PRESENTAZIONE DELL’INGEGNERIA DELL’AUTOMAZIONE

Presentazione sul tema: "PRESENTAZIONE DELL’INGEGNERIA DELL’AUTOMAZIONE"— Transcript della presentazione:

1 PRESENTAZIONE DELL’INGEGNERIA DELL’AUTOMAZIONE
MINICORSO DI PRESENTAZIONE DELL’INGEGNERIA DELL’AUTOMAZIONE PRESENTAZIONE DELL’INGEGNERIA DELL’AUTOMAZIONE

2 INFORMATICA (applicazioni)
CHE COSA SARÀ MAI L’AUTOMATICA? L’ AUTOMATICA NASCE DALL’ESIGENZA DI RENDERE PIÙ EFFICIENTI LE LINEE DI PRODUZIONE E DI RENDERE PIÙ SEMPLICE ED PIÙ EFFICACE L’ATTIVITÀ DELL’UOMO NELL’ORGANIZZAZIONE DELLA PROPRIA ESISTENZA INGEGNERIA CHIMICA ELETTRICA ELETTRONICA MECCANICA ENERGETICA AERONAUTICA AUTOMATICA (metodi) INFORMATICA (applicazioni) INFORMATICA SOTWARE HARDWARE

3 L’Automazione è una disciplina che, a differenza di altre più facilmente recepibili, richiede un approccio complesso e multidisciplinare che coinvolge la padronanza di metodologie specifiche e l’applicazione di prodotti realizzati con svariate tecnologie. L’origine dell’Automazione è relativamente recente ed è stata determinata dalla necessità di rendere più efficienti le linee di produzione. Attualmente è molto diffusa nella realtà produttiva e si è espansa verso tutte quelle applicazioni che si prefiggono di rendere più semplice ed più efficace l’attività dell’uomo nell’organizzazione della propria esistenza. L’Automazione richiede la conoscenza di metodi e tecniche che afferiscono a molteplici discipline, alcune tipiche dell’Ingegneria, altre inquadrabili in altre branche del Sapere, quali ad esempio l’Aerospazio, la Medicina, la Biologia, l’Economia, l’Organizzazione Sociale e Aziendale. Nell’Automazione, i problemi da risolvere sono molteplici, ognuno caratterizzato da aspetti non strettamente tecnologici. Per la realizzazione dei sistemi automatizzati, occorre saper risolvere problemi connessi non solo alla realizzazione, ma anche alla organizzazione del loro corretto funzionamento, alla valutazione della efficienza e della redditività, nonché all’addestramento delle persone coinvolte nel loro valido impiego.

4 MINICORSO DI AUTOMAZIONE INDUSTRIALE
COSA È L’INGEGNERIA DELLA AUTOMAZIONE INDUSTRIALE APPROCCIO SISTEMATICO ALLA PROGETTAZIONE FONDAMENTI DI MODELLISTICA ORGANIZZAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO FONDAMENTI DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO STRUMENTAZIONE - DISPOSITIVI DI MISURA STRUMENTAZIONE - ATTUATORI E RETI DI COMUNICAZIONE INTERFACCIA UOMO MACCHINA

5 INGEGNERIA INDUSTRIALE
PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE DI APPARECCHIATURE E IMPIANTI CON TECNOLOGIE FACILMENTE RICONOSCIBILI QUALI LA MECCANICA, L’ELETTRICA, L’ELETTRONICA, L’INFORMATICA, ……… INGEGNERIA DELL’ AUTOMAZIONE TECNOLOGIA NASCOSTA MA SEMPRE PRESENTE INDISPENSABILE PER RENDERE FUNZIONANTI LE REALIZZAZIONI OTTENUTE CON TECNOLOGIE FACILMENTE RICONOSCIBILI SENZA L’AUTOMAZIONE SAREBBERO COME PEZZI DA MUSEO ! LE METODOLOGIE TIPICHE DELL’ATUOMAZIONE SONO APPLICATE ANCHE AD ALTRI SETTORI QUALI LA MEDICINA; L’ORGANIZZAZIONE DEI SERVIZI, DEL COMMERCIO, ECC

6 AUTOMAZIONE (da Wikipedia)
SIGNIFICATO DI: AUTOMAZIONE (da Wikipedia) L’automazione identifica la tecnologia che usa sistemi di controllo, come circuiti logici, elaboratori, per gestire macchine e processi, riducendo la necessità dell’intervento umano. Viene realizzata per l’esecuzione di operazioni ripetitive o complesse, ma anche dove viene richiesta sicurezza o certezza dell’azione o semplicemente per maggiore comodità. TECNOLOGIA (da dizionario della Lingua Italiana) Studio dei procedimenti e delle attrezzature necessarie per la trasformazione di una data materia in prodotto industriale Una particolare tecnologia non costituisce un vantaggio competitivo. Il vantaggio sta nell’uso che si è capaci di farne, progettando le applicazioni e il modo di operare in funzione delle potenzialità che tale tecnologia rende disponibili

7 MECCANICHE, ELETTRICHE, ELETTRONICHE, INFORMATICHE
REALIZZAZIONI CON TECNOLOGIE MECCANICHE, ELETTRICHE, ELETTRONICHE, INFORMATICHE AUTOMAZIONE

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9 METODOLOGIE COMPONENTI PROGETTAZIONE PRESTAZIONI REALIZZAZIONE
REALIZZAZIONI CON TECNOLOGIE MECCANICHE REALIZZAZIONI CON TECNOLOGIE ELETTRICHE REALIZZAZIONI CON TECNOLOGIE ELETTRONICHE REALIZZAZIONI CON TECNOLOGIE INFORMATICHE REALIZZAZIONI CON TECNOLOGIE DELL’AUTOMAZIONE METODOLOGIE COMPONENTI PROGETTAZIONE CRITERI EMPIRICI METODOLOGIE SISTEMATICHE PRESTAZIONI REALIZZAZIONE VENGONO ACCETTATE QUELLE CHE POSSONO ESSERE OTTENENUTE DEVONO ESSERE RAGGIUNTE QUELLE PREFISSATE

10 L’Ingegnere dell’Automazione ha come obiettivo quello di individuare le modalità secondo cui intervenire su una macchina o su un impianto in modo da poter ottenere i risultati desiderati nella maniera che ritiene essere la più opportuna e la più conveniente. L’intervento può essere effettuato agendo direttamente sulla macchina o sull’impianto, tramite un operatore, oppure indirettamente facendo in modo che un dispositivo, opportunamente realizzato, sia in grado di effettuare quegli interventi che avrebbe fatto un operatore esperto che conoscere il comportamento della macchina o dell’impianto ed è in grado di intervenire correttamente per ottenere il risultato desiderato. La progettazione, la realizzazione e l’esercizio di tali dispositivi costituisce l’obiettivo dell’Ingegnere dell’Automazione. Per poter intervenire sul comportamento della macchina o dell’impianto, genericamente indicato come sistema da controllare, occorre disporre di opportuni dispositivi o apparecchiature, dette genericamente attuatori, e così pure per poter conoscere le condizioni operative del sistema da controllare nonché gli effetti delle azioni di intervento, sono necessari adeguati dispositivi di misura. Le azioni di intervento, predisposte dall’Ingegnere dell’Automazione, sono ottenute applicando appropriate metodologie e sono rese operative tramite un dispositivo di elaborazione di caratteristiche appropriate. Gli attuatori, i dispositivi e dispositivi di misura comunicano fra di loro tramite reti di comunicazione di tipo dedicato.

11 MODALITÀ DI CONTROLLO SISTEMA DI CONTROLLO SISTEMA CONTROLLATO
Gli attuatori, i dispositivi di misura, i dispositivi di elaborazione, le reti di comunicazione e le modalità di controllo costituiscono il sistema di controllo. SISTEMA DI CONTROLLO ATTUATORI DISPOSITIVI DI MISURA DISPOSITIVI DI ELABORAZIONE RETI DI COMUNICAZIONE MODALITÀ DI CONTROLLO Il sistema da controllare e il sistema da controllo costituiscono un insieme inscidibile indicato comunemente come sistema controllato. SISTEMA CONTROLLATO SISTEMA DI CONTROLLO SISTEMA DA CONTROLLARE ATTUATORI DISPOSITIVI DI MISURA DISPOSITIVI DI ELABORAZIONE RETI DI COMUNICAZIONE MODALITÀ DI CONTROLLO

12 COSTO DEL SISTEMA CONTROLLATO
SISTEMA DA CONTROLLARE SISTEMA DI CONTROLLO PROGETTAZIONE DELL’ARCHITETTURA DEL SISTEMA DI CONTROLLO ACQUISIZIONE DEGLI ATTUATORI E DEI DISPOSITIVI DI MISURA ACQUISIZIONE DELLA RETE DI COMUNICAZIONE MESSA IN FUNZIONE DELLA STRUMENTAZIONE E DELLA RETE DI COMUNICAZIONE PROGETTAZIONE E MESSA IN FUNZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO

13 COSTO PRESTAZIONI COSTO-PRESTAZIONI DI UN SISTEMA CONTROLLATO
PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE SCELTA E ISTALLAZIONE DELLA STRUMENTAZIONE COSTO REALIZZAZIONE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE PRESTAZIONI ACQUISIZIONE DELLA STRUMENTAZIONE E DELLA RETE DI COMUNICAZIONE RISOLUZIONE DEI PROBLEMI DI SOFTWARE RELATIVI AL COLLEGATEMENTO FRA LA STRUMENTAZIONE E I DISPOSITIVI DI ELABORAZIONE PROGETTAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO LORO TRASFERIMENTO NEI DISPOSITIVI DI ELABORAZIONE REALIZZAZIONE DEI PROGRAMMI PER IL RAGGIUNGIMENTO DELLE FUNZIONALITÀ E DELLE PRESTAZIONI DESIDERATE REALIZZAZIONE DEI PROGRAMMI PER IL MIGLIORAMENTO DELLA QUALITÀ DELLE PRESTAZONI DEL SISTEMA CONTROLLATO

14 COMPETENZE PER LA PROGETTAZIONE, LA REALIZZAZIONE E LA GESTIONE DI UN SISTEMA CONTROLLATO
DEL SISTEMA DA CONTROLLARE DELLA ARCHITETTURA DEL SISTEMA DI CONTROLLO DELLA ARCHITETTURA DELLA RETE DI COMUNICAZIONE DEL’INTERFACCIA UOMO-MACCHINA DEI SERVIZI AUSILIARI SCELTA DELLA STRUMENTAZIONE DI MISURA E DEGLI ATTUATORI SCELTA DEI COMPONENTI DELLA RETE DI COMUNICAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONDUZIONE E DI CONTROLLO DEI SINGOLI ELEMENTI SCELTA DELLE MODALITÀ DI CONDUZIONE REALIZAZZIONE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE DEI SERVIZI AUSILIARI ISTALLAZIONE DELLA STRUMENTAZIONE DELLA RETE DI COMUNICAZIONE DEI PROGRAMMI PER IL CONTROLLO DEGLI ELEMENTI SINGOLI E PER IL LORO COORDINAMENTO DEI PROGRAMMI PER L’INTERFACCIA UOMO MACCHINA GESTIONE DEL SISTEMA CONTROLLATO DEI SINGOLI SOTTOSISTEMI DELLE CORTE DELLA MANUTENZINE ORDINAZIA DELLE EMERGENZE

15 ALCUNE FRA LE PROFESSIONALITÀ RICHIESTE
CONDUTTORE DEL SISTEMA CONROLLATI COMPLESSI ADDETTO ALLA STRUMENTAZIONE GESTORE DELLA RETE DI COMUNICAZIONE RESPONSABILE DEL CONTROLLO DEI SINGOLI IMPIANTI PROGETTISTA DI SISTEMI DI CONTROLLO PROGETTISTA DI STRUMENTAZIONE EVOLUTA PROGETTISTA DI SISTEMI DI AUTOMAZIONE

16 ALCUNE FRA LE PROFESSIONALITÀ EMERGENTI
CONDUTTORE DI IMPIANTO OPERAIO SPECIALIZZATO CONOSCENZA DELLA FUNZIONALITÀ DEL SISTEMA DA CONTROLLARE E DEL SISTEMA DI CONTROLLO ADDETTO ALLA STRUMENTAZIONE OPERAIO SPECIALIZZATO CONOSCENZA DEL FUNZIONAMENTO E DELLA MANUTENZIONE ORDINARIA CONOSCENZA DELLA STRUMENTAZIONE DA CAMPO DI TIPO CONVENZIONALE TECNICO DIPLOMATO LAUREATO IN INGEGNERIA DELL’AUTOMAZIONE INDUSTRIALE GESTORE DELLA RETE DI COMUNICAZIONE TECNICO DIPLOMATO CONOSCENZA DELL’HARDWARE UTILIZZATO DALLA RETE LAUREATO IN INGEGNERIA DELL’AUTOMAZIONE INDUSTRIALE CONOSCENZA DEI PROTOCOLLI E DEL SOFTWARE DI COMUNICAZIONE INGEGNERE DI PROCESSO TECNICO DIPLOMATO CONOSCENZA APPROFONDITA DI: - STRUTTURA E FUNZIONAMENTO DI IMPIANTI INDUSTRIALI - STRUMENTAZIONE E FONDAMENTI DI AUTOMAZIONE INDUSTRIALE - LOGISTICA E MANUTENZIONE ESPERTI NELLA GESTIONE DI IMPIANTI, DI AUTOMAZIONE INDUSTRIALE, LOGISTICA, MANUTENZIONE DEGLI IMPIANTI LAUREATO IN INGEGNERIA DELL’AUTOMAZIONE INDUSTRIALE

