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APPROCCIO OBJECT ORIENTED NELLAUTOMAZIONE INDUSTRIALE Dipartimento di Informatica e Sistemistica Alessandro DE CARLI Anno Accademico 2006-07.

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1 APPROCCIO OBJECT ORIENTED NELLAUTOMAZIONE INDUSTRIALE Dipartimento di Informatica e Sistemistica Alessandro DE CARLI Anno Accademico

2 INTEGRAZIONE PROGETTAZIONE - REALIZZAZIONE 2 APPROCCIO OBJECT ORIENTED UTENTE FINALE DAL SISTEMA DA CONTROLLARE PROGETTAZIONE DELLA STRUTTURA PER IL RAGGIUNGIMENTO DELLA FUNZIONALITÀ DESIDERATA DAL SISTEMA DI CONTROLLO - SCELTA DELLA ARCHITETTURA DAL SISTEMA CONTROLLATO - RAGGIUNGIMENTO DEI REQUISITI - SCELTA DELLA STRUMENTAZIONE - SCELTA DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO - FUNZIONALITÀ DESIDERATA - OTTIMIZZAZIONE DI ALCUNI ASPETTI - FLESSIBILITÀ E ROBUSTEZZA DI COMPORTAMENTO PROGETTAZIONE DEL SISTEMA DI CONTROLLO REALIZZAZIONE DEL SISTEMA CONTROLLATO REQUISITI DESIDERATI

3 INTEGRAZIONE PROGETTAZIONE - REALIZZAZIONE 3 APPROCCIO OBJECT ORIENTED INDIVIDUAZIONE DELLE ESIGENZE REALIZZAZIONE DEL PROTOTIPO VALUTAZIONE DELLA QUALITÀ DELLE PRESTAZIONI REALIZZAZIONE DEL PRODOTTO

4 PROGETTAZIONE DEL SISTEMA DI CONTROLLO 4 APPROCCIO OBJECT ORIENTED CONOSCENZA DEL SISTEMA DA CONTROLLARE E DEGLI OBIETTIVI CHE DEVONO ESSERE RAGGIUNTI CON IL CONTROLLO DEFINIZIONE DELLE SPECIFICHE CHE DEVONO ESSERE RAGGIUNTE DAL SISTEMA CONTROLLATO DEFINIZIONE DELLA ARCHITETTURA DEL SISTEMA DI CONTROLLO SCELTA DELLA STRUMENTAZIONE PER LA REALIZZAZIO- NE DEL SISTEMA DI CONTROLLO E DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO REALIZZAZIONE DEL SISTEMA DI CONTROLLO E SUA INTEGRAZIONE CON IL SISTEMA DA CONTROLLARE PROVE DI COLLAUDO DEL SISTEMA CONTROLLATO MESSA IN FUNZIONE DEL SISTEMA CONTROLLATO

5 INTEGRAZIONE PROGETTAZIONE - REALIZZAZIONE 5 APPROCCIO OBJECT ORIENTED ESIGENZE DEL MERCATO MATERIALI E COMPONENTI MODALITÀ DI REALIZZAZIONE PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI FORMAZIONE ADDESTRAMENTO QUALITÀ NORMATIVA ESPERIENZA E PRATICA PRODUZIONE ASSEMBLAGGIO GESTIONE DEL PRODOTTO PROGETTAZIONE CONCETTUALE PROGETTAZIONE DEL CONTROLLO SISTEMA DI PRODUZIONE DEFINIZIONE DEL PROBLEMA ELETTROTECNICA ELETTRONICA INFORMATICA TECNOLOGIE DELLINFORMAZIONE FONDAMENTI DELLA INGEGNERIA INDUSTRIALE

6 ASPETTI SALIENTI DI UN SISTEMA DI PRODUZIONE 6 APPROCCIO OBJECT ORIENTED ESIGENZE DEL MERCATO CONTROLLO E SUPERVISIONE MANUTENZIONE E AGGIORNAMENTO REALIZZAZIONE CICLO DI VITA FUNZIONAMENTO GESTIONE OTTIMIZZAZIONE IMPIANTI E STRUMENTAZIONE

