Anemometro con PLC [2]

Ecco la struttura dell’anemometro realizzata con dei pezzettini di piastra ramata per pcb, uno spiedino di legno e un dischetto di cartoncino. Quest’ultimo è provvisto di 8 feritoie in modo da consentire il rilevamento della rotazione delle palette attraverso un sensore fotoelettrico, del quale si riporta lo schema. Gli impulsi che il sensore genera andranno letti e contati dal PLC che, con un apposito programma, visualizzerà il numero di giri e la velocità della girante e quindi del vento.

Il sensore utilizzato è del tipo “a forcella” ed è costituito da un led emettitore ed un fototransistor per rilevare la presenza di ostacoli opachi. Viene alimentato a 24Vdc e presenta una uscita di tipo PNP, ovvero se è presente un ostacolo tra le due forcelle l’uscita si porta al potenziale positivo di 24V, livello corretto per essere acquisito da un ingresso del PLC. Il sensore prevede anche un led per indicarne lo stato che può anche essere omesso. Lo schema è riportato qui sotto:

Anemometro con PLC [1]

Con la terza elettro si è deciso di realizzare un semplice anemometro, ovvero uno strumento per misurare la velocità del vento.  L’idea alla base del progetto è il programma pensato per la misura del numero di giri di un m.a.t. e la parte da sviluppare completamente consiste nella realizzazione della girante con le palette e della sezione per rilevare il movimento dell’alberino. Per realizzare la girante si sono utilizzare delle palline da ping pong tagliate a metà e collegate assimeme con dei pezzetti di sipedini di legno e il tutto è fissato con due dischetti di cartoncino. Una volta asciugata la colla si è passata una prima mano di vernice nera.
Nelle foto seguenti sono riportati alcuni passaggi della realizzazione e nei prossimi post verrà descritta la costruzione della struttura portante e del supporto per il sensore di movimento.

Dispensa: Il multimetro (tester)

Pubblichiamo una semplice e utile dispensa per impiegare al meglio il multimetro (tester) nelle varie attività di laboratorio. Sono contenute alcune nozioni generali su questo strumento ed alcuni consigli per impostarlo e collegarlo correttamente ai circuiti o agli  impianti sotto misura. Vengono trattati principalmente i multimetri digitali. Si può scaricare al link seguente:

Dispensa: La saldatura

Pubblichiamo l’ultima versione di una breve guida per la saldatura dei componenti elettronici, molto utile per chi si avvicina per la prima volta a questa pratica. Vengono presentati tutti gli utensili necessari e le tecniche per ottenere sempre saldature perfette e descritti i più comuni difetti delle saldature a stagno. Si può scaricare al link seguente:

Contagiri con PLC Zelio

Una esigenza tipica nell’ambito dell’automazione è sicuramente il rilevamento del numero di giri di un elemento rotante come l’albero di motore, una ruota, una puleggia, un mandrino, ecc. Per realizzare un completo sistema di misura di questa grandezza sono necessari un sensore per il rilevamento della rotazione dell’elemento mobile di un qualsiasi tipologia (ottico, induttivo, magnetico), di una logica di conteggio e conversione ed infine una sezione di visualizzazione del valore misurato. Molti di questi elementi sono contenuti all’interno di un PLC Zelio ed abbiamo ritenuto un valido esercizio coinvolgere alcuni ragazzi di terza nel tentativo di realizzare un sistema di questo tipo.
La proposta è quella di misurare il numero di giri del rotore di un m.a.t. pilotato da un variatore della serie Altivar, visualizzando questa grandezza in giri al minuto a varie frequenze di alimentazione in modo da poter valutare anche lo scorrimento del motore. Il pannello di prova è stato rapidamente allestito su di una lamiera di acciaio forata, sulla quale trovano posto un motore da 2kW a 2 poli, un variatore Altivar31, uno Zelio,  morsettiera e fusibili di protezione. Di seguito riportiamo una foto del manufatto:

Per il rilevamento della rotazione si è utilizzato un sensore induttivo Telemecanique del tipo XS2M12PA370L1  che sfrutta il passaggio sulla sua faccia sensibile di una chiavetta collocata sull’albero del motore. Il segnale prodotto dal sensore non può essere letto in modo efficace dai consueti ingressi digitali data la sua elevata velocità di commutazione e si è quindi utilizzato un ingresso di tipo veloce presente nel plc, e precisamente l’ingresso di incremento del conteggio che consente di rilevare variazioni fino ad 1kHz. La tensione di 24Vdc per alimentare il sensore e il plc è stata prelevata direttamente dal variatore Altivar, il quale prevede due morsetti interni dove è presente tale tensione.

