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prova2018

Seconda prova 2018

testo della prova dall'archivio del ministero.

Prima parte

Specifiche

  • controllo accessi di un sito archeologico e di 2 locali
    • 30 max nel sito
    • 5 max in ciascuna delle due stanze
    • tornelli all'ingresso e all'uscita per il sito
    • porte che si aprono solo dall'interno se presenti 5 persone
  • controllo umidità e temperatura nei due locali
    • estate/inverno con orologio
    • sotto temp minima piastre riscaldanti fino alla temp media
    • sopra temp massima ventole fino a temp media
    • umidità < 40% nebulizzatori per 10 min
    • umidità > 50% aeratori per 10 min

Ipotesi aggiuntive

  • PLC Siemens con eventuali moduli aggiuntivo
  • orologio HW per impostazione estate/inverno (in alternativa selettore a 2 posizioni)
  • gli aeratori (ventole) influenzano sia temperatura che umidità
  • l'indicazione sulla luminosità non viene utilizzata (non c'è controllo)
  • accesso ai locali con una porta provvista di sensore di passaggio e serratura/blocco
  • per l'uscita dai locali ci sono più soluzioni alternative:
    1. da un altra porta, senza maniglia esterna e con chiusura a molla, provvista di sensore di passaggio
    2. dalla porta di accesso con maniglione anti-panico o pulsante di sblocco porta

Ingressi

Digitali:

  • tornello ingresso
  • tornello uscita
  • ingresso locale A
  • uscita locale A
  • ingresso locale B
  • uscita locale B

Analogici:

  • temperatura locale A
  • umidità locale A
  • temperatura locale B
  • umidità locale B

Uscite

Digitali:

  • blocco tornello ingresso
  • blocco ingresso locale A
  • blocco ingresso locale B
  • piastre A
  • piastre B
  • aeratori A
  • aeratori B
  • nebulizzatori A
  • nebulizzatori B

Punto 1

Accessi gestiti con contatori up/down:

  • per il sito:
    • valore impostato 30
    • ingresso up tornello ingresso
    • ingresso down tornello uscita
    • uscita comanda il blocco tornello ingresso
    • eventuale pulsante di reset manuale
  • per i due locali:
    • valore impostato 5
    • ingresso up sensore porta accesso
    • ingresso down sensore porta uscita
    • uscita comanda il blocco porta ingresso
    • eventuale pulsante di reset manuale

Punto 2

Ingressi digitali:

  • 2 contatti NA per i tornelli
  • 4 segnali 0-24V (24V al passaggio) per le porte di accesso/uscita ai locali A e B

Ingressi analogici:

  • 2 segnali 0-10V (corrispondenti a 0-50°C) per la temperatura dei due locali
  • 2 segnali 0-10V (corrispondenti a 0-100% umidità) per l'umidità dei due locali

Per la temperatura si impiegano due sensori integrati LM35 che danno 10mV/°C. L'amplificazione richiesta è 20 ottenibile con un integrato LM324 con alimentazione singola a 12V e due circuiti non-invertenti con rapporto 19 tra la resistenza nel ramo di retroazione e quella collegata tra ingresso invertente e massa.

Per l'umidità si suppone di utilizzare un sensore integrato che produca un segnale in tensione. Il segnale viene eventualmente amplificato per rientrare nel range 0-10 Volt con altri due stadi amplificatori non-invertenti usando sempre l'integrato LM324 (che contiene quattro operazionali).

Punto 3

I tornelli sono provvisti di sensori che segnalano il passaggio di una persona con la chiusura di un contatto. Possono ruotare in un solo senso.

Le porte sono dotate di sensori di passaggio che possono essere a infrarosso o barriere fotoelettriche. In quest'ultimo caso un LED emette un fascio luminoso che manda in saturazione un fototransistor posto sulla parte opposta della porta. Quando passa una persona il raggio non colpisce il fototransistor che va in interdizione. Un circuito di condizionamento, con trigger di Shmitt, genera un segnale alto/basso in presenza/assenza di un ostacolo.

I segnali dei sensori analogici vengono condizionati (è sufficiente l'amplificazione, eventualmente offset e filtraggio) con circuiti amplificatori non invertenti ad operazionali. Il dimensionamento per i sensori di temperatura è molto semplice:

  • a 50°C il sensore fornisce 0,5V
  • è richiesta un'amplificazione di 10/0,5=20
  • il guadagno per la soluzione non invertente è 1 +R2/R1 quindi R2/R1 = 19
  • si propongono R1=10k R2 trimmer multigiri da 200k da tarare a 190k

Per i sensori di umidità si procede allo stesso modo.

L'impianto è alimentato con tensione di rete: 230V sinusodiali a 50 Hz, con una linea per le luci, una per le prese e una per la PLC/forza motrice/attuatori. Le linee sono protette da interruttori magnetotermici-differenziali. Si prevede un quadro generale con un interruttore generale magnetotermico-differenziale.

I sensori sono alimentati a 24V CC con opportuni alimentatori; eventualmente si prevede una linea a 24V CC dedicata a questi dispositivi.

Punto 4

Il controllo degli accessi e il condizionamento dei due locali possono essere gestiti in maniera indipendente. In entrambi i casi la descrizione dell'algoritmo non si presta particolarmente all'uso del grafcet/SFC.

