controllore PID?

L'approssimazione più semplice è costruita calcolando la pendenza del segmento che

congiunge gli ultimi due campioni. In forma incrementale è:

uk^D=KpTd/Tc *(ek-wk)

wk+1 =ek

Sia dato un Sistema lineare descritto dalle seguenti equazioni matriciali

Xpunto=Px+Qu

Y=Rx

Qual è l’espressione parametrica del suo guadagno in continua?

Applicando la formula H0 = C(I-A)^-1 * B+D alle giuste matrici, il guadagno in continua

risulta descritto dalla seguente espressione: R(I-P)^-1 * Q

Quali elementi di un Sistema di Produzione sono classificati nel Livello di Azienda secondo il modello CIM?

Nel livello di azienda sono classificati tutti gli apparati e le procedure che servono per

realizzare i processi gestionali che sono di supporto a tutte le attività dell'azienda. Insieme di

tutti gli stabilimenti.

Nel contesto dell'architettura software di un PLC, in cosa consiste la Modalità di Esecuzione?

In questa modalità il PLC esegue regolarmente il software utente, aggiorna gli ingressi e le

uscite e comunica con tutte le periferiche con le informazioni necessarie. Essa costituisce la

condizione operativa per controllare tutto l’impianto di produzione.

In quale livello gerarchico del sistema di controllo, indicato nella normativa IEC 61512-1, si possono

classificare i controllori PID e perché?

Basic control. permettono di controllare direttamente, tramite compiti di regolazione, le

grandezze analogiche del processo produttivo

Descrivere brevemente quali sono i linguaggi grafici ratificati dalla normativa IEC-61131-3

La normativa IEC 61131-3 è completamente dedicata alla definizione dei linguaggi di

programmazione per i controllori PLC. Essa prevede cinque linguaggi di programmazione

classificati in: Linguaggi Testuali e Linguaggi Grafici. I primi sono gli Instruction List,

linguaggio di basso livello (STL e AWL) e gli Structured Text, linguaggio procedurale di tipo

strutturato, strutture quindi di alto livello. I secondi sono i Ladder Diagram, basati sulla

composizione grafica di un diagramma, tipo logica circuitale dei relé, Function Block

Diagram, con blocchi funzionali che rappresentano operatori e funzioni interconnessi, e

Sequential Functional Chart, che riproduce il digramma di flusso.

Spiegare brevemente cosa si intende per Sistema di Automazione Rigida.

Si ha una sequenza fissata di operazioni elementari, non modificabile se non modificando

tutto il ciclo produttivo. Ciò rende il sistema vantaggioso economicamente se i lotti di

produzioni sono poco variegati (a causa dell’inflessibilità del ciclo) e di grande numerosità.

Quali sono i linguaggi testuali ratificati dalla normativa IEC 61131-3?

instruction list, structured test

Spiegare sinteticamente le eventuali connessioni fra la norma IC 61512 e le architetture elettroniche più

usate nei moderni sistemi di supporto aziendali.

basic control = controllori embedded, incapsulati (PID), procedural = arch. bus (PLC),

coordination=PC (SCADA)

Descrivere brevemente il comportamento del PLC in modalità di convalida, quando il periodo di scansione<