Descrizione del programma
Il programma è stato scritto in linguaggio FBD e merita una analisi approfondita.

Il contatore veloce [B00] si incarica di contare il numero di impulsi provenienti dal sensore ed incrementa il suo valore ad ogni giro del mandrino. Il timer [B01] è configurato con funzione L e con un tempi di avvio e di arresto rispettivamente 0,2s e 3s, mentre il timer [B03] ha tempi di avvio e arresto di 0,3s e 2,9s. Il primo timer è collegato all’ingressi di reset del contatore veloce e provvede a porre a zero il valore in esso contenuto. Il secondo timer ha invece il compito di salvare un istante prima del reset il contenuto del contatore e di renderlo disponibile per le successive elaborazioni. Infatti questo timer scatta 0,1s prima di quello del reset e quindi il conteggio non viene perso. Per salvare questo valore si è utilizzato il blocco Archivio [B08] che consente di memorizzare, anche in maniera non volatile, due valori numerici presenti ai suoi ingressi una volta che l’ingresso Memorizzazione risulta a livello 1. Quest’ultimo ingresso è quello che viene pilotato dal secondo timer. Bisogna però tener conto che la misura visualizzata va espressa in giri al minuto e quindi si rendono necessarie delle elaborazioni matematiche per trasformare il numero di impulsi contati in giri al minuto. A questo servono infatti i blocchi matematici [B06] e [B07]. Vediamo cosa succede numericamente. Se il conteggio è consentito per 3s, significa che in un minuto sarà effettuato un numero di conteggi pari al prodotto del contenuto del contatore veloce per 20, essendo 20s un terzo di minuto:

n = (valore del contatore in 3s) X 20 = giri al minuto

In questo modo è possibile stimare il numero di giri al minuto senza dover aspettare un minuto intero, ma utilizzando la lettura fatta in soli 3s, tempo che corrisponde anche al tempo di aggiornamento della visualizzazione sul display. La costante numerica 20 è contenuta nel blocco [B07], mentre il blocco moltiplicatore [B06] effettua il prodotto che viene infine inviato al display [B10] che correda la misura con altre utili informazioni.

Risultati ottenuti
Una volta scaricato il programma nel plc si sono provate varie velocità e si sono registrati i valori del numero di giri al minuto corrispondenti. Di seguito riportiamo le foto di alcune rilevazioni effettuate dove il display del variatore indica la frequenza della terna di correnti generate e il display dello Zelio la misura rilevata.

Come si può notare i valori di frequenza, sincronismo e rotazione reale dell’albero nei 4 casi riportati sono:

1. f = 3.5Hz   sincr = 60*3.5 = 210   n = 200  s = 4.7%
2. f = 9Hz    sincr = 60*9 = 540   n = 520  s = 3.7%
3. f = 17.1Hz   sincr = 60*17.1 = 1026   n = 1000  s = 2.5%
4. f = 50Hz   sincr = 60*50 = 3000   n = 2920  s = 2.7%

Particolare attenzione merita l’ultima situazione in quanto pone il motore al regime imposto dalla frequenza di rete di 50Hz per la quale i dati di targa riportano una velocità del rotore di 2840 giri al minuto mentre il valore misurato risulta di 2920. Questa discrepanza può essere spiegata dal fatto che il motore girava a vuoto, senza cioè applicare alcuna coppia resistenze al suo albero, mentre il valore di targa è riferito nel caso dello sviluppo di potenza nominale.

Programma codice colori resistenze

Segnaliamo un’altra creazione software di Gabriele Zampieri, di prima elettro, che consente di calcolare il valore di una resistenza a partire dalla combinazione delle bande colorate riportate sul componente. Permette di valutare le resistenze tradizionali a 4 bande con tolleranza del 10% e quelle di precisione a 5 e 6 bande con tolleranza fino allo 0.1%, con anche il coefficiente di temperatura. Il programma, scaricabile dal link in basso, è stato compilato in Visual Basic 2010 e per ogni dettaglio o segnalazione visitare il sito dell’autore.

