Parcheggio automatizzato gestito da PLC

Progettato e realizzato da Giorgio Demurtas
Maggio/Giugno 2003

Come è nata l'idea?

Nel 2003 frequentavo la classe 3° elettrotecnica presso l'ITIS G.Marconi di Cagliari; a fine anno dovevamo essere capaci di realizzare degli automatismi in logica cablata o in in logica programmata utilizzando il LOGO! (un piccolo PLC della Siemens). In TDP ci venne chiesto di progettare la parte elettrica per il controllo della barriera d'ingresso di un parcheggio. La richiesta si limitava però al controllo del motore tramite i finecorsa e al conteggio dei veicoli entrati rilevati da una fotocellula, quindi ho deciso di complicarmi la vita e di fare qualcosa di più impegnativo.

All'inizio non sapevo bene quanto fare grande il parcheggio nell'insieme perchè, se troppo piccolo, diventava difficile realizzare la parte meccanica ma, se troppo grande, non sapevo dove avrei potuto conservarlo, quindi, rinunciando a realizzare tutte le parti nella stessa scala, decisi di lasciar perdere la parte del piazzale e di costruire le due barriere su due basi diverse collegate fra loro da due fili di alimentazione e un cavo multipolare per lo scambio dei segnali.
Deciso di fare i pezzi in scala 1:10 cominciai a procurare i materiali (di recupero chiaramente). Il progetto dell'impianto elettrico era già tutto in mente, dovevo solo metterlo nero su bianco.

Descrizione del processo:

All'ingresso e all'uscita del parcheggio ci sono due barriere che consentono alle auto di entrare o uscire, una per volta; la chiusura della barriera avviene appena il veicolo è completamente transitato.
La barriera d'ingresso si apre se viene premuto un pulsante, posto prima della sbarra, e se ci sono posti liberi all'interno del parcheggio.
Due fotocellule, poste ciascuna dopo le relative sbarre, rispetto alla direzione dei veicoli che transitano, rilevano il passaggio dei veicoli. Il PLC si occupa di contare quante macchine entrano nel parcheggio e quante ne escono e, conoscendo il numero di posti del parcheggio, segnala la disponibilità o meno di posti con un semaforo posto prima della barriera d'ingresso. Se il parcheggio è pieno si accende la luce rossa del semaforo e viene negato l'accesso. Appena un veicolo esce, visto che si è liberato un posto, il semaforo ritorna verde e l'ingresso è di nuovo consentito.

Descrizione della soluzione adottata

Come unità centrale di controllo è stato scelto un PLC Siemens S7-200 CPU 214 che come vedremo risulterà utilizzato in gran parte delle sue potenzialità.
E' stata scartala la soluzione di un quadro il logica cablata (quadro elettromeccanico) perché molto più complessa e più costosa, più ingombrante e poco flessibile.
Un'altra soluzione scartata è quella di utilizzare una scheda elettronica a microprocessore (es. PIC), in quanto, benché molto più economica di componenti, è molto dispendiosa nella progettazione del circuito, realizzazione della scheda, e stesura del software, quindi giustificata solo per una produzione in serie.
Software del PLC.

I segnali in ingresso al PLC sono: I segnali in uscita dal PLC sono:

Comando dei motori:

Per l'azionamento delle sbarre si sono utilizzati motori recuperati dai tergicristalli di una FIAT 126; sono motori in corrente continua a 12V muniti di un meccanismo di riduzione a vite senza fine. Su quest'asse ridotto abbiamo fissato la sbarra. Col motore fermo la sbarra resta bloccata grazie al meccanismo della vite senza fine. Della rotazione di quest'albero si utilizza solo 1/4 di giro.
Il comando in un senso o nell'altro del motore, viene risolto mediante due relè che provvedono ad alimentarlo direttamente o invertendo la polarità.
La particolare configurazione circuitale impedisce che il motore si trovi contemporaneamente alimentato per girare in entrambi i sensi e si crei quindi un corto circuito.
Alimentando la bobina K1 si ha l'apertura della barriera, alimentando K1 e K2 si ha la chiusura.


Schema elettrico multifilare

In aggiunta ogni motore ha un quadro di comando locale che: consente la manovra della sbarra in caso di guasto al PLC, protegge il motore mediante un fusibile, consente di regolare la velocità di movimento della sbarra agendo semplicemente sulla manopola di un potenziometro. In caso di mal funzionamento del PLC o di disattenzione nella manovra manuale della sbarra, degli ulteriori finecorsa impediscono che la sbarra, continuando a ruotate, danneggi i sostegni e se stessa.


Schema regolatore di velocità del motore DC

Foto della realizzazione

Disegni parti meccaniche
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