Controllo accessi sito (per i locali A e B è uguale):

------
|    | 
|  ---------------------------
|  |stato accesso consentito |
|  ---------------------------
|    |
|    - visitatori = 30
|    |    
|  ---------------------------       ----------------------
|  |stato accesso bloccato   | ----- |blocco accesso      |
|  ---------------------------       ----------------------
|    |
|    - visitatori < 30
|    |
------

La temperatura si gestisce separatamente considerando lo stato normale con attuatori disattivati e una selezione (scelta/convergenza) per stato freddo e stato caldo dove si attivano rispettivamente piastre e aeratori; in entrambi i casi si torna allo stato normale con una transizione attivata dalla condizione temperatura = 9°C (22° in estate).

L'umidità si gestisce separatamente considerando uno stato normale con attuatori disattivati e una scelta/convergenza per stato secco e umido dove si attivano rispettivamente nebulizzatori e aeratori e un Ton da 10 minuti; l'attivazione dell'uscita del timer riporta il sistema nello stato normale.

In alternativa si può fare un diagramma di flusso per accessi, uno per la temperatura e uno per l'umidità evidenziando con dei blocchi di selezione (rombi) quando e come vengono attivate le uscite.

Punto 5

Si propone l'utilizzo di un PLC Siemens S7-1200 con eventuali moduli di espansione per uscite e ingressi aggiuntivi. Il PLC viene configurato per:

  • utilizzare i merker di sistema, per utilizzare il contatto Firstscan, attivo solo nel primo ciclo di scansione, in modo da impostare uno stato iniziale
  • l'orlogio di sistema che, inserendo un blocco di lettura nel programma, rende disponibili una serie di dati relativi all'orario; in particolare servirà in dato relativo al mese, contenuto in una variabile di tipo intero che supponiamo si chiami month
  • quattro uscite analogiche che, in presenza di segnali tra 0 e 10 Volt, forniscono un valore numerico di tipo intero che deve essere normalizzato e scalato; si suppone che siano disponibili le variabili di tipo reale tA e tB, con un valore corrispondenti al valore in gradi centigradi della temperatura e le variabili di tipo reale hA e hB, con un valore corrispondente a quello percentuale di umidità

E' possibile/ragionevole una soluzione senza SFC con queste funzioni:

  • gestione accessi sito
  • gestione accessi locale A
  • gestione accessi locale B
  • gestione temperatura locale A
  • gestione temperatura locale B
  • gestione umidità locale A
  • gestione umidità locale B

Per evitare ripetizioni è sufficiente illustrane tre: una per gli accessi, una per la temperatura e una per l'umidità. Consideriamo una tabella delle variabili per questo caso semplificato:

nome indirizzo descrizione
S1I0.0contatto NA tornello ingresso
S2I0.1contatto NA tornello uscita
S3I0.2pulsante NA reset conteggio manuale
tAMD10temperatura in gradi centigradi locale A (numero reale)
hAMD14umidità percentuale locale A (numero reale)
tMINMD18temperatura minima
tMAXMD22temperatura massima
tMEDMD26temperatura media
K1Q0.0blocco tornello ingresso
K2Q0.1piastre riscaldanti locale A
K3Q0.2aeratori locale A
K4Q0.3nebulizzatori locale A

Gestione accessi:

           CTUD-tornelli
|   S1   -----------------
|--|  |--| UP            |
|   S2   |               |
|--|  |--| DOWN          |   K1
|   S3   |             Q |--(  )--|
|--|  |--| RESET         |
|        |               |
|   30 --| PV            |
|        -----------------

Gestione temperatura:

  • per distinguere tra inverno e estate si usano le istruzioni di confronto (month > 4 AND month < 11) e si impostano i parametri tMAX e tMIN, usando il blocco di assegnazione MOV (6 → tMIN, 12 → tMAX, 9 → tMED)
  • con bobine di set e reset si attivano e disattivano piastre (set se tA < tMIN, reset se ta > tMED) e e aeratori (set se tA > tMAX, reset se tA < tMED)

Gestione umidità:

  • si attivano nebulizzatori con un timer TP impostato a 10 minuti se hA < 40
  • si attivano aeratori con un timer TP impostato a 10 minuti se hA > 50

La soluzione SFC è più lunga ma altrettanto semplice.

Parte 2

Quesito 1

Argomento non trattato

Quesito 2

E' la solita applicazione con estensimetro. λ corrisponde a Δl/l e il gauge factor è il coefficiente di proporzionalità. Vale:

`{Delta R}/R = K {Delta l}/l`

Quindi l'estensimetro da 100 Ohm con K pari a 2, quando λ vale 100 produce una ΔR=0,0001*2*100=0,02 Ohm.

Questo valore, che può essere positivo o negativo a seconda del verso della deformazione, deve diventare una tensione di +5/-5 Volt. Il condizionamento si fa come sempre con un ponte di Wheatstone scegliendo il valore delle altre tre resistenze e dell'alimentazione. Il segnale differenziale così ottenuto deve essere amplificato per ottenere ±5Volt e sommato ad un offset di 5V.

Vedi sensori_estensimetrici

Quesito 3

Per variare la velocità occorre intervenire sulla frequenza con un inverter (convertitore di frequenza).

Vedi qui

Quesito 4

Trattato velocemente qui

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prova2018.txt · Ultima modifica: 2019/03/05 22:48 da admin