17 PROGETTISTA DI SISTEMI CONTROLLATI COMPLESSI
TECNICO STRUMENTISTA PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE DEL SISTEMA DI AUTOMAZIONE DI UN IMPIANTO ESPERTO IN INFORMATICA INDUSTRIALE DOTTORE IN INGEGNERIA DEI SISTEMI PROGETTISTA DI STRUMENTAZIONE EVOLUTA TECNICO DIPLOMATO SPECIALIZZATO IN AUTOMAZIONE INDUSTRIALE CONOSCENZA APPROFONDITA DELLA STRUMENTAZIONE CONVENZIONALE E INNOVATIVA ESPERTO IN INFORMATICA INDUSTRIALE ESPERTO IN STRUMENTAZIONE INDUSTRIALE DOTTORE IN INGEGNERIA DEI SISTEMI PROGETTISTA DI SISTEMI DI CONTROLLO PER L’AUTOMAZIONE ESPERTO IN INFORMATICA INDUSTRIALE PROGETTAZIONE DELLE MODALITÀ DI GE-STIONE E DI ESERCIZIO DI UN SISTEMA COMPLESSO, DI UN IMPIANTO E DEL CONTROLLO DEI SINGOLI APPARATI ESPERTO IN STRUMENTAZIONE INDUSTRIALE DOTTORE IN INGEGNERIA DEI SISTEMI

18 INGEGNERE STRUMENTISTA
INGEGNERE DI SISTEMA CONOSCE “TUTTO” DEL SISTEMA DA CON-TROLLARE E DEL SISTEMA DI CONTROLLO INGEGNERE DI PROCESSO CONOSCE “COME FAR FUNZIONARE” IL SISTEMA DA CONTROLLARE E IL RELATIVO SISTEMA DI CONTROLLO INGEGNERE STRUMENTISTA SA COME SCEGLIERE LA STRUMENTAZIONE E COME RENDERLA OPERATIVA INGEGNERE DEL CONTROLLO CONOSCE COME PROGETTARE LE MODALITÀ DI CONTROLLO E SA SCEGLIERE QUELLE PIÙ INDICATE INGEGNERE DELLA CONOSCENZA CONOSCE COME “TRATTARE” I DATI E LE INFORMAZIONI PROVENIENTI DAL SISTEMA CONTROLLATO E RENDERLI UTILIZZABILI PER IL CONTROLLO

19 POSSIBILI SETTORI APPLICATIVI DI UN ESPERTO IN AUTOMAZIONE INDUSTRIALE
PROGETTAZIONE DELLA ARCHITETTURA DEL SISTEMA DI CONTROLLO DI UN SISTEMA COMPLESSO, DI UN IMPIANTO, DI UN APPARATO, DI UN COMPONENTE, DI UN ELEMENTO SINGOLO; SCELTA DELLA STRUMENTAZIONE HARDWARE E SOFTWARE; ISTALLAZIONE E MESSA IN FUNZIONE DELLA STRUMENTAZIONE HARDWARE; REALIZZAZIONE DEI PROGRAMMI SOFTWARE DI CONNESSIONE DELLA STRUMENTAZIONE DI CONTROLLO AI DISPOSITIVI PER LA ELABORAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO; PROGETTAZIONE DELLE MODALITÀ DI COORDINAMENTO DEI DISPOSITIVI PER IL CONTROLLO DEGLI ELEMENTI SINGOLI; ASSISTENZA E AGGIORNAMENTO DI SISTEMI DI CONTROLLO ESISTENTI; PROGETTAZIONE DELLE MODALITÀ DI GESTIONE OTTIMIZZATA E DI ESERCIZIO DI UN SISTEMA COMPLESSO; PROGETTAZIONE DI STRUMENTAZIONE HARDWARE E SOFTWARE NON CONVENZIONALE.

20 COMPLETAMENTE SODDISFATTO SUBITO VOGLIO GUADAGNARE
Finalità dell’istruzione universitaria All’Università occorre acquisire: le conoscenze e le metodologie di base necessarie per rispondere alla domanda: COME SI RIESCE AD OTTENERE DAL SISTEMA DA CONTROLLARE IL COMPORTAMENTO DESIDERATO? le competenze per rispondere alla domanda: COME PROGETTARE E REALIZZARE IL SISTEMA CONTROLLATO CON LE FINALITÀ PREFISSATE ? Esame Di Stato L’Ingegnere dell’Automazione può iscriversi all’albo per: INGEGNERE INDUSTRIALE INGEGNERE DELL’INFORMAZIONE Commissario Universitario: verifica della acquisizione delle metodologie di base ES. Come è strutturato un sistema controllato? Commissario dell’Ordine: verifica che il candidato sappia proporre soluzioni pratiche alle richieste di un possibile committente. ES. Quali sono le finalità, le prestazioni e il costo del sistema controllato proposto ? DAMMI QUELLO CHE TI CHIEDO SUBITO AL COSTO MINIMO VOGLIO UNA SOLUZIONE INNOVATIVA NON SPERIMENTALE ESCLUSIVA FACILE DA USARE DI ELEVATA QUALITÀ L’INGEGNERE DELL’AUTOMAZIONE DEVE POTER RISPONDERE ALLE RICHIESTE DEL COMMITTENTE. Competenze necessarie per la Professione VOGLIO ESSERE COMPLETAMENTE SODDISFATTO SUBITO VOGLIO GUADAGNARE TANTISSIMO

21 MINICORSO DI PRESENTAZIONE DELL’INGEGNERIA DELL’AUTOMAZIONE
APPROCCIO SISTEMATICO ALLA PROGETTAZIONE

22 PROGETTAZIONE IMPEGNO TEMPORANEO INTRAPRESO ALLO SCOPO DI CREARE UNA NUOVA REALIZZAZIONE (UN IMPIANTO O UN PROGRAMMA SOFTWARE) IMPEGNO TEMPORANEO, SIGNIFICA CHE HA UN INIZIO E UNA FINE LA FINE DI UN PROGETTO VIENE RAGGIUNTA QUANDO VENGONO OTTENUTI GLI OBIETTIVI DESIDERATI OPPURE QUANDO È EVIDENTE CHE SARÀ IMPOSSIBILE RAGGIUNGERLI OVVERO QUANDO IL PROGETTO NON È PIÙ NECESSARIO O QUANDO VIENE CHIUSO IMPEGNO TEMPORANEO NON SIGNIFICA DI BREVE DURATA LA PROGETTAZIONE NON È UN’ATTIVITÀ RIPETITIVA E CICLICA LO SCOPO DEL PROGETTO È IL RAGGIUNGIMENTO DELL’ OBIETTIVO PREFISSATO IL RISULTATO DI UN PROGETTO DEVE ESSERE UN PRODOTTO MISURABILE E VERIFICABILE.

23 APPROCCIO CONVENZIONALE AD UNA NUOVA REALIZZAZIONE
FUNZIONALITÀ COMMITTENTE PRESTAZIONI PROGETTAZIONE REALIZZAZIONE DEL PROGETTO COSTO ELEVATO MESSA IN ESERCIZIO VALIDAZIONE DELLA FUNZIONALITÀ E DELLE PRESTAZIONI MODIFICHE

24 ESPERTI COMMITTENTE UTENTE FINALE
PER LA RELIZZAZIONE DEL SISTEMA CONTROLLATO COMMITTENTE UTENTE FINALE ANALISI DEI REQUISITI FUNZIONALI REQUISITI FUNZIONALI STANDARDIZZAZIONE DOCUMENTAZIONE PROGETTAZIONE DELLE SPECIFICE FUNZIONALI

25 SVILUPPO DI UN PROGETTO SECONDO UN APPROCCIO INNOVATIVO
definizione dello scopo del progetto, delle motivazioni, delle finalità, delle caratteristiche dominanti, formulazione delle proposte di possibili realizzazioni, di modalità di funzionamento e di utilizzazione valutazione del raggiungimento delle finalità desiderate e del rapporto costo/benefici individuazione delle caratteristiche dominanti e degli elementi di fondamentale rilevanza definizione della struttura prescelta e delle specifiche globali e parziali scelta degli elementi che compongono la nuova realizzazione assemblaggio degli elementi prescelti implementazione delle modalità di funzionamento e utilizzazione realizzazione dell’interfaccia uomo/macchina messa in esercizio della nuova realizzazione

26 PROGETTTAZIONE SISTEMATICA DI UN NUOVA REALIZZAZONE
DEFINIZIONE DELLE PRESTAZIONI RICHIESTE DALL’UTENTE FINALE TRACCIABILITÀ E STORIA DEI CAMBIAMENTI DEFINIZIONE DELLE RISORSE NECESSARIE ALLA REALIZZAZIONE DEL PROGETTO ELENCO DELLE ATTIVITÀ CHE IL SISTEMA DEVE SVOLGERE CONOSCENZE DI BASE PER LA PROGETTAZIONE E PER LA OTTIMIZZAZIONE DEL PROGETTO APPROCCIO LOGICO ED ECONOMICO AI CAMBIAMENTI SUDDIVISIONE DEL LAVORO DI PROGETTAZIONE IN GRUPPI ORGANIZZAZIONE DELLE PROVE E DELLE METRICHE DI VALUTAZIONE PER IL RICONOSCIMENTO DEL LAVORO SVOLTO ANCHE DURANTE LO SVILUPPO DEL PROGETTO DOCUMENTAZIONE DEGLI ASPETTI SALIENTI DEL SISTEMA IN TERMINI NON STRETTAMENTE TECNICI IN MODO CHE POSSA ESSERE UTILIZZATO DALLE PERSONE COINVOLTE ORGANIZZAZIONE CONTRATTUALE EVIDENTE E CHIARA

27 GUIDA ALLA PROGETTAZIONE SISTEMATICA DI UNA NUOVA REALIZZAZIONE
OBIETTIVI PROVE DI ACCETTAZIONE FINALITÀ, UTILIZZAZIONE CONDIZIONI OPERATIVE SPECIFICHE PROVE DI FUNZIONALITÀ PRESTAZIONI, SPECIFICHE, COSTO PROGETTAZIONE PROVE PARZIALI SUI COMPONENTI STRUTTURA DELLA NUOVA REALIZZAZIONE REALIZZAZIONE

28 APPROCCIO INNOVATIVO ALLE NUOVE REALIZZAZIONI
FUNZIONALITÀ COMMITTENTE PRESTAZIONI PROGETTAZIONE COSTO BASSO REALIZZAZIONE DEL PROGETTO IN REALTÀ VIRTUALE VERIFICA DELLA FUNZIONALITÀ E DELLE PRESTAZIONI MODIFICHE ESSENZIALI REALIZZAZIONE DEL PROGETTO MODIFICATO COSTO LIMITATO MESSA IN ESERCIZIO MODIFICHE MARGINALI VALIDAZIONE DELLA FUNZIONALITÀ E DELLE PRESTAZIONI

29 DURANTE IL CICLO DI VITA
CICLO DI VITA DI UN SISTEMA CONTROLLATO DURANTE IL CICLO DI VITA SISTEMA CONTROLLATO COSTO DEL PROGETTAZIONE CONCETTUALE INVESTIMENTI SPESE PROGETTAZIONE PER LA REALIZZAZIONE REALIZZAZIONE E MESSA IN ESERCIZIO PRODUZIONE MODIFICHE AGGIORNAMENTI

30 ECCO COSA VOLEVA IL COMMITTENTE
UNA DELLE PRINCIPALI CAUSE DI FALLIMENTO DI UN PROGETTO È LA SCARSA DEFINIZIONE E COMPRENSIONE DELLO SCOPO come lo spiega il committente come lo interpreta il capo progetto come lo progetta l’analista come lo progetta l’informatico come lo progetta il fornitore come è documentato il progetto come è realizzato dall’installatore come è stato fatturato al cliente come è stata effettata la manutenzione ECCO COSA VOLEVA IL COMMITTENTE

31 STRUTTURA DI UN SISTEMA CONTROLLATO
SISTEMA DA CONTROLLARE STRUMENTAZIONE DISPOSITIVI DI MISURA RETE DI COMUNICAZIONE MODULI DI INPUT/OUTPUT SOFTAWARE DI CONNESSIONE DELLA STRUMENTAZIONE SOFTWARE DI CONFIGURAZIONE DELLA RETE SISTEMA DINAMICO COMPLES-SO A PIÙ VARIABILI DI INGRESS0 E PIÙ VARIABILI DI USCITA ASSEGNATO DA SCEGLIERE ATTUATORI MODALITÀ DI CONTROLLO SISTEMI OPERATIVI IN TEMPO REALE DISPOSITIVI DI ELABORAZIONE DA SCEGLIERE ALGORITMI DI CONTROLLO INTERFACCIA UOMO-MACCHINA

32 MODALITÀ DI PRODUZIONE
SVILUPPO DELLE INNOVAZIONI RICHIESTE DEL MERCATO SVILUPPO DI NUOVI PRODOTTI INNOVAZIONI TECNOLOGICHE IMPIANTI DI PRODUZIONE PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI MODALITÀ DI PRODUZIONE PROGETTAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO INVESTIMENTI REALIZZAZIONE DI PROTOTIPI CARATTERISTICHE DEL NUOVO PRODOTTO REALIZZAZIONE REALIZZAZIONE DEL SISTEMA DI CONTROLLO VERIFICHE DI VALIDITÀ DEL PRODOTTO MESSA IN PRODUZIONE FORNITORI DELLA STRUMENTAZIONE FORNITORI DELLA STRUMENTAZIONE REALIZZAZIONE DEL SISTEMA DI CONTROLLO VERIFICHE DI VALIDITÀ DEL PRODOTTO MESSA IN PRODUZIONE

33 DURANTE IL FUNZIONAMENTO
DEFINIZIONE DEI REQUISITI REQUISITI FUNZIONALI REQUISITI NON FUNZIONALI COMPORTAMENTO DURANTE IL FUNZIONAMENTO PRESTAZIONI AFFIDABILITÀ ROBUSTEZZA ADATTATIVITÀ TOLLERANZA AI GUASTI SICUREZZA COSTO TESTABILITÀ MANUTENIBILITÀ RIUSABILITÀ DOCUMENTAZIONE LEGAME FRA LE VARIABILI: DI INGRESSO INTERNE DI USCITA DURANTE LA PROGETTAZIONE

34 DEFINIZIONE DELLE FINALITÀ DEL SISTEMA CONTROLLATO
DEFINIZIONE DELLE FUNZIONALITÀ E DELLE SPECIFICHE SCELTA DEI DISPOSITIVI DIMISURA, DEGLI ATTUATORI, DELLA RETE DI COMUNICAZIONE INTERFACCIA OPERATORE PROGETTAZIONE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE PROGETTAZIONE DELLE MODALITÀ DI FUNZIONAMANTO PROGETTAZIONE DELLE MODALITÀ DI INTERVENTO ISTALLAZIONE DELLA STRUMANTAZIONE IMPLEMENTAZIONE SUI DISPOSITIVI DI ELABORAZIONE INTEGRAZIONE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE CON LE MODALITÀ DI CONTROLLO PROGETTAZIONE DELL’INTERFACCIA UOMA-MACCHINA PROGETTAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONDUZIONE PROGETTAZIONE DELLE MODALITÀ DI GESTIONE PROGETTAZIONE DELLE MODALITÀ DI MANUTENZIONE VERIFICHE DI VALIDITÀ DELLA SCELTE PROGETTUALI

35 MINICORSO DI PRESENTAZIONE DELL’INGEGNERIA DELL’AUTOMAZIONE
FONDAMENTI DI MODELLISTICA

36 MODELLAZIONE PROCEDURA PER LA RAPPRESENTAZIONE DI UN FENOMENTO, DI UN EVENTO, DI UNA REALTÀ CONCRETA O ASTRATTA MEDIANTE UN MODELLO VERBALE FISICO FORMALE COMPORTAMENTALE STRUTTURALE FUNZIONALE verbale concisa descrizione verbale degli aspetti salienti dell’elemento in esame strutturale descrizione degli elementi che compongono l’elemento in esame formale rappresentazione formale di conoscenze relative dell’elemento in esame finalizzata alla comprensione, interpretazione, previsione del suo comportamento fisico rappresentazione di alcuni aspetti di interesse dell’elemento in esame tramite un oggetto fisico di complessità limitata comportamentale descrizione del comportamento e degli interventi sull’elemento in esame funzionale descrizione accurata delle attività e delle prestazioni

37 MODELLO COMPORTAMENTALE
Nell’ambito della AUTOMAZIONE INDUSTRIALE di particolare rilevanza sono il modello strutturale, il modello funzionale e il modello comportamentale. MODELLO FISICO MODELLO STRUTTURALE descrizione degli elementi che compongono un sistema e delle interazioni come è stato realizzato MODELLO CONCETTUALE MODELLO FUNZIONALE descrizione puntuale delle attività e delle prestazioni cosa fa il sistema in esame MODELLO COMPORTAMENTALE descrizione del comportamento e degli interventi sul sistema come può essere riutilizzato Affinché un modello possa risultare valido è opportuno che sia: affidabile facilmente giustificabile facilmente comprensibile eseguibile con un programma di calcolo di limitata complessità.

38 INDIVIDUAZIONE DELLE POSSIBILITÀ DI INTERVENTO STRUTTURA
Per progettare le modalità di intervento che consentono di agire sul sistema da controllare occorre utilizzare dispositivi in grado di imprimere al sistema da controllare le azioni di intervento che consentono di raggiungere le finalità desiderate. Occorre anche conoscere la struttura e il funzionamento del sistema da controllare. INDIVIDUAZIONE DELLE MODALITÀ DI VERIFICA DEL RAGGIUMGIMENTO DELLE FINALITÀ DESIDERATE INDIVIDUAZIONE DELLE POSSIBILITÀ DI INTERVENTO STRUTTURA CONNESSIONI CAUSA - EFFETTO MODELLO COMPORTAMENTALE STATICO FORMULAZIONE DEL MODELLO NEL DOMINIO DEL TEMPO DINAMICO NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA

39 REALIZZAZIONE DEL SISTEMA CONTROLLATO
PROGETTAZIONE DI UNSISTEMA CONTROLLATO SISTEMA DA CONTROLLARE FINALITÀ - PRESTAZIONI - SPECIFICHE MODALITÀ DI CONTROLLO CONNESSIONE CAUSA-EFFETTO MODELLO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE MODELLO DELLA MODALITÀ DI CONTROLLO MODELLO DEL SISTEMA CONTROLLATO VALIDAZIONE IN REALTÀ VIRTUALE REALIZZAZIONE DEL SISTEMA CONTROLLATO

40 Tenuto conto delle attività che il sistema da controllare, semplice o complesso, dovrà svolgere e delle conseguenti condizioni operative, previste e/o prevedibili, occorre individuare: le variabili in grado modificare il comportamento del sistema in esame, indicate come variabili di ingresso, le variabili da collegate agli effetti, indicate come variabili di uscita. le variabili che indicano il raggiungimento delle finalità desiderate, indicate come variabili controllate, le variabili che fissano le condizioni operative, indicate come parametri operativi le variabili che possono alterare le condizioni di funzionamento desiderate, indicate come disturbi. le variabili che caratterizzano le condizioni operative all’interno del sistema da controllare, indicate come variabili di stato. VARIABILI DI STATO VARIABILI DI INGRESSO VARIABILI DI INTERVENTO DISTURBI VARIABILI DI USCITA SISTEMA

41 FORMULAZIONE DEL MODELLO
SISTEMA IN ESAME FINALITÀ DEL MODELLO MODALITÀ DI FUNZIONAMENTO DA PRENDERE IN CONSIDERAZIONE PER LA FORMULAZIONE DEL MODELLO UTILIZZAZIONE DEL MODELLO VARIABILI DI INTERESSE PER LA FORMULAZIONE DEL MODELLO AFFIDABILITÀ DEL MODELLO FORMULAZIONE DEL MODELLO

42 Conoscendo oltre alla struttura del sistema, anche le caratteristiche dei singoli elementi che lo compongono, è possibile ricavare un modello completo che consente di calcolare non solo le variabili di uscita in funzione delle variabili di ingresso ma anche il comportamento di ognuno degli elementi. DI INGRESSO VARIABILI DI USCITA MODELLO COMPLETO DI INGRESSO VARIABILI DI USCITA I modelli ricavati in base alla conoscenza della struttura del sistema, ed ottenuti applicando a ciascuno degli elementi che lo compongono il principio di causalità, sono detti modelli a scatola grigia. MODELLO A SCATOLA GRIGIA DI INGRESSO VARIABILI DI USCITA Il modello ottenuto prendendo in considerazione solo il comportamento esterno senza conoscere la struttura del sistema sono detti modelli a scatola nera MODELLO A SCATOLA NERA Dal modello completo possono essere ricavati gli altri modelli ma non il viceversa.

43 andamento di una variabile di tipo caotico
Per la formulazione di un modello idoneo alla simulazione in realtà virtuale occorre rappresentare i valori delle grandezze che caratterizzano il sistema in esame in funzione del loro andamento che può essere : di tipo continuo; di tipo discontinuo; periodico; casuale; caotico. È compito dell’analista del sistema in esame individuare correttamente il tipo di variabili di ingresso, di uscita e di disturbo, e soprattutto scegliere il modo più opportuno per rappresentarle e per modellare il sistema in esame in modo semplice ma accurato, al fine di poter ottenerne una corretta utilizzazione. tempo andamento di una variabile di tipo continuo anche nella derivata prima tempo andamento di una variabile di tipo continuo con discontinuità nella derivata prima tempo andamento di una variabile di tipo continuo a tratti tempo andamento di una variabile di valore predefinito in ogni tratto tempo andamento di una variabile campionata DT passo di campionamento DT tempo andamento di una variabile di con andamento periodico T tempo andamento di una variabile di tipo casuale andamento di una variabile campionata tempo andamento di una variabile di tipo caotico

44 Quando gli elementi che compongono un sistema hanno un comportamento dinamico poco significativo oppure quando le variabili di ingresso e le variabili di uscita hanno un andamento analogo, è possibile descrivere il comportamento del sistema con un modello statico. Un modello statico fornisce valore delle variabili di uscita in funzione del valore delle variabili di ingresso quando all’interno del sistema si è esaurita ogni evoluzione. Un modello statico può essere formulato come tabelle di dati, oppure come un grafico e infine come una espressione analitica. I modelli statici formulati come tabelle di dati e come grafici sono indicati come modelli non parametrici mentre quelli espressi da espressioni analitiche sono detti modelli parametrici. variabile di ingresso di uscita u1 y1 u2 y2 un yn • TABELLA u y GRAFICO y = f(u) ESPRESSIONE ANALICA I modelli formulati in modo da descrivere il comportamento del sistema durante la sua evoluzione, sono indicati come modelli dinamici. Un modello dinamico consente di calcolare l’andamento delle variabili di uscita e/o delle variabili di stato in funzione del valore delle condizioni iniziali, dell’andamento delle variabili di ingresso e/o dei disturbi.

45 Anche i modelli dinamici possono essere di tipo parametrico e non parametrico.
Nei modelli dinamici non parametrici il comportamento dinamico è caratterizzato dall’andamento delle variabili di uscita in funzione di andamenti predefiniti e facilmente riproducibili delle variabili di ingresso e/o dei disturbi. Gli andamenti delle variabili di ingresso più diffusamente utilizzati per ottenere modelli dinamici non parametrici sono del tipo a gradino o di tipo sinusoidale. Per gli andamenti di tipo a gradino, l’indagine sul comportamento dinamico di un sistema va effettuata variando l’ampiezza del gradino. L’andamento della variabile di uscita, corrispondente ad una variazione a gradino di una variabile di ingresso, viene indicata come risposta a gradino. Per gli andamenti di tipo sinusoidale, l’indagine sul comportamento dinamico di un sistema va effettuata variando sia l’ampiezza sia la pulsazione della sinusoide di ingresso. Al variare della pulsazione si rileva che il rapporto fra l’ampiezza della sinusoide di uscita e l’ampiezza della sinusoide di ingresso non rimane costante e così pure lo sfasamento reciproco fra la sinusoide di ingresso e quella di uscita. Per caratterizzare il comportamento dinamico di un sistema occorre determinare l’andamento sia del rapporto fra le ampiezze delle sinusoidi di ingresso e di uscita sia lo sfasamento reciproco. L’andamento del rapporto fra l’ampiezza della sinusoide di uscita e la sinusoide di ingresso e l’andamento dello sfasamento reciproco al variare della pulsazione vengono indicati come risposta armonica.

46 SISTEMA DINAMICO SOTTO PROVA
DETERMINAZIONE SPERIMENTALE DELLA RISPOSTA A GRADINO L’andamento della variabile di uscita a seguito della applicazione di una variabile di ingresso di tipo a gradino può essere essenzialmente di tre tipi: linearmente crescente: esponenziale; oscillatorio più o meno smorzato. Dall’andamento della variabile di uscita si ricava la durata del transitorio, che risulta essere un parametro molto significativo. tempo y(t) Y tempo u(t) U SISTEMA DINAMICO SOTTO PROVA tempo y(t) Y y(t) tempo Y y(t) tempo Y RISPOSTA ARMONICA La risposta armonica può essere ricavata sperimentalmente applicando al sistema sotto prova una variabile di ingresso di tipo sinusoidale e registrando l’andamento della variabile di uscita, quando l’escursione della sinusoide di uscita rimane di valore costante. Il campo di escursione della pulsazione va esteso in modo da ottenere che l’escursione dell’ampiezza della sinusoide di uscita risulti significativa.

47 SISTEMA DINAMICO SOTTO PROVA
DETERMINAZIONE SPERIMENTALE DELLA RISPOSTA ARMONICA u(t) tempo U -U -Y(w1) Y(w1) SISTEMA DINAMICO SOTTO PROVA tempo u(t) U -U -Y(wi) Y(wi) MdB (w1) = 20 log10 Y(w1) U MdB (wi) = 20 log10 Y(wi) U A titolo di esempio, sono riportati gli andamenti del diagramma dei moduli e del diagramma delle fasi per un sistema caratterizzato da una risposta a gradino di tipo oscillatorio molto smorzato. -10 -20 -30 modulo (dB) DIAGRAMMA DEI MODULI .1 1 10 w (rad/sec) -45 -135 -180 fase (gradi) -90 DIAGRAMMA DELLE FASI

48 RISPOSTA A GRADINO RISPOSTA ARMONICA
Per ottenere una caratterizzazione significativa del comportamento dinamico di un sistema occorre rilevare sia la risposta a gradino sia la risposta armonica. L’andamento della risposta a gradino è in grado di caratterizzare in modo significativo il comportamento del sistema quando i fenomeni transitori sono in via di esaurimento e fornisce informazioni utili per valutare l’andamento del transitorio dopo gli istanti iniziali. L’andamento della risposta armonica risulta particolarmente significativo per caratterizzare il comportamento del sistema negli istanti iniziali, ossia quando i fenomeni transitori sono più significativi. RISPOSTA A GRADINO RISPOSTA ARMONICA 5 10 15 20 25 tempo (sec) .5 1 y(t) Y 10 -10 -20 -30 modulo (dB) .1 1 w (rad/sec)

49 In numerosi sistemi complessi realizzati dall’uomo, le finalità desiderate sono ottenute attivando secondo un ordine prestabilito i vari sottosistemi in modo da poter raggiungere le finalità e la prestazioni desiderate. L’attivazione dei singoli sottosistemi è effettuata in relazione al comportamento che devono avere dopo che sono esauriti gli inevitabili transitori collegati all’avviamento e alla fermata. Ai fini del raggiungimento delle finalità desiderate l’interesse dominante è pertanto quello collegato al funzionamento a regime permanente. L’attivazione in sequenza dei vari sottosistemi determina una evoluzione del sistema complesso che interessa poter modellare non solo per studiarne il comportamento ma anche per progettare le modalità di intervento finalizzate al raggiungimento della funzionalità desiderata. L’attivazione dei singoli sottosistemi è ottenuta agendo sulle interazioni ed è determinata da una decisione. Nella modellazione del comportamento di tali sistemi complessi, interessa indicare i sottosistemi che realizzano il sistema complesso e la sequenza delle decisioni che determinano l’attivazione di ogni sottosistema. ATTIVAZIONE INIZIALE DECISIONE n-1 SOTTOSISTEMA n DECISIONE n SOTTOSISTEMA n+1 DECISIONE n+1 SOTTOSISTEMA n+1

50 MINICORSO DI PRESENTAZIONE DELL’INGEGNERIA DELL’AUTOMAZIONE
ORGANIZZAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO

51 Nella progettazione dei sistemi di controllo ricorrono frequentemente alcuni termini il cui significato conviene che sia illustrato in modo dettagliato. Tali termini sono: FINALITÀ FUNZIONALITÀ PRESTAZIONI SPECIFICHE ASPETTO QUALITATIVO ASPETTO QUANTITATIVO CONDIZIONI OPERATIVE FINALITÀ raggiungimento degli obiettivi richiesti dal committente da parte del sistema da controllare, quando è sottoposto ad opportune azioni di intervento, ossia è sottoposto all’azione di controllo. FUNZIONALITÀ attività richieste dal committente affinché il sistema da controllare, per effetto delle azioni di intervento, possa raggiungere le finalità per le quali è stato progettato e realizzato. PRESTAZIONI attività che il sistema da controllare è in grado di svolgere quando è sottoposto alle azioni di controllo SPECIFICHE richieste del committente per la realizzazione di un sistema controllato.

52 FINALITÀ FUNZIONALITÀ ATTIVITÀ PRESTAZIONI RISULTATI ELENCO
DETTAGLIATO SCHEMATICO QUALITATIVO DEI RISULTATI SPECIFICHE

53 MODALITÀ DI FUNZIONAMENTO DI TIPO CONTINUO
Le finalità di un sistema da controllare, la funzionalità del sistema controllato, le prestazioni, le specifiche fornite, possono essere descritte tramite il linguaggio naturale in modo qualitativo, e specificate in modo quantitativo, tramite il valore di opportune entità misurabili. MODALITÀ DI FUNZIONAMENTO DI TIPO CONTINUO RAFFINERIA, DISTILLAZIONE, CEMENTIFICIO, RETI DI DISTRIBUZIONE AD EVENTI PROGRAMMATI LAMINATOI, MACCHINE DA IMBALLAGGIO,… AD EVENTI SINGOLI MOVIMENTAZIONE DI PARTI MECCANICHE, DI CARRI PONTE,... CONDIZIONI OPERATIVE FUNZIONAMENTO IN CONDIZIONI NOMINALI AVVIAMENTO FERMATA MALFUNZIONAMENTO PARZIALE EMERGENZA Prima di procedere all’individuazione delle modalità di intervento, da rendere operative tramite il sistema di controllo, è necessario svolgere una fase di analisi sugli elementi che costituiscono il sistema da controllare, conoscerne approfonditamente le modalità di funzionamento al fine di individuare le possibilità di applicare le azioni di intervento e verificarne il loro effetto.

54 VARIABILI CONTROLLATE VARIABILI DI COMANDO DEGLI ATTUATORI
IL RUOLO DELL’OPERATORE PER RENDERE OPERATIVO IL CONTROLLO DI UN SISTEMA SISTEMA DI CONTROLLO ATTIVAZIONE EVENTI DECISIONE AZIONE DI CONTROLLO SISTEMA DA CONTROLLARE DISTURBI VARIABILI INTERNE RETE DI COMUNICAZIONE SENSORI VARIABILI CONTROLLATE ATTUATORI VARIABILI DI COMANDO DEGLI ATTUATORI

55 SISTEMA DA CONTROLLARE
SCHEMA FUNZIONALE DI UN SISTEMA CONTROLLATO SISTEMA CONTROLLATO SISTEMA DA CONTROLLARE AZIONI DI INTERVENTO SISTEMA DI CONTROLLO STRUMENTAZIONE RETE DI COMUNICAZIONE MODALITÀ DI CONTROLLO AZIONI DI CONOSCENZA SISTEMA DA SOTTOPORRE ALL’AZIONE DI CONTROLLO VALUTAZIONE DEGLI EFFETTI DELLE AZIONI DI INTERVENTO

56 SCELTO DAL COMMITTENTE
STRUTTURA DI UN SISTEMA CONTROLLATO SCELTO DAL COMMITTENTE SCELTO DAL PROGETTISTA SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI DI FORZAMENTO DISTURBI VARIABILI CONTROLLATE ASSEGNATO VERIFICA DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ E DELLE PRESTAZIONI DESIDERATE MODALITÀ DI INTERVENTO VALUTAZIONE DEL RISULTATO VARIABILI DI COMANDO FINALITÀ DESIDERATE

57 DISPOSITIVO DI ELABORAZIONE
DAL CONTROLLO A CATENA APERTA AL CONTROLLO A CATENA CHIUSA VARIABILE CONTROLLATA VARIABILE DI COMANDO DELL’ATTUATORE ATTUATORE E SISTEMA DA CONTROLLARE DISTURBI CONTROLLO A CATENA APERTA DISPOSITIVO DI ELABORAZIONE DISPOSITIVO DI MISURA PRESTAZIONI DESIDERATE CONTROLLO A CATENA CHIUSA VARIABILE CONTROLLATA VARIABILE DI COMANDO DELL’ATTUATORE DISTURBI ATTUATORE E SISTEMA DA CONTROLLARE ANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA DISPOSITIVO DI ELABORAZIONE DISPOSITIVO DI MISURA MODALITÀ DI CONTROLLO

58 CARATTERIZZAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
APPROCCIO EMPIRICO MODALITÀ DI CONTROLLO APPROCCIO SISTEMISTICO CONSOLIDATE Conoscenza superficiale del comportamento del sistema da controllare. La modalità di controllo emula le modalità di intervento di un operatore esperto. EMERGENTI Conoscenza più accurata del comportamento del sistema da controllare. Vengono raggiunte le prestazioni che con una modalità di controllo di tipo consolidato non potrebbero essere mai ottenute. INNOVATIVE Conoscenza approfondita del comportamento del sistema da controllare. La modalità di controllo emula l’esperienza e l’intelligenza degli operatori esperti

59 SCELTO DAL COMMITTENTE
STRUTTURA DI UN SISTEMA CONTROLLATO SCELTO DAL COMMITTENTE SCELTO DAL PROGETTISTA SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI DI FORZAMENTO DISTURBI VARIABILI CONTROLLATE ASSEGNATO VERIFICA DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ E DELLE PRESTAZIONI DESIDERATE MODALITÀ DI INTERVENTO VALUTAZIONE DEL RISULTATO VARIABILI DI COMANDO FINALITÀ DESIDERATE

60 AUTOMAZIONE AUTOMAZIONE DA DILETTANTE DA PROFESSIONISTA PRESTAZIONI
APPROCCI ALLA PROGETTAZIONE, ALLA RELIZZAZIONE E ALLA CONDUZIONE DI UN SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO APPROCCIO EMPIRICO BASATO SOSTANZIALMENTE SULLA INTUIZIONE E SULLA PRATICA APPROCCIO SISTEMISTICO BASATO SU PROCEDURE BEN DEFINITE E SULLA ESPERIENZA MODALITÀ DI CONTROLLO AUTOMAZIONE DA DILETTANTE AUTOMAZIONE DA PROFESSIONISTA QUELLE CHE SI RIESCONO AD OTTENERE QUELLE CHE SI DESIDERA AD OTTENERE PRESTAZIONI

61 APPROCCIO EMPIRICO APPROCCIO SISTEMISTICO MODALITÀ DI CONTROLLO
- VIENE SCELTA UNA STRUTTURA CONVENZIONALE; - VENGONO FISSATE LE PRESTAZIONI; - VIENE SCELTA LA STRUTTURA; - VIENE ISTALLATA LA STRUMENTAZIONE CONVENZIONALE - VENGONO SCELTE LE MODALITÀ DI CONTROLLO; - VIENE INDIVIDUATO IL MODELLO STATICO E DEL MODELLO DINAMICO IN GRADO DESCRIVERE IL COMPORTAMENTO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE IN RELAZIONE ALLE MODALITÀ DI CONTROLLO PRESCELTE; - VENE EFFETTUATA LA PREDISPOSIZIONE DEI DISPOSITIVI PER IL CONTROLLO DEGLI ELEMENTI DEL SISTE-MA CONTROLLATO COMPLESSO E PER IL LORO COORDINAMENTO DURANTE IL FUNZIONAMENTO DEL SISTEMA CONTROLLATO UNA VOLTA SOTTOPOSTO ALLE AZIONI DI CONTROLLO - VENGONO PROGETTATE LE LEGGI DI CONTROLLO - VIENE SCELTA E ISTALLATA LA STRUMENTAZIONE VENGONO ACCETTATE PASSIVAMENTE LE PRESTAZIONI CHE POSSONO ESSERE OTTENENUTE PURCHÉ IL SISTEMA CONTROLLATO SIA IN GRADO DI FUNZIONARE CON LA FUNZIONALITÀ DESIDERATA VIENE VERIFICATO CHE SIANO STATE RAGGIUNTE LE PRESTAZIONI DESIDERATE ALTRIMENTI VIENE RIPETUTA LA PROCEDURA CON GLI AGGIUSTAMENTI DEL CASO PRESTAZIONI

62 AUTOMAZIONE INDUSTRIALE
SISTEMA DA COTROLLARE STRUMENTAZIONE RETI DI COMUNICAZIONE STRUTTURA DEL SISTEMA DI CONTROLLO MODALITÀ DI INTERVENTO EVOLUTE CONSENTONO DI SUPERARE LA QUALITÀ DELLE PRESTAZIONI OTTENIBILI APPLICANDO MODALITÀ EMPIRICHE EMPIRICHE RICOPIANO LA CAPACITÀ DI INTERVENTO DI UN OPERATORE ESPERTO BASSE PRESTAZIONI ELEVATE PRESTAZIONI

63 MINICORSO DI PRESENTAZIONE DELL’INGEGNERIA DELL’AUTOMAZIONE
MODALITÀ FONDAMENTALI DI CONTROLLO

64 PRODUTTIVITÀ FINALITÀ DESIDERATA FUNZIONALITÀ PRESTAZIONI PROFITTO
PROFESSIONALITÀ NECESSARIE PER LA PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA CONTROLLATO IMPIANTISTA PROGETTISTI DEL SISTEMA DA CONTROLLARE PRODUTTIVITÀ STRUTTURA DEL SISTEMA DA CONTROLLARE PROGETTISTI DEL SISTEMA DI CONTROLLO FINALITÀ DESIDERATA CONTROLLISTA PROCESSISTA STRUMENTAZIONE SISTEMA DA CONTROLLARE FUNZIONALITÀ MODALITÀ DI CONTROLLO PRESTAZIONI PROFITTO STATICHE DINAMICHE

65 RAPPRESENTAZIONE AD ALBERO DELLA STRUTTURA DI UN SISTEMA COMPLESSO
SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO UNITÀ PRODUTTIVA IMPIANTO APPARATO DISPOSITIVO ELEMENTO SINGOLO

66 REALIZZAZIONE DEL SISTEMA CONTROLLATO FINALITÀ DEL CONTROLLO
STRUTTURA GERARCHICA DI UN SISTEMA CONTROLLATO REALIZZAZIONE DEL SISTEMA CONTROLLATO FINALITÀ DEL CONTROLLO GESTIONE INSIEME DEGLI IMPIANTI CHE REALIZZANO UNA UNITÀ PRODUTTIVA OTTIMIZZAZIONE DELLA PRODUZIONE CONDUZIONE INSIEMI DI APPARATI CHE REALIZZANO UN IMPIANTO OTTIMIZZAZIONE DELLA CONDUZIONE INSIEMI DEGLI ELEMENTI SINGOLI CHE REALIZZANO UN APPARATO COORDINAMENTO OTTIMIZZAZIONE DELLA FUNZIONALITÀ CONTROLLO DEGLI ELEMENTI SINGOLI DISPOSITIVI SINGOLI CONTROLLATI SINGOLARMENTE OTTIMIZZAZIONE DELLA FEDELTÀ DI RISPOSTA SENSORI E DISPOSITIVI DI ELABORAZIONE INIZIALIZZAZIONE VERIFICA DI APPLICABILITÀ DELLE AZIONI DI CONTROLLO

67 In un impianto di produzione si individuano oltre al sistema controllato complesso
i servizi ausiliari; le reti di comunicazione; le apparecchiature e le procedure per la diagnosi dei guasti; le interfaccia uomo macchina. I servizi ausiliari riguardano tutte quelle risorse e apparecchiature che risultano indispensabili per poter rendere operativo il sistema complesso da controllare. Ad esempio sono indispensabili la presenza delle maestranze con le competenze necessarie, i collegamenti stradali o marittimi per il rifornimento delle materie prime e la spedizione dei prodotti lavorati, l’alimentazione della energia elettrica, dell’acqua, del gas, ecc. In corrispondenza di ogni livello della struttura gerarchica, con cui è stato rappresentato il sistema controllato complesso, è necessario istallare e rendere operative: le reti di comunicazioni per poter trasmettere e riceve informazioni e dati; le apparecchiature e le procedure per la diagnosi di guasti che possono alterare la qualità dei prodotti oppure l’efficienza del sistema di produzione o infine la sicurezza delle maestranze e dell’ambiente; le apparecchiature e le procedure che consentono di realizzare l’interfaccia uomo-macchina visualizzando le condizioni operative degli elementi singoli, degli apparati, degli impianti e dell’intero sistema controllato complesso e rendendo possibili gli interventi sulle variabili di gestione, di conduzione, di comando e di controllo nonché quelli indispensabili per mettere in sicurezza il sistema controllato complesso.

68 CONTROLLO DEGLI ELEMENTI SINGOLI
INTERFACCIA UOMO MACCHINA DIAGNOSI DEI GUASTI STRUTTURA DI UN IMPIANTO DI PRODUZIONE RETI DÌ COMUNICAZIONE ATTIVAZIONE CONTROLLO DEGLI ELEMENTI SINGOLI COORDINAMENTO CONDUZIONE GESTIONE SERVIZI AUSILIARI

69 CONTROLLO DEGLI ELEMENTI SINGOLI
STRUTTURA DI UN IMPIANTO DI PRODUZIONE GESTIONE SERVIZI AUSILIARI CONDUZIONE INTERFACCIA UOMO-MACCHINA DIAGNOSI GUASTI RETI DI COMUNICAZIONE COORDINAMENTO CONTROLLO DEGLI ELEMENTI SINGOLI INIZIALIZZAZIONE

70 OBIETTIVI DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
CONDUZIONE DEGLI IMPIANTI COORDINAMENTO GESTIONE DEL SISTEMA DI PRODUZIONE CONTROLLO LOCALE INIZIALIZZAZIONE DETERMINAZIONE DELLA ATTIVAZIONE E DISATTIVAZIONE DEGLI IMPIANTI DETERMINAZIONE DEL VALORE DA ASSEGNARE ALLE VARIABILI DI CONDUZIONE VALUTAZIONE DELLA FUNZIONALITÀ E DELLA EFFICIENZA DEL SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO VERIFICA DEL CORRETTO FUNZIONAMENTO DEI SISTEMI CONTROLLATI A LIVELLO DI CAMPO GESTIONE DELLE CONDIZIONI DI FUNZIONAMENTO IN EMERGENZA ASSEGNAZIONE DEL VALORE ALLE VARIABILI DI CONTROLLO ASSEGNAZIONE DEL VALORE AI PARAMETRI DEGLI ALGORITMI DI CONTROLLO TEMPORIZZAZIONE, SEQUENZIALIZZAZIONE E SCELTA DELLE STRATEGIE DI INTERVENTO ASSEGNAZIONE DELL’ANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE DI COMANDO ASSEGNAZIONE DELL’ANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE DI INTERVENTO MISURA DELLE VARIABILI CONTROLLATE, DELLE VARIABILI INTERNE E DELLE VARIABILI ESTERNE VERIFICA CHE SUSSISTANO LE CONDIZIONI PER IL CORRETTO FUNZIONAMENTO DEI SISTEMI CONTROLLATI A LIVELLO DI CAMPO

71 GESTIONE DEL SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO
VARIABILI DI GESTIONE SISTEMA DI CONTROLLO VERIFICA DI APPLICABILITÀ DELLE AZIONI DI CONTROLLO IMPIANTI CONDUZIONE DEGLI IMPIANTI VARIABILI DI CONDUZIONE STRUMENTAZIONE RETI DI COMUNICAZIONE APPARATI CONTROLLO COORDINAMENTO VARIABILI DI COMANDO MODALITÀ DI CONDUZIONE, GESTIONE ED ESERCIZIO ELEMENTI SINGOLI AZIONI DI CONTROLLO SUI SINGOLI ELEMENTI VARIABILI DI CONTROLLO MODALITÀ DI CONTROLLO VARIABILI CONTROLLATE PRESTAZIONI

72 ALIMENTAZIONE PRIMARIA
MODALITÀ DI CONTROLLO DEGLI ELEMENTI SINGOLI La finalità delle modalità di controllo degli elementi singolo è quella di ottenere che il comportamento dell’elemento controllato sia tale che possano essere raggiunte la funzionalità e le prestazioni desiderate in relazione ai requisiti che devono caratterizzare il comportamento del sistema complesso, una volta che tutti gli elementi sono sottoposti ad adeguate modalità di controllo. GESTIONE CONDUZIONE COORDINAMENTO CAMPO ATTUATORE ALIMENTAZIONE PRIMARIA MODALITÀ DI CONTROLLO ELEMENTO SINGOLO STRUTTURA DEL SISTEMA DI CONTROLLO DI UN ELEMENTO SINGOLO PARAMETRI OPERATIVI VARIABILE DI COMANDO CONTROLLATA ELEMENTO SINGOLO VARIABILI DI INGRESSO VARIABILI INTERNE

73 Per effettuare la scelta della modalità di controllo più opportuna, occorre che siano definite:
la variabile di comando; la variabile controllata; l’origine e l’entità dei disturbi prevedibili, di quelli casuali e di quelli strutturali; la caratteristica statica relativa al comportamento ingresso-uscita e disturbo-uscita; il modello dinamico in grado di descrivere il comportamento dell’elemento in esame per gli aspetti che interessano la corretta applicazione della modalità di controllo. DISTURBI PREVEDIBILI DISTURBI CASUALI DISTURBI STRUTTURALI VARIABILE DI COMANDO ELEMENTO SINGOLO VARIABILE CONTROLLATA Per verificare la funzionalità e le prestazioni al livello di elemento singolo vengono prescelti per la variabile di comando andamenti di tipo: a gradino di ampiezza costante e definita; a rampa lineare di pendenza costante e definita; a rampa parabolica. tempo ELEMENTO SINGOLO CONTROLLATO VARIABILE DI COMANDO CONTROLLATA tempo tempo

74 VALUTAZIONE DELLE PRESTAZIONI STATICHE DELL’ELEMENTO CONTROLLATO
La valutazione delle prestazioni statiche dell’elemento controllato viene rilevata in base allo scostamento fra il valore della variabile di comando e il valore della variabile controllata nel funzionamento a regime permanente andamento a gradino della variabile di comando L’entità dello scostamento, ossia dell’errore, può essere: finito nullo tempo andamento a rampa lineare della variabile di comando. L’entità dello scostamento, ossia dell’errore, può essere: infinito finito nullo tempo Per valutare le prestazioni dell’elemento controllato converrà fare riferimento ad un disturbo di tipo a gradino applicato direttamente sulla variabile controllata. VARIABILE CONTROLLATA ELEMENTO CONTROLLATO DI COMANDO tempo DISTURBO ANDAMENTO A REGIME DELLA VARIABILE CONTROLLATA valore nominale

75 CONTROLLO A CATENA APERTA DA OPERATORE O DA DISPOSITIVO
VARIABILE DI INGRESSO DELL’ATTUATORE ATTUATORE RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ DESIDERATE SISTEMA COMPLESSO oppure ELEMENTO SINGOLO FINALITÀ DESIDERATE OPERATORE DISPOSITIVO DI CONTROLLO SISTEMA A CONTROREAZIONE CON AZIONI DI INTERVENTO DA OPERATORE RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ DESIDERATE ELEMENTO SINGOLO ATTUATORE VARIABILE DI INGRESSO DELL’ATTUATORE FINALITÀ DESIDERARE MISURA DELLE CONDIZIONI OPERATIVE OPERATORE AZIONI DI INTERVENTO A CATENA APERTA MODALITÀ DI INTERVENTO DELL’OPERATORE A CONTROREAZIONE

76 - + CONTROLLO A CONTROREAZIONE DA DISPOSITIVO y*(t) MODALITÀ
ANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA y*(t) MODALITÀ DI INTERVENTO DA DISPOSITIVO e(t) VARIABILE DI INGRESSO DELL’ATTUATORE mt) VARIABILE DI ERRORE VARIABILE CONTROLLATA y*t) ELEMENTO SINGOLO ATTUATORE u(t) MISURA DELLA VARIABILE COMPROLLATA + - VARIABILE DI ERRORE MODALITÀ DI INTERVENTO ANDAMENTO DELLA VARIABILE CONTROLLATA ATTUATORE ON - OFF ON - OFF ON - OFF ON - OFF DI TIPO CONTINUO DI TIPO CONTINUO CON OSCILLAZIONE SOVRAPPOSTA ON - OFF ON - OFF DI TIPO CONTINUO DI TIPO CONTINUO DI TIPO CONTINUO DI TIPO CONTINUO SENZA OSCILLAZIONE SOVRAPPOSTA

77 APPLICAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
CONDUZIONE DEGLI IMPIANTI COORDINAMENTO GESTIONE DEL SISTEMA DI PRODUZIONE CONTROLLO LOCALE INIZIALIZZAZIONE MODALITÀ DI CONTROLLO DI TIPO A CATENA APERTA PER UN SISTEMA COMPLESSO CON AZIONI DI INTERVENTO DA OPERATORE E VERIFICA DEGLI EFFETTI OTTENUTI CON APPROCCIO DI TIPO A CONTROREAZIONE MODALITÀ DÌ CONTROLLO DI TIPO A CONTROREAZIONE PER UN SISTEMA COMPLESSO CON AZIONI DI INTERVENTO DA OPERATORE E VERIFICA DEGLI EFFETTI OTTENUTI CON APPROCCIO DI TIPO A CONTROREAZIONE MODALITÀ DI CONTROLLO DI TIPO A CATENA APERTA PER UN SISTEMA COMPLESSO CON AZIONI DI INTERVENTO DA DISPOSITIVO PROGRAMMATO SENZA VERIFICA DEGLI EFFETTI MODALITÀ DI CONTROLLO DI ELEMENTI SINGOLI DI TIPO A CATENA APERTA CON AZIONI DI INTERVENTO DA DISPOSITIVO PROGRAMMATO oppure DA OPERATORE DI TIPO A CONTROREAZIONE CON AZIONI DI INTERVENTO DA DISPOSITIVO PROGRAMMATO MODALITÀ DI CONTROLLO DI TIPO A CONTROREAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO CON AZIONI DI INTERVENTO DA DISPOSITIVO PROGRAMMATO

78 ON/OFF DI TIPO CONTINUO AZIONE DI CONTROLLO
CONDIZIONE DI FUNZIONAMENTO ATTUATORE VARIABILE CONTROLLATA MINORE DEL VALORE DESIDERATO ATTUATORE IN ON ON/OFF VARIABILE CONTROLLATA MAGGIORE DEL VALORE DESIDERATO ATTUATORE IN OFF AZIONE DI CONTROLLO PROPORZIONALE ALLA DIFFERENZA FRA IL VALORE DESIDERATO E IL VALORE ISTANTANEO DELLA VARIABILE CONTROLLATA VARIABILE CONTROLLATA LONTANA DAL VALORE DESIDERATO AZIONE DI CONTROLLO PROPORZIONALE ALL’INTEGRALE DELLA DIFFERENZA FRA IL VALORE DESIDERATO E IL VALORE ISTANTANEO DELLA VARIABILE CONTROLLATA DI TIPO CONTINUO VARIABILE CONTROLLATA PROSSIMA AL VALORE DESIDERATO AZIONE DI CONTROLLO PROPORZIONALE ALLA DERIVATA DELLA DIFFERENZA FRA IL VALORE DESIDERATO E IL VALORE ISTANTANEO DELLA VARIABILE CONTROLLATA PARZIALE MIGLIORAMENTO DEL COMPORTAMENTO TRANSITORIO

79 DALL’OPERATORE E DAI SENSORI
DISPOSITIVI PER LA ELABORAZIONE DELLE PROCEDURE DI INIZIALIZZAZIONE DALL’OPERATORE VARIABILE DI GESTIONE DAGLI OPERATORI VARIABILI DI CODUZIONE DAGLI OPERATORI VARIABILI DI COMANDO DAI DISPOSITIVI PER LA ELABORAZIONE DELLE MODALITÀ DI COORDINAMENTO ANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA DAI DISPOSITIVI DI ELABORAZIONE DELLE MODALITÀ DI INTERVENTO VARIABILI DI INGRESSO AGLI ATTUATORI COLLEGATI AGLI ELEMENTI SINGOLI