7 ESEMPIO DI APPARATO 7 APPROCCIO OBJECT ORIENTED PROGETTAZIONE DEL PRODOTTO PIANIFICAZIONE DELLE PROCEDURE DI PRODUZIONE MODELLI PER LAUTOMAZIONE E PER IL CONTROLLO AUTOMAZIONE E MODALITÀ DI CONTROLLO PRODUZIONE PROGRAMMI DI PRODUZIONE ALGORITMI DI CONTROLLO MODELLI E CONFIGURAZIONI PRESTAZIONI DESIDERATE CAD/CAE RELATIVI AL PRODOTTO STRUMENTI Computer Aided Process Planning CAD/CAE/CASE DEL SISTEMA DI PRODUZIONE STRUMENTI DI SIMULAZIONE DATI DEL PRODOTTO MODELLI E CONFIGURAZIONI CONFIGURAZIONE DEL SISTEMA VIOLAZIONE DELLE REGOLE DI PROGETTO

8 8 APPROCCIO OBJECT ORIENTED INNOVAZIONE NELLA REALIZZAZIONE IMPIANTO INTELLIGENTE APPARATO INTELLIGENTE INDUSTRIA COMMITTENTE INTEGRATORE DI SISTEMI COSTRUTTORE DI IMPIANTI FORNITORE DI DISPOSITIVI STRUMENTAZIONE INTELLIGENTE COMPONENTI HARDWARE COMPONENTI SOFTWARE SPECIALISTICI SOFTWARE SPECIALISTICI SOFTWARE SPECIALISTICI SISTEMA DI PRODUZIONE INTELLIGENTE FORNITORE DI SISTEMI DI PRODUZIONE E SERVIZI PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI PROGETTAZIONE DEL CONTROLLO

9 9 APPROCCIO OBJECT ORIENTED INNOVAZIONE NELLA REALIZZAZIONE COMPONENTI SOFTWARE STRUMENTI SOFTWARE DI PROGETTAZIONE IMPIANTO APPARATO DISPOSITIVO SISTEMA DI PRODUZIONE COMPONENTE SINGOLO ORDINE DI PRODUZIONE PIANI DI PRODUZIONE INTELLIGENTE REALIZZAZIONE DEL SISTEMA DI PRODUZIONE COMPONENTI SOFTWARE COMPONENTI SOFTWARE

10 10 APPROCCIO OBJECT ORIENTED POSSIBILI SCENARI IMPIANTO E SISTEMA DA CONTROLLARE GIÀ REALIZZATI E FUNZIONANTI IMPIANTO GIÀ REALIZZATO SISTEMA DA CONTROLLARE DA RINNOVARE IN TUTTO O IN PARTE IMPIANTO E SISTEMA DA CONTROLLARE DA PROGETTARE E REALIZZARE CONGIUNTAMENTE PROBLEMA DOMINANTE: MIGLIORARE LA CONDUZIONE E LA GESTIONE PROBLEMA DOMINANTE: DOCUMENTARE LE MODIFICHE APPORTATE PROBLEMA DOMINANTE: DOCUMENTARE I RISULTATI DELLA PROGET- TAZIONE, LE CARATTERISTICHE STRUTTURALI DEGLI IMPIANTI E DEL-LA STRUMENTAZIONE

11 11 APPROCCIO OBJECT ORIENTED ORIGINE DEI DATI NELLA AUTOMAZIONE INDUSTRIALE ANCORA OGGI LO SVILUPPO DEL PROGETTO DI UN SISTEMA COMPLESSO È PER LO PIÙ AFFIDATO ALLA CREATIVITÀ DEI PROGETTI- STI CHE SEGUONO IN GENERE APPROCCI CONSOLIDATI DI TIPO PROPRIETARIO LAGGIORNAMENTO O LA RIELABORAZIONE DI UN PRO- GETTO RISULTA PARTICOLARMENTE LABORIOSO SE CAM- BIANO I PROGETTISTI O SE VIENE DISPERSA LA DOCU- MENTAZIONE RELATIVA

12 12 APPROCCIO OBJECT ORIENTED ORIGINE DEI DATI AL FINE DI RENDERE TRASPARENTI LE PROCEDURE DI PROGETTAZIONE ED ACCESSIBILI ANCHE AI PROGETTISTI CHE A CUI È AFFIDATO IL COMPITO DI SVILUPPARE GLI ASPETTI DI LORO COMPETENZA CONVIENE SEGUIRE LE NORME INTERNAZIONALI RELATIVE AGLI ASPETTI SALIENTI IN UN PROGETTO PER LARCHIVIