Carboni Daniele - Spina Andrea - Classe 5ºA IPAI - AS 2016/2017

Simulazione di un autolavaggio

Automazione con PLC
 

La vettura entrerà nell'autolavaggio e tramite delle fotocellule che monitorizzano l'avanzamento della stessa, il PLC gestirà i vari attuatori che simuleranno il lavaggio della vettura. 

PRESENTAZIONE AUTOLAVAGGIO:

Un autolavaggio è un impianto utilizzato per pulire l'esterno dei veicoli a motore. Esistono diversi tipi di autolavaggi, che possono essere classificati in tre categorie principali:

- Self-service, dove il lavaggio avviene a mano, tramite lance che erogano i detergenti per la pulizia;

- On-bay automatici, che consistono di una macchina automatica che scorre avanti e indietro su un veicolo fermo;

- A tunnel, che utilizzano nastri trasportatori per spingere il veicolo attraverso una serie di meccanismi di pulizia fissi (rulli e spazzole). 

 

SCHEMA DI MONTAGGIO DEL CIRCUITO:

Lo schema del circuito è costituito dalle seguenti parti/moduli:

a) Fotocellule
b) Motoriduttori
c) PLC
d) Logo TDE (display)

 

 

a) Fotocellule:

Le fotocellule sono dispositivi elettronici che utilizzano il principio dell'emissione luminosa e costituiscono una famiglia impiegata nei più svariati settori dell'automazione industriale per la rilevazione e conteggio di oggetti. Le fotocellule possono essere di varie tipologie:

• Fotocellule a sbarramento: in cui emettitore e ricevitore sono montati in modo opposto;
• Fotocellule a riflessione: in cui emettitore e ricevitore sono sullo stesso punto ma serve l'ausilio di un catarifrangente. Il rilevamento si ha quando l'oggetto interrompe il fascio.
• Fotocellule reflex: si basano sulla rilevazione della riflessione di un fascio luminoso da parte dell'oggetto che transita davanti alla stessa, queste non necessitano quindi dell'utilizzo di un catarifrangente. La loro distanza operativa è limitata e soprattutto condizionata dal tipo di superficie e di colore dell'oggetto. Vengono quindi utilizzate per rilevamenti precisi di piccoli oggetti.
   

I fasci luminosi più utilizzati sono quelli ad infrarossi poichè subiscono meno disturbi dalle fonti luminose ambientali.

Le fotocellule utilizzate nel nostro plastico possono lavorare in un range di tensione da 6 a 36 Vdc e sono di tipo PNP a 3 fili. Il filo marrone corrisponde all'imentazione (+), il filo blu corrisponde alla massa, infine il filo nero è quello che da il segnale in uscita (segnale positivo in quanto le fotocellule sono di tipo PNP).
Queste fotocellule sono di tipo reflex quindi, come detto in precedenza, lavorano per riflessione diretta, ovvero il fascio luminoso emesso viene riflesso dall'oggetto e viene captato dal ricevitore. L'emettitore ed il ricevitore sono incorporati nello stesso contenitore e l'emissione del raggio luminoso è in asse rispetto al corpo della fotocellula stessa.

 

 

b) Motoriduttori:

I riduttori sono utilizzati in qualsiasi settore che utilizza macchine, sia idraulico che elettrico. Alcuni esempi di utilizzo di riduttori di velocità sono: nastri trasportatori, robot da cucina, dispositivi di stampa, macchine edili.

 

Il riduttore di velocità è un dispositivo meccanico facente parte della trasmissione. È generalmente composto da una serie di ingranaggi, alloggiati all'interno di una carcassa, che riducono la velocità di rotazione da un albero in ingresso a un albero in uscita. Accoppiato con un motore forma un motoriduttore. Nel nostro caso sono stati utilizzati dei motori a 12 Vdc accoppiati a dei riduttori, tre in grado di ridurre a 78 giri al minuto la velocità dell'albero ed uno che riduce la velocità dell'albero a 5 giri al minuto.

 

 

 

c)  PLC (Programmable Logic Controller:

 Il PLC è un dispositivo composto da componenti elettronici, che utilizza memorie programmabili, contenenti sia dati che programmi, in grado di leggere ed eseguire le istruzioni dei programmi insieriti al suo interno, interagendo con un sistema da controllare tramite dispositivi di input e di output del tipo digitale o analogico. 

 

I PLC possono essere definiti come degli speciali eleboratori per risolvere problemi di controllo ed automazione.

Come detto in precedenza i PLC hanno il compito di acquisire informazioni e dati provenienti dal sistema controllato, elaborarli in base ad un programma ed emettere verso il sistema stesso il risultato di tale elaborazione. 
Per far ciò, il PLC è dotato di moduli d'ingresso e di uscita (I/O),  di un'unità centrale di elaborazione (CPU), di memorie (RAM/ROM), di un alimentatore ed infine di un sistema BUS per permettere i collegamenti fra le varie parti che compongono il sistema.