80 MINICORSO DI PRESENTAZIONE DELL’INGEGNERIA DELL’AUTOMAZIONE
STRUMENTAZIONE - DISPOSITIVI DI MISURA

81 STRUMENTAZIONE DISPOSITIVI DI MISURA RETI DI COMUNICAZIONE ATTUATORI
- DI CAMPO CON USCITA - ATTUATORI - SUPPORTO FISICO - ON/OFF - ON/OFF - ARIA IN PRESSIONE - ANALOGICA - MOTO CONTINUO - TENSIONE CONTINUA - DIGITALIZZATA - MOTO INCREMENTALE - TENSIONE MODULATA - DIGITALE - AZIONAMENTI - CORRENTE CONTINUA - SMART CON USCITE DIGITALI - ELETTRICI - INFORMAZIONI - IDRAULICI - VALORE ON/OFF - PNEUMATICI - VALORE ANALOGICO - INTELLIGENTI CON USCITE DIGITALI - VALORE DIGITALIZZATO - PROTOCOLLI

82 DISPOSITIVI DI MISURA STRUMENTAZIONE INDUSTRIALE DI MISURA
INDUSTRIA DI PROCESSO RETI DI DISTRIBUZIONE STRUMENTAZIONE PER L’INDUSTRIA MANIFATTURIERA STRUMENTAZIONE CINETICA SENSORI ON-OFF TRASDUTTORI CORRENTE - TENSIONE - POTENZA LETTORI CODICI A BARRE SISTEMI DI VISIONE STRUMENTAZIONE DI ANALISI GAS E LIQUIDI MISURA PARAMETRI CHIMICI E FISICI ANALISI COMPOSIZIONE CHIMICA STRUMENTAZIONE DA QUADRO E DA PANNELLO

83 STRUTTURA DI UN SISTEMA CONTROLLATO
INQUADRAMENTO DEI PROBLEMI EMERGENTI SOFTWARE PER IL CONTROLLO SOFTWARE PER LA STRUMENTAZIONE HARDWARE MODALITÀ DI CONTROLLO STRUMENTAZIONE ESPERIENZA FLUSSO DI INFORMAZIONI FLUSSO DI ENERGIA OBIETTIVI DEL CONTROLLO AZIONI DI INTERVENTO DECISIONI ATTUATORI SISTEMA DA CONTROLLARE DISPOSITIVI DI MISURA MISURA DELLE CONDIZIONI AMBIENTALI

84 STRUMENTAZIONE HARDWARE SOFTWARE
La strumentazione ha un ruolo di fondamentale importanza nella realizzazione del sistema di controllo che, collegato al sistema da controllare, rende operativa l’Automazione. La strumentazione comprende componenti hardware e programmi software come evidenziato nella seguente figura STRUMENTAZIONE HARDWARE SOFTWARE COLLEGAMENTO DEI VARI DISPOSITIVI TRAMITE LA RETE DI COMUNICAZIONE DISPOSITIVI DI MISURA CONTROLLORI LOCALI ATTUATORI REALIZZAZIONE DEL QUADRO DI CONTROLLO RETE DI COMUNICAZIONE SOFTWARE DI SUPERVISIONE INTERFACCIA OPERATORE COLLEGAMENTO ALLE PROCEDURE DI ESERCIZIO E DI PIANIFICAZIONE INTERFACCIA UOMO-MACCHINA

85 SCHEMA DI PRINCIPIO DI UN CONTROLLO A CATENA CHIUSA
DISPOSITIVI DI MISURA TRASDUTTORE dispositivo fisico progettato per trasformare grandezze appartenenti ad un sistema energetico in grandezze equivalenti appartenenti ad un diverso sistema energetico ATTUATORE trasforma un segnale in energia SENSORE trasforma energia in un segnale SCHEMA DI PRINCIPIO DI UN CONTROLLO A CATENA CHIUSA MODALITÀ DI INTERVENTO ATTUATORE SISTEMA DA CONTROLLARE DISPOSITIVO DI MISURA ANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA VARIABILE DI COMANDO DI FORZAMENTO DISTURBI INTERFACCIA COMUNICAZIONE MODALITÀ DI INTERVENTO HARDWARE INFORMATICO SOFTWARE PER IL CONTROLLO DISPOSITIVO DI MISURA ATTUATORE ELEMENTI HARDWARE SISTEMA DA CONTROLLARE INTERFACCIA CONTROLLO

86 CARATTERIZZAZIONE DI UN DISPOSITIVO DI MISURA
GRANDEZZA DA MISURARE PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DEL SENSORE TECNOLOGIE UTILIZZATE PER LA REALIZZAZIONE SEGNALE RICAVATO DAL SENSORE INTERFACCIA VERSO L’ELEMENTO A CUI È APPLICATO CAMPO DI APPLICAZIONE PROPRIETÀ PRESTAZIONI CLASSE DELLA QUALITÀ COSTO CRITERI PER LA VALUTAZIONE DELLA QUALITÀ DI UN DISPOSITIVO DI MISURA COMPORTAMENTO STATICO COMPORTAMENTO DINAMICO CLASSE DI QUALITÀ CAMPO DI MISURA CAPACITÀ DI SOVRACCARICO COMPATIBILITÀ CON LA RETE DI COMUNICAZIONE COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA COMPATIBILITÀ CON GLI ALTRI COMPONENTI DISPONIBILITÀ

87 SOFTWARE SPECIALISTICI PER LA CONDUZIONE E PER LA GESTIONE
WORKSTATIONS SOFTWARE SPECIALISTICI PER LA CONDUZIONE E PER LA GESTIONE - ANALIZZATORI DI MATERIA - MISURATORI DI MATERIA - MISURATORI DI GRANDEZZE FISICHE - LETTORI CODICI - SENSORI DI PROSSIMITÀ - SENSORI DI FINE CORSA - ANALIZZATORI DELLA VISIONE ATTUATORI DISPOSITIVI DI MISURA DISPOSITIVI DI ELABORAZIONE INTERFACCIA OPERATORE - ELETTRICI - IDRAULICI - PNEUMATICI - P L C - D C S - SENSORI ON/OFF TRASDUTTORI

88 INQUADRAMENTO DELLA STRUMENTAZIONE
DISPOSITIVI DI MISURA RETI DI COMUNICAZIONE ATTUATORI UTILIZZATI PER IL CONTROLLO DEGLI ELEMENTI SINGOLI GRANDEZZA MISURATA DISPONIBILE IN FORMA ON/OFF ANALOGICA DIGITALE DIGITALIZZATA SMART CON USCITE DIGITALIZZATE INTELLIGENTI CON USCITE DIGITALI ATTUATORI VARIABILE DI USCITA DI TIPO ON/OFF MOTO CONTINUO MOTO INCREMENTALE AZIONAMENTI DI TIPO ELETTRICO IDRAULICO PNEUMATICO SUPPORTO FISICO ARIA IN PRESSIONE TENSIONE CONTINUA TENSIONE MODULATA CORRENTE CONTINUA INFORMAZIONI VALORE ON/OFF VALORE ANALOGICO VALORE DIGITALIZZATO PROTOCOLLI

89 FORMATI UTILIZZATI PER LA TRASMISSIONE DELLA GRANDEZZA MISURATA
ANALOGICA CORRENTE CONTINUA CON ESCURSIONE COMPRESA FRA 4 e 20 m A DIGITALIZZATO SEQUENZA DI BIT ORGANIZZATI SECONDO UNO DEI PROTOCOLLI STANDARD DI TRASMISSIONE LOCALE PROTOCOLLO HART CORRENTE CONTINUA CON ESCURSIONE COMPRESA FRA 4 e 20 m A CON SOVRAPPOSTA UNA CORRENTE SINUSOIDALE DI FREQUENZA PREFISSATA E DI DI AMPIEZZA PICCO-PICCO DI 1 mA REMOTE TERMINAL UNIT COMUNICAZIONE DIGITALE CON STANDARD DI COMUNICAZIONE SECONDO PROTOLLI RS O IEEE. PROTOCOLLO STANDARD (PROFIBUS, FIELDBUS FUNDATION) COMUNICAZIONE DIGITALE BIDIREZIONALE FRA UN DISPOSITIVO PER IL CONTROLLODI UN ELEMENTO SINGOLO E UN DISPOSITIVO DI ELABORAZIONE PER IL COORDINAMENTO DELLE AZIONI DI INTERVENTO

90 DISPOSITIVO DI AMPLIFICAZIONE ED ELABORAZIONE MECCANICO O ELETTRONICO
SCHEMA FUNZIONALE DI UN DISPOSITIVO DI MISURA SENSORE PRIMARIO GRANDEZZA DA MISURARE DISPOSITIVO DI AMPLIFICAZIONE ED ELABORAZIONE MECCANICO O ELETTRONICO INERFACCIA PER L’ADATTAMENTO ALLA RETE DI COMUNICAZIONE RETE DI COMUNICAZIONE SENSORE GRANDEZZA DA MISURARE FILTRO PASSA-BASSO TRASDUTTORE AMPLIFICATORE CAMPIONAMENTO E TENUTA MICRO CALCOLATORE CONVERTITORE A/D RETE DI COMUNICAZIONE

91 SENSORE PRIMARIO SENSORI SECONDARI
CARATTERIZZAZIONE DI UN DISPOSITIVO DI MISURA SENSIBILITÀ: rapporto fra la variazione rilevata dal sensore e la variazione della grandezza da misurare RISOLUZIONE: la più piccola variazione della grandezza misurata che viene rilevata dal sensore PRECISIONE: differenza fra il valore fornito dal sensore e il valore reale misurato RISOLUZIONE DEL CONVERTITORE: la più piccola variazione della grandezza misurata che viene rilevata dal convertitore analogico/digitale STRUMENTAZIONE SMART Gli strumenti smart forniscono, oltre alla misura della variabile controllata, anche la misura di altre variabili significative per conoscere le condizioni operative dell’apparto su cui sono montati. Tali misure sono di ausilio per la conduzione dell’apparato e consentono di gestire in anticipo situazioni anomale e di fornire informazioni da utilizzare per la manutenzione preventiva SENSORE PRIMARIO GRANDEZZA CHE CARATTERIZZA LA VARIABILE CONTROLLATA INERFACCIA PER L’ADATTAMENTO ALLA RETE DI COMUNICAZIONE RETE DI COMUNICAZIONE DIGITALE AMPLIFICATORE E CONVERTITORE A/D MICROPROCESSORE ELABORAZIONE DIGITALE SENSORI SECONDARI GRANDEZZE CHE INFLUENZANO IL VALORE DELLA VARIABILE CONTROLLATA

92 DISPOSITIVI E SOFTWARE DI CONTROLLO
P A S PROCESS AUTOMATION SYSTEMS P L C PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER P I D REGOLATORI D C S DISTRIBUTED CONTROL SYSTEMS CONTROLLO PER L’INDUSTRIA MANIFATTURIERA P L C PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER C N C CONTROLLO NUMERICO COMPUTERIZZATO SOFTWARE DI SUPERVISIONE R T U REAL TERMINAL UNIT S C A D A SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION STRUMENTAZIONE DI LABORATORIO APPARECCHIATURE DI PROVA IN LINEA E FUORI LINEA

93 MINICORSO DI PRESENTAZIONE DELL’INGEGNERIA DELL’AUTOMAZIONE
STRUMENTAZIONE- ATTUATORI E RETI DI COMUNICAZIONE

94 DISPOSITIVO PER IL PRELIEVO DELLA ENERGIA PRIMRIA
SCHEMA FUNZIONALE DI UN ATTUATORE DISPOSITIVO PER IL PRELIEVO DELLA ENERGIA PRIMRIA ALIMENTAZIONE PRIMARIA DALL’ENTITÀ DELL’AZIONE DI INTERVENTO ALLA QUANTÀ DELLE’ENERGIA PREVEVATA TRASFORMAZIONE DELL’ENERGIA PRELEVATA NELL’ENERGIA UTILE PER L’EVOLUZIONE DELL’ELEMENTO DA CONTROLLARE ENTITÀ DELLA AZIONE DI INTERVENTO ELEMTENTO DA CONTROLLARE In un attuatore si distinguono tre parti: la prima in grado di stabilire l’entità dell’energia prelevata sulla base del valore del valore ottenuto dalla elaborazione dell’entità della azione di intervento; la seconda in grado di intervenire sulla energia prelevata dalla sorgente primaria; la terza in grado di trasformare l’energia prelevata nell’energia necessaria per ottenere l’evoluzione desiderata dal sistema da controllare. A seconda della realizzazione del sistema da controllare la sorgente di alimentazione primaria può essere costituita da un fluido, da un liquido, da una tensione continua o dalla rete di alimentazione in alternata. L’energia fornita al sistema da controllare può essere di tipo fluidico, termico, elettrico, meccanico. Le prestazioni dell’attuatore condizionano sia le prestazioni ottenibili dall’elemento controllato sia il costo di realizzazione del sistema di controllo in quanto la sua incidenza è in genere dominate rispetto a quelle collegata ai dispositivi di misura, ai dispositivi di elaborazione e di quelli che realizzano la rete di comunicazione locale.

