Automazione di un banco elettropneumatico con controllo mediante PLC e HMI

Le industrie moderne stanno sempre più frequentemente guardano all' "Automazione" come ad una dottrina da seguire per ottenere prodotti non solo di qualità superiore, ma anche in quantità maggiori rispetto ai classici processi di produzione. Tra i numerosi vantaggi derivanti dell'automazione industriale vi sono un minor costo di produzione e una maggiore flessibilità dei prodotti realizzati, quest’ultima riveste un ruolo particolarmente rilevante nel settore industriale. Tale sviluppo è stato possibile anche grazie alla nascita del dispositivo PLC (Programmable Logic Controllers") che, dallo standard IEC 61131-1, è stato definito come: "sistema elettronico a funzionamento digitale che utilizza una memoria programmabile per l'archiviazione interna di istruzioni orientate all'utilizzatore per l'implementazione di funzioni specifiche". Per poter programmare un PLC, l’azienda Siemens ha sviluppato un pacchetto software dedicato: il SIMATIC STEP 7. Quest’ultimo utilizza come ambiente di progettazione centralizzato il TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal). La programmazione PLC è particolarmente complessa e richiede specifiche conoscenze e competenze che a oggi possono essere in parte apprese all’interno del corso di “Automazione a fluido”. L’ampia gamma di progetti strutturabili all’interno del TIA Portal, però, apre alla necessità di studiare differenti sistemi e soluzioni di programmazione per poterne comprendere le varie sfaccettature. L’elaborato qui presentato nasce con l’idea di progettare, strutturare e mettere a disposizione del Politecnico di Torino uno strumento utile allo studio e alla comprensione dell’automazione industriale. In particolare, è stato costruito un banco didattico, targato Pneumax, all’interno del quale sono stati integrati sistemi complessi, quali PLC e HMI, e componenti semplici di natura pneumatica ed elettropneumatica. Il banco didattico esposto nel corso della tesi sarà messo a disposizione degli studenti per le esercitazioni accademiche e consentirà loro di interfacciarsi con lo strumento comprendendone la logica di funzionamento. Il banco è stato progettato con lo scopo di essere utilizzato per esperienze differenti, a questo fine è stato suddiviso in una parte fissa e in una mobile. La parte fissa, cuore del banco, è stata progettata per permettere agli studenti di apprendere in sicurezza e di effettuare in autonomia i più semplici collegamenti tramite morsettiere e connettori a banana. La sezione mobile, invece, è strutturata per essere flessibile e modulabile in base ai pannelli sperimentali che verranno via via analizzati. Tutte le esperienze pensate e progettate per il presente banco didattico si focalizzano sul controllo dei differenti sistemi strutturabili mediante PLC e HMI. Tra le altre cose, sarà possibile studiare: il funzionamento di un sistema a tre cilindri comandati da elettrovalvole; l’utilizzo di trasduttori pneumo-elettrici e modulo I/O; il controllo in pressione di un serbatoio mediante la funzione PID prevista dal TIA Portal. All’interno dell’elaborato si analizzeranno nel dettaglio il banco e le esperienze sopracitate, descrivendone la genesi, il processo di progettazione e la conseguente realizzazione fisica. Particolare attenzione verrà posta alla strutturazione e programmazione del PLC e del Touch Panel in base alle esigenze emerse.