 

 

 

L'alimentatore: serve ad alimentare tutti i dispositivi presenti nel PLC;

La CPU: è l'unità che governa l'intero sistema del PLC. Le principali operazione che svolge sono lettura, interpretazione ed abilitazione delle istruzioni, ma anche operazioni logiche, operazioni aritmetiche, conteggi, temporizzazioni e autodiagnosi.

BUS: Il sistema BUS è un insieme di collegamenti interni al PLC per la trasmissione e lo scambio di dati, segnali, tensioni di alimentazione e potenziali di massa.

RAM: serve per memorizzare il programma da eseguire in un sistema, è una memoria di tipo volatile quindi può essere modificata ed e una memoria di lettura e scrittura.

ROM: serve per memorizzare il sistema operativo del PLC (in fase di fabbricazione), è di tipo non volatile e non può essere modificata, infatti è chiamata memoria di sola lettura.

Moduli di Input (I): servono per controllare i segnali elettrici emessi da dei sensori. I segnali possono essere sia di tipo analogico che di tipo digitale.

Moduli di Output (O): sono destinati a fornire una tenione, direttamente o indirettamente, agli attuatori del sistema come ad esempio lampade spia, rele, contattori, ecc...

Le principali caratteristiche del PLC sono:

Flessibilità: possibilità di adegueare un sistema a nuove esigenze di processo senza rivoluzionarne la configurazione fisica, ma solo intervenendo sul software.

Affidabilità: superiore agli impianti in logica cablata poichè il PLC esegue servizi di autodiagnosi, ed essendo costituiti da dispositivi elettronici non ha parti in movimento e non necessità di particolari manutenzioni.

Costo: il prezzo è passato da un costo inziale elvato a costi veramente competitivi nel mercato, soprattutto per i micro PLC. 

Ingombro: passando dalla logica cablata a quella programmabile l'ingombro dell'intero sistema si è ridotto in maniera notevole.

Riciclo: possibilità di riutilizzo in altre applicazioni in maniera semplicissima.

Inserimento in rete;

Utilizzo nella domotica.

Linguaggi di programmazione:

                                                       

I linguaggi di programmazione di un PLC sono di vari tipi. Si dividono principalmente in due  categorie: letterali e grafici.

• I letterali si dividono in AWL e C++, questi , per essere usati, richiedono una formazione di tipo informatico.
• I grafici invece di dividono in LADDER, FDB e GRAFGET, che invece, per essere utilizzati, richiedono una formazione elttrica.

 

Linguaggio Ladder:

Il linguaggio di programmazione LADDER è di tipo grafico. Risulta il più usato in campo internazionale per la programmazione dei PLC. Si compone di pochi simboli grafici e risulta estremamente utile a chi ha una formazione di logica elettromeccanica perché richiama molto lo schema funzionale.

Simboli LADDER più importanti:                                                                                             

                          

 

 PLC is a digital computer used for the automation of various electro-mechanicals processes in industries. PLC consist of a microprocessor which is programmed using the computer language.

The program is written on a computer and is downloaded to the PLC via cable.

PLC Hardware:

The hardware components of a PLC system are CPU, Memory, Input/Output, Power supply unit and programming device. Below is a diagram of the system overview of PLC.

• CPU - Keeps checking the PLC controller to avoid errors. They perform functions including logic operations, arithmetic operations and many more.
• Memory - Fixed data is used by the CPU. System (ROM) stores the data permanently for the operating system. RAM stores the information of the status of input and output devices, and the values of timers, counters and other internal devices.
• Input Section - Input keeps a track on field devices which includes sensors.
• Output Section - Output has a control over the other devices which includes motors, lights and many actuators.
• Power Supply - Certain PLCs have an isolated power supply. But most of the PLCs work at 220 Vac or 24 Vdc. 
• Programming Device - This device is used to feed the program into the memory of the processor. 
• System Buses - Buses are the paths through which the digital signal flows internally of the PLC.

Main features of the PLCs:

• Flexibility;
• Reliability;
• Recycling in other applications;
• Possibility of networking;
• Competitive cost on the market;
• Applications in home automation.

 

 d)  Logo TDE (display)

LOGO! TDE è un display aggiuntivo per il PLC.

Ha un'area di visualizzazione più ampia rispetto al display integrato nel PLC. Dispone di quattro tasti cursore e quattro tasti funzione programmabili (F1, F2, F3, F4), del tasto ESC e del tasto ENTER. Il LOGO! TDE può essere collegato con un cavo Ethernet al PLC.

Tutti i tasti funzione e cursore, presenti sul LOGO! TDE, possono essere programmati come ingressi nel programma di comando. 

 

 

SOFTWARE:
 

Parte del programma di comando e gestione dell'autolavaggio:

 

Parte del programma che gestisce la visualizzazione delle fasi su un display Logo TDE:

   

 

 

  

Bibliografia:

1) Appunti scolastici
2) Wikipedia
3) Manuale LOGO! e LOGO! TDE