95 PANORAMICA SUGLI ATTUATORI
ENERGIA FLUIDICA IDRAULICI PNEUMATICI ESPLOSIONE ELETTROLISI ESPANSIONE ATTUATORI ENERGIA TERMICA ENERGIA CHIMICA MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA DEFORMAZIONE A SEMI CONDUTTORI RELÈ MOTORI ENERGIA ELETTRICA

96 ATTUATORE ATTUATORI ELETTROMECCANICI ATTUATORI AD ENERGIA FLUIDICA
DISPOSITIVO UTILIZZATO PER LA TRASFORMAZIONE DI UNA VARIABILE DI COMANDO IN UNA AZIONE DI INTERVENTO SULL’ELEMENTO DA CONTROLLARE FUNZIONE COMPLEMENTARE A QUELLA DEL SENSORE GRANDEZZA IN INGRESSO SEGNALE NEL DOMINIO FISICO DEL DISPOSITIVO DI ELABORAZIONE DEL VALORE DELLA VARIABILE DI INTERVENTO GRANDEZZA IN USCITA ENERGIA NEL DOMINIO FISICO DELL’ELEMENTO DA CONTROLLARE ATTUATORI ELETTROMECCANICI ATTUATORI AD ENERGIA FLUIDICA ATTUATORI NON CONVENZIONALI PANORAMICA SUI VARI TIPI DI ATTUATORE MOTO ROTATORIO MOTO LINEARE ATTUATORI DI FORZA TELERUTTORI ELETTROMAGNETI MOTORI A FLUSSO IMPRESSO MOTORI A FLUSSO INDOTTO MOTORI A RILUTTANZA MOTORI A PASSO ATTUATORI IDRAULICI MOTORI IDRAULICI ATTUATORI PNEUMATICI MOTORI PNEUMATICI PIEZOELETTRICI MAGNETOSTRITTIVI ELETTROCHIMICI BIMETALLICI METALLI A MEMORIA DI FORMA

97 INFORMAZIONI NECESSARIE
PER LA CARATTERIZZAZIONE DI UN ATTUATORE PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO CARATTERISTICHE DELLA VARIABILE DI USCITA ESCURSIONE DELLA VARIABILE DI USCITA PRECISIONE ASSOLUTA E RELATIVA INTERFACCIA VERSO IL DISPOSITIVO DI CONTROLLO INTERFACCIA VERSO IL SISTEMA DA CONTROLLARE PASSO DI CAMPIONAMENTO DELLA VARIABILE DI COMANDO CAMPO DI APPLICAZIONE BANDA PASSANTE NATURA DEI GUASTI E RELATIVA AFFIDABILITÀ COSTO

98 SCHEMA STRUTTURALE DI UN AZIONAMENTO
ALIMENTAZIONE PRIMARIA RETE MONOFASE O TRIFASE CONVERTITORE AC/DC FILTRO DI LIVELLA-MENTO DELLA TEN-SIONE IN CONTINUA DISSIPATORE DELLA ENERGIA DI RECUPERO DISPOSITIVO DI ALIMENTAZIONE DEL MOTORE DISPOSITIVO DI COMANDO DEL L’AZIONAMENTO DISPOSITIVO DI COMANDO DEL MOTORE CONVERTITORE DC/AC oppure DC/DC MOTORE SEGNALI DI COMANDO DELL’AZIONAMENTO

99 ALIMENTAZIONE PRIMARIA
SCHEMA STRUTTURALE DI UN ATTUATORE IDRAULICO O PNEUMATICO ALIMENTAZIONE PRIMARIA RETE DI ALIMENTAZIONE DI ARIA COMPRESSA MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA RETE TRIFASE MOTORE ASINCRONO POMPA SERBATOIO ATTUATORI DISPOSITIVO DI COMANDO VALVOLA LINEARE ALIMENTAZIONE ELETTRICA AMPLIFICATORE ELETTROVALVOLA ATTUATORE LINEARE CARICO SEGNALE DI COMANDO DELLA VALVOLA

100 STRUTTURA DI UNA VALVOLA IDRAULICA
ALLA CAMERA 1 DELL’ATTUATORE ALLA CAMERA 2 DELL’ATTUATORE MISURA DELLA POSIZIONE DELLO STELO OTTURATORE V1 V2 DISPOSITIVO DI COMANDO DELLA VALVOLA SPOSTAMENTO DELLO STELO AL SERBATOIO DALLA POMPA

101 COMPLESSITA’ DEL CONTROLLO VELOCITA’ DI ELABORAZIONE
ORIZZONTE TEMPORALE MESI GIORNI ORE MINUTI SECONDI MILLI SECONDI S T R U M E N T A Z I O N E APPARATI SINGOLI SUPERVISIONE CONDUZIONE GESTIONE PIANIFICAZIONE COORDINAMENTO DISPOSITIVI DI ELABORAZIONE WORKSTATION PERSONAL COMPUTERS D C S VOLUME DATI MEGABYTE KILOBYTE BYTE BIT COMPLESSITA’ DEL CONTROLLO VELOCITA’ DI ELABORAZIONE

102 PNEUMATICA ANALOGICA DIGITALE
STRUTTURA DI UNA COMUNICAZIONE PER MEZZO DELLA RETE SEGNALI INFORMAZIONI MITTENTE DESTINATARIO UTILIZZAZIONE CODIFICA DECODIFICA RETE DI COMUNICAZIONE TECNOLOGIA DELLA RETE DI COMUNICAZIONE PNEUMATICA tempo 1950 2000 1975 TECNOLOGIA DOMINANTE ANALOGICA DIGITALE BUS DI CAMPO TIPOLOGIE DEI SISTEMI DI COMUNICAZIONE - PNEUMATICA PRESSIONE VARIABILE FRA 3 E 15 psi CORRENTE CONTINUA VARIABILE FRA 4 E 20 mA - ANALOGICA - SMART ANALOGICA IN CORRENTE CONTINUA CON SOVRAPPOSTA TRASMISSIONE DIGITALE SECONDO MODALITÀ DI TIPO PROPRIETARIO ( HART, INTERSOR, DXR 275) TRASMISSIONE DIGITALE SECONDO BUS DI CAMPO E PROTOCOLLI PREFISSATI ( PROPRIETARI OPPURE FISSATI DA NORME INTERNAZIONALI) - DIGITALE

103 PROBLEMI EMERGENTI NELLA COMUNICAZIONE
Attualmente le comunicazioni sono di tipo digitale. La comunicazione digitale si basa su tre ingredienti fondamentali: il software e le procedure che costituiscono il processo di comunicazione; gli elaboratori (host): sistemi digitali che operano lo scambio di informazioni la rete che rappresenta il mezzo di trasmissione su cui viaggia l'informazione sotto forma digitale. I segnali rilevati da dispositivi di misura e da sensori vanno trasformati da analogici in digitali. Anche le informazioni vanno espresse in forma digitale. I segnali e le informazioni vanno quindi trasformati in dati. Per il trattamento del segnale occorrono circuiti elettronici con le seguenti funzionalità Front-end circuito analogico di condizionamento Multiplex per la commutazione di più canali Amplificatore di strumentazione per l’adeguamento del livello di segnale Sample & hold per il campionamento e il mantenimento del valore campionato durante la conversione da analogico a digitale. Il circuito di front-end ha come scopo quello di ottenere elevata impedenza di ingresso escursione adeguata alle successive elaborazioni filtraggio dal rumore isolamento verso massa isolamento verso altri canali soppressione dei disturbi di modo comune Il segnale di uscita deve avere: impedenza di uscita adeguata basso rapporto segnale/rumore disaccoppiamento da altri canali

104 CONSISTENZA DEI DATI COLLEGAMENTI PUNTO-PUNTO
COLLEGAMENTI BASATI SU BUS DI CAMPO CONSISTENZA DEI DATI BIT DAGLI ELEMENTI SINGOLI CONVERSIONE ANALOGICA DIGITALE 16 BIT 32 BIT ELABORAZIONE SU PC O DCS AGLI A TTUATORI ALGORITMO DI CONTROLLO CONVERSIONE DIGITALE ANALOGICA CAMPO DI ESCURSIONE DELLA VARIABILE DI COMANDO mA ± 10 V RICOSTRUZIONE DELL’ANDAMENTO E FILTRAGGIO

105 GESTIONE DELL’SISTEMA DI PRODUZIONE ATTUATORI SENSORI D C S P L C
LIVELLO AZIENDA TEMPO CICLO < 1000 ms PROTOCOLLO TCP/IP GESTIONE DELL’SISTEMA DI PRODUZIONE COLLEGAMENTO AD INTERNET ATTUATORI SENSORI D C S P L C SCADA SENSORBUS DEVICEBUS FIELDBUS TPC/IP ETHERNET TEMPO CICLO < 100 ms LIVELLO IMPIANTO WORKSTATION VISORI DISPOSITIVI DI MISURA ELABORATORE FINALIZZATO ALLA GESTIONE RETE A LIVELLO DI IMPIANTI PROTOCOLLO DISPOSITIVI DI MISURA DISTRIBUTED COMPUTER SYSTEM TEMPO CICLO < 10 ms LIVELLO ELEMENTI SINGOLI ATTUATORI M SENSORI RETE A LIVELLO DI ELEMENTI SINGOLI PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER PROTOCOLLO ATTUATORI M DISPOSITIVI DI MISURA

106 MINICORSO DI PRESENTAZIONE DELL’INGEGNERIA DELL’AUTOMAZIONE
PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM INTERFACCIA UOMO - MACCHINA

107 ELABORAZIONE DEL PROGRAMMA DI ATTIVAZIONE VARIABILI DI ATTIVAZIONE
APPLICAZIONE DI RETI LOGICHE E DEI CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE ( PLC) Prima della applicazione delle azioni di intervento al sistema da controllare deve essere verificato che sussistano tutte le condizioni che assicurino il corretto funzionamento e il corretto impiego del sistema controllato. Tale verifica viene effettuata rendendo operativo un programma in grado di elaborare dati e informazioni fornite da una opportuna strumentazione istallata nel sistema da controllare e nell’ambiente in cui opera il sistema controllato. Sulla base delle informazioni ricevute, il programma di attivazione deve fornire come risultato la decisione di attivare le azioni di intervento. Tutte le informazioni fornite dalla strumentazioni devono essere formulate in logica binaria e le elaborazioni collegate alle decisioni espresse in logica binaria. ELABORAZIONE DEL PROGRAMMA DI ATTIVAZIONE ELABORAZIONE E APPLICAZIONE DELLE AZIONI DI INTERVENTO SISTEMA DA CONTROLLARE STRUMENTAZIONE NECESSARIA PER L’ELABORAZIONE DEL PROGRAMMA DI ATTIVAZIONE AMBENTE IN CUI OPERA IL SISTEMA CONTROLLATO COMANDI RETE LOGICA oppure PLC VARIABILI DI ATTIVAZIONE

108 In molte applicazioni per la elaborazione, per la ricezione delle informazioni provenienti dalla strumentazione e per la trasmissione dei risultati della elaborazione agli attuatori vengono utilizzati o reti logiche rigidamente programmate oppure un controllore a logica programmabile, indicato come PLC, in grado di rendere operativo un programma dedicato. La differenza sostanziale fra rete logica e controllori a logica programmabile sta nella rapidità di elaborazione e nella flessibilità di programmazione. Le reti logiche sono circuiti di elaborazione di tipo digitale realizzati circuiti elettronici in grado di svolgere funzioni di porte logiche (AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR) e caratterizzati dal fatto che in ogni istante i valori delle variabili di uscita dipendono dai valori delle variabili di ingresso e/o di alcune variabili intermedie entrambe codificate in forma binaria. Le reti logiche sono classificate in: reti combinatorie, quando ad ogni istante le variabili di uscita sono funzioni solo delle variabili di ingresso presenti nello stesso istante; reti sequenziali, quando le variabili di uscita ad un certo istante dipendono sia dalle variabili di ingresso allo stesso istante sia dalle variabili di ingresso in istanti precedenti; reti asincrone: quando l'elaborazione avviene a flusso continuo; reti sincrone: quando l'elaborazione avviene ad istanti discreti e prestabiliti. La contemporaneità fra l’applicazione delle variabili di ingresso e la disponibilità delle variabili di uscita è solo teorica in quanto tutte le elaborazioni richiedono un intervallo di tempo finito per l’esecuzione e tutti i circuiti presentato un transitorio. Per tutte le variabili coinvolte nella elaborazioni, i valori da prendere in sono quelli che vengono raggiunti dopo che si è esaurito il transitorio.

109 Il controllore logico programmabile o programmable logic controller (PLC) è un computer industriale specializzato nella gestione dei processi industriali. Il PLC esegue un programma in cui elabora i segnali digitali ed analogici provenienti da sensori e da dispositivi di misura e fornisce come risultato il valore delle variabili attivazione oppure delle variabili di comando degli attuatori a seconda delle finalità collegato al loro impiego. Con la progressiva miniaturizzazione della componentistica elettronica e la diminuzione dei costi si è molto esteso il campo di applicazione dei PLC che è utilizzato in numerose apparecchiature di impiego corrente. Un PLC può essere un oggetto hardware componibile oppure un dispositivo autocontenuto e dedicato ad una particolare applicazione. La caratteristica principale è la sua robustezza estrema. Infatti normalmente il PLC è posto in quadri elettrici situati in ambienti con interferenze elettriche di entità non trascurabile, con temperature e con grado di umidità elevati. In impianti che non possono essere fermati, viene utilizzato 24 ore su 24, per 365 giorni all'anno. La struttura del PLC viene adattata in base alle esigenze del sistema da controllare. Nel caso dei PLC componibili, durante la progettazione del sistema di controllo, viene scelta la configurazione più idonea e vengono adatte le grandezze elettriche che provengono dalla strumentazione e che devo essere inviate agli attuatori come variabili di comando. Il programma che deve essere elaborato dal PLC viene progettato, validato e trasferito in opportune memorie non volativi. Le varie schede vengono quindi inserite nel rack e collegate con il bus ivi residente. Nel caso di un PLC di tipo dedicato viene progettato oltre al programma anche la realizzazione circuitale.