Led Watch ISSM

In questi giorni Sebastiano Fusaro e Nicolò Naletto di terza elettro hanno terminato il cablaggio di un simpatico gadget elettronico: un orologio digitale a led. Si tratta di un orologio particolare che segna l’orario su di un cerchio di 29 led colorati accendendo quelli corrispondenti alle due cifre delle ore e alle due dei minuti: nelle foto seguenti è ritratto il dispositivo alle 15:34. La struttura è stata realizzata con del cartoncino pesante e il design è stato curato dai ragazzi del settore grafico. La logica è affidata come al solito ad un microcontrollore opportunamente programmato ospitato, assieme ad altri pochissimi componenti, su di un circuito stampato disegnato ed inciso in laboratorio. L’effetto che produce, soprattutto in ambienti poco illuminati, è davvero suggestivo. A breve riporteremo lo schema elettrico, il pcb ed il firmware per realizzare questo led watch.

Montacarichi con PLC

Ai ragazzi di terza è stato chiesto di realizzare un impianto per la gestione di un montacarichi a 4 piani tramite PLC.  L’impianto è costituito da un motore asincrono trifase con relativa meccanica di sollevamento, un pannello principale di alimentazione e comando, dei pannelli di comando ad ogni piano per la chiamata (prenotazione) del montacarichi e per la segnalazione dello stato di libero/occupato. Ad ogni piano è presente un sensore di posizione [FC] per rilevare la presenza e il passaggio della cabina e, all’interno di quest’ultima, è previsto un sensore per rilevare la chiusura dei portelloni. L’apertura e la chiusura dei portelloni avviene manualmente.
La seguente figura chiarisce la disposizione dei dispositivi coinvolti.

I pannelli di chiamata ad ogni piano sono costituiti da un pulsante normalmente aperto [S] di prenotazione, una luce rossa [LR] per segnalare lo stato di occupato e una luce verde [LV] per segnalare che il montacarichi è arrivato ad un certo piano.Per pilotare il motore si fa uso di una coppia di teleruttori AC3, mentre la parte logica è lasciata ad un PLC della famiglia Zelio.

La logica con la quale l’impianto deve operare è la seguente:

1. Con la cabina ferma ad uno qualsiasi dei 4 piani e con i portelloni chiusi [SP=1], si attenderà che avvenga una chiamata tramite la pressione del tasto di chiamata [S] da uno degli altri 3 piani disponibili. Se si preme dallo stesso piano al quale la cabina staziona, il sistema non dovrà compiere alcuna operazione.
2. Una volta prenotato il montacarichi da un piano si accenderà la luce rossa di tutti i pannelli di segnalazione dei 4 piani ad indicare che la cabina è stata prenotata e che sta raggiungendo il piano selezionato. Durante questo periodo di tempo non potranno essere accettate ulteriori richieste di prenotazione.
3. Il sistema logico deve movimentare nel verso corretto la cabina al piano desiderato configurando opportunamente i due teleruttori del motore di sollevamento.
4. Una volta raggiunto il piano dal quale è partita la prenotazione il motore deve arrestarsi ed accendere la luce verde. Una volta aperte le porte [SP=0] non sarà possibile rispondere ad altre chiamate se prima queste non verranno chiuse [SP=1].
5. Si ritorna al punto 1.

Ai ragazzi è stato chiesto di progettare e realizzare il pannello di comando e stendere il programma per il plc del quale riportiamo una traccia di seguito.

Circuitario Visual Basic

Riportiamo un bel programma realizzato da Gabriele Zampieri di prima elettro che consente di visualizzare gli schemi elettrici dei circuiti civili più utilizzati (interrotto, deviato, invertito, ecc.).  E’ stato scritto e compilato in Visual Basic 2010 e risulta ancora in fase sperimentale: chi fosse interessato può contribuire allo sviluppo contattando l’autore. Il progetto è partito dalle attività svolte durante i martedì di interesse ai quali partecipano i ragazzi dei vari settori e che fanno parte integrante dell’offerta formativa dell’ Istituto. Per eseguire il programma è sufficiente scaricare e lanciare il programma reperibile al seguente link:

Scuola aperta 2010

L’Istituto Salesiano San Marco organizza quattro date di Scuola Aperta nelle quali è possibile visitare l’Istituto ed assistere alle attività didattiche:

Mercoledì 24 novembre 2010 dalle ore 15.00
Sabato 11 dicembre 2010 dalle ore 15.00
Sabato 22 gennaio 2011 dalle ore 15.00
Mercoledì 26 gennaio 2011 dalle ore 15.00

Per informazioni:

Via dei Salesiani, 15
30174 Mestre-Venezia
tel: 041.5498111
e-mail: info@issm.it