110 SISTEMA DI CONNESSIONE
SCHEMA A BLOCCHI DI UN PLC UNITÀ DI MEMORIA BATTERIA TAMPONE RTC (REAL TIME CLOCK) MODULI I/O E DEDICATI INTERFACCE DI COMUNICAZIONE (SERIALI, ETHERNET, BUS DI CAMPO, REMOTE, DI SERVIZIO, INTERNE) ALIMENTATORE VAC / VDC SISTEMA DI CONNESSIONE MECCANICA (GUIDA DIN PANNELLO, RACK, FRONTE QUADRO, PIASTRA …) CPU STRUTTURA DI UN PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER Un PLC è composto da un alimentatore, dalla CPU che in certi casi può avere interna o esterna una memoria RAM o FLASH o EPROM, da un certo numero di schede di ingressi digitali e uscite digitali, e nel caso in cui sia necessario gestire grandezze analogiche, il PLC può ospitare delle schede di ingresso o di uscita sia analogiche che digitali. Se il PLC opera in rete con altri PLC, sono necessarie delle schede di comunicazione adatte al protocollo di rete già implementato sugli altri PLC. Nel caso di operazioni di movimentazione, come nel campo della robotica, il PLC ospita delle schede di controllo assi, cioè delle schede molto veloci e sofisticate che permettono di gestire spostamenti e posizionamento. INDICATORI LED ALIMENTATORE ESPANSIONE DI MEMORIA MODULI INOUT/OUTPUT CPU INTERFACCIA OPERATORE BATTERIA TAMPONE CONNESSIONE RETE

111 Un PLC esegue secondo una modalità ciclica un programma utente scritto in uno dei linguaggi definiti dalle norme IEC. La sequenza delle operazioni è la seguente: lettura degli ingressi e scrittura del loro contenuto in una particolare locazione di memoria. Le variabili di ingressi possono provenire da sensori di varia natura, (on/off, analogici, digitali) o da altri PLC; esecuzione del programma. Le istruzioni vengono eseguite una dopo l’altra, procedendo dall’alto verso il basso, con operandi prelevati dalla memoria e risultati conservati in locazioni di memoria riservate; scrittura delle uscite. I risultati delle elaborazioni vengono inviati a locazioni di memoria particolari. I dati in uscita possono essere segnali di comando di un attuatore o oppure dati da scambiare con altri PLC. Il comando di inizio e di termine dell’esecuzione di un programma deve essere inviato dall’esterno. I linguaggi di programmazione grafica proposti dalle norme IEC possono essere suddivisi in due classi: linguaggi grafici e linguaggi testuali. I linguaggi grafici sono: il LADDER, il FUNCTION BLOCH DIAGRAM e il SEQUENTIAL FUNCTION CHART mentre quelli testuali sono l’INSTRUCTION LIST e lo STRUCTURATED TEXT. È anche molto diffuso il GRAFCET, che è alquanto simile al SEQUENTIAL FUNCTION CHART. La scelta di quello più opportuno dipende dalle conoscenze informatiche del programmatore.

112 D C S (SISTEMI A CONTROLLO DISTRIBUITO)
I sistemi a controllo distribuiti (distibuited control system, DCS), sono utilizzati quando il sistema da controllore è di medie-grandi dimensioni. Un DCS è in grado di agire su una parte di un impianto o di un sistema di produzione La struttura hardware e software di base di un DCS è studiata in modo da poter realizzare un sistema di controllo con caratteristiche distribuite. Un DCS risolve i problemi di coordinamento e di conduzione dei sistemi da controllare, attraverso vari strumenti hardware e software interconnessi tra loro. Per realizzare il controllo mediante un d c s è necessario disporre oltre che dei moduli hardware anche dle software di configurazione In particolare i moduli sono posizionati nel sistema da controllare in corrispondenza dei punti in cui la loro azione è necessaria per rendere operativa l’azione di controllo. Gli elementi che caratterizzano un DCS sono: i moduli per l'acquisizione dati, l'elaborazione e il controllo distribuiti in diversi punti del sistema da controllare la rete di comunicazione che collega fra di loro i vari sottosistemi La topologia della rete può essere modificata, aggiungendo o togliendo moduli, anche quando il sistema da controllare è in funzione Il software associato ad ogni DCS è costituito dai seguenti programmi: la gestione della rete locale la gestione della rete di automazione la gestione della strumentazione di campo la realizzazione dei controllori locali il coordinamento e la sequenzializzazione delle azioni di intervento la realizzazione dell’interfaccia uomo-macchina

113 Dal punto di vista hardware, gli elementi costitutivi di un DCS si possono classificare in:
Stazioni di supervisione e configurazione: sono tipicamente delle "workstation" o dei PC dotati di software specifici per effettuare: L’interfaccia uomo-macchina (human-machine interface o HMI), con pannelli di visualizzazione (quadri sinottici) dello stato dell'intero processo, La raccolta ed elaborazione statistica dei dati di processo (scada), Il controllo dell'avanzamento delle varie macrofasi del processo produttivo (batch manager), Programmazione delle unità di controllo e misura remote (remote terminal unit, RTU); le remote terminal unit, che possono essere: regolatori analogici che realizzano il controllo in retroazione di uno specifico microprocesso (ad esempio il livello di un serbatoio), controllori logici per il controllo della sequenza produttiva di una parte localizzata del processo, moduli di i/o non "intelligenti", eventualmente progettati in modo specifico per ambienti pericolosi; I controllori usati in un DCS possono essere quelli tipici dei PLC "tradizionali", ma più spesso sono controllori "ibridi", che integrano all'elaborazione numerica di tipo floating-point a quelle di tipo logico. I sistemi di comunicazione: conversione dei segnali analogici provenienti dai sensori in forma digitale secondo il protocollo della rete digitale, che permette una totale integrazione dei componenti del DCS. In genere tutti i componenti di un DCS sono in grado di supportare le esigenze di ridondanza, vale a dire la contemporanea presenza di più dispositivi (processori, reti di comunicazione) che eseguono lo stesso compito, in modo che se uno di questi dovesse guastarsi, un altro subentrerebbe senza problemi di sicurezza. Dal punto di vista software, la programmazione dei DCS è studiata appositamente per poter intervenire sul sistema da controllare con caratteristiche distribuite.

114 REMOTE TERMINAL UNIT La REMOTE TERMINAL UNIT, RTU, è un terminale locale che consente di visualizzare le condizioni operative di alcuni elementi controllati singolarmente o dei dispositivi di elaborazione locale, dei PLC e dei DCS. Tramite la RTU può essere modificato il valore dei parametri di alcuni dispositivi locali di elaborazione. Le sono azionate da operatori locali CONDUZIONE DEGLI IMPIANTI COORDINAMENTO GESTIONE DEL SISTEMA DI PRODUZIONE CONTROLLO LOCALE INIZIALIZZAZIONE R T U R T U

115 STRUTTURA DEL SISTEMA INFORMATIVO PER IL CONTROLLO DI UN SISTEMA COMPLESSO
INFRASTRUTTURA PER LA COMUNICAZIONE CON SISTEMI ESTERNI ESPERIENZA BASE DELLA CONOSCENZA INTERFACCIA UOMO-MACCHINA BASE DI DATI DEL COMPORTAMENTO DEL SISTEMA CONTROLLATO DATA LOGGING ELABORAZIONE ALLARMI/EVENTI CONTROLLI AUTOMATICI COMANDI OPERATORE DATI INTELLIGENZA TRATTAMENTO DATI INTERFACCIA DI COMUNICAZIONE CON GLI ATTUATORI E I DISPOSITI VI DISURA VARIABILI MISURATE VARIABILIDI COMANDO

116 DAI DATI ALLE INFORMAZIONI
INTERFACCIA UOMO-MACCHINA aiuto all’operatore per la corretta conduzione del sistema complesso raccolta dei dati, memorizzazione dei dati tracciamento e memorizzazione di variabili che hanno un significato particolarmente importante per caratterizzare le condizioni operative del sistema controllato PAGINE GRAFICHE ELABORAZIONI DAI DATI ALLE INFORMAZIONI analisi statistiche sull’andamento delle variabili di gestione e di conduzione aggiornamento continuo del valore delle variabili critiche per il funzionamento degli impianti andamento delle variabili più significative segnalazione e classificazione di anomalie nel funzionamento degli impianti guida agli interventi degli operatori preposti alla gestione e alla conduzione CONDUZIONE DEGLI IMPIANTI COORDINAMENTO GESTIONE DEL SISTEMA DI PRODUZIONE CONTROLLO LOCALE INIZIALIZZAZIONE

117 Le pagine grafiche sono organizzate in modo da presentare:
Le pagine grafiche sono realizzate tenendo conto delle esigenze degli operatori per la gestione del sistema di produzione e per la gestione dei singoli impianti nonché della esperienza acquista dagli operatori stessi prima della realizzazione dell’interfaccia uomo-macchina. La realizzazione delle pagine grafiche può essere effettuata con l’ausilio di software specialistici indicati come SCADA (Supervisory Control And Data Acquisiion) oppure con software appositamente progettati. Le pagine grafiche sono organizzate in modo da presentare: gli elementi essenziali del sistema complesso in esame con le interconnessione relative al flusso di energia, di materia, di informazione e del valore attuale delle variabili di primario interesse gli elementi che hanno un ruolo determinante nella realizzazione e nel funzionamento di un impianto, con indicazione del valore attuale ed eventualmente delle anomalie l’andamento in tempo reale delle variabili strategiche e del loro effetto per la conduzione di un impianto o di un elemento singolo le informazioni statistiche in tempo reale sulle condizioni operative relative alle variabili strategiche la sequenza degli allarmi e della loro ubicazione e rilevanza AREA DI SELEZIONE E ALLARMI AREA OPERATIVA GRAFICA INFORMAZIONI DI SERVIZIO Le pagine grafiche sono strutturate in modo da consentire la visualizzazione di varie informazioni. Nell’area operativa grafica è visualizzata l’informazione dominante, mentre nelle altre aree informazioni secondarie utili per la conoscenza delle condizioni operative.

118 ELABORAZIONI DA EFFETTUARE PER REALIZZARE UN INTERFACCIA UOMO MACCHINA
FUNZIONI PREVALENTI ACQUISIZIONE DATI (NUMEROSI CANALI) ALGORITMI DI CONTROLLO TIPOLOGIA DELLE GRANDEZZE ELABORATE VARIABILI IN LOGICA BINARIA VARIABILI DI TIPO CONTINUO VARIABILI DIGITALIZZATE CARICO COMPUTAZIONALE ELEVATO FUNZIONI AUSILIARIE DI SUPERVISIONE INTERFACCIA OPERATORE DIAGNOSTICA E MONITORAGGIO SISTEMI ESPERTI IMPIEGO DELLA STORICIZZAZIONE DEI DATI PER ADATTARE I PARAMETRI DI CONTROLLO CAPACITÀ DI ADATTARE IL SISTEMA PER SUPPLIRE A SITUAZIONI DI FUNZIONAMENTO DEGRADATO IMPLEMENTAZIONE MEDIANTE PACCHETTI SOFTWARE SU ARCHITETTURE DISTRIBUITE SU SCALA LOCALE BASATE SU HARDWARE DI TIPO GENERICO O DEDICATO

119 CONDIZIONAMENTO DEI SEGNALI
RACCOLTA DEI DATI MISURA DI TUTTE LE VARIABILI DI INTERESSE PER IL SISTEMA CONTROLLATO COSTRUZIONE IN MEMORIA DI UN’IMMAGINE DELLE GRANDEZZE FISICHE LA VALIDITÀ DELL’IMMAGINE È LIMITATA TEMPORALMENTE LA DURATA DELL’INTERVALLO DI VALIDITÀ DIPENDE DALLA DINAMICA DELLA GRANDEZZA CONDIZIONAMENTO DEI SEGNALI ELABORAZIONI SU DATI GREZZI PER RENDERLI UTILIZZABILI LINEARIZZAZIONE E MESSA IN SCALA FILTRAGGIO ANALISI DI COERENZA E VALIDITÀ OPERAZIONI DI SOFT COMPUTING ALCUNE FUNZIONI DI SIGNAL CONDITIONING SONO SVOLTE A LIVELLO HARDWARE MONITORAGGIO DEGLI ALLARMI ANALISI DELLE INFORMAZIONI DAL CAMPO CHE POSSONO RICHIEDERE L’INTERVENTO AUTOMATICO DEL CONTROLLO E/O DELL’OPERATORE A SEGUITO DI UN MALFUNZIONAMENTO MOLTE GRANDEZZE POSSONO DEVIARE DAL LORO ANDAMENTO FISIOLOGICO E GENERARE DEGLI ALLARMI RILEVAZIONE E VISUALIZZAZIONE DEGLI ALLARMI (TECNICHE DI INFERENZA SOFT) IDENTIFICAZIONE DELL’EVENTO PRIMARIO CHE HA SCATENATO L’ALLARME LOG TEMPORALE DEGLI EVENTI SISTEMI ESPERTI PER AIUTARE L’OPERATORE NELL’ANALISI DEL GUASTO

120 ESEMPIO DI REALIZZAZIONE DI UN INTERFACCIA UOMO MACCHINA

121 ESEMPIO UNA PAGINA GRAFICA PER LA VISIONE DI UNA PARTE DELL’IMPIANTO

122 ESEMPIO UNA PAGINA GRAFICA PER LA VISIONE DELLA STRUTTURA FUNZIONALI DI UN IMPIANTO

123 ESEMPIO DI UNA PAGINA GRAFICA CON l?ANDAMENTO IN TEMPO REALE
DI ALCUNE VARIABILI

124 ESEMPIO DI UNA PAGINA GRAFICA CON L’ELENCO IN TEMPO REALE
DEGLI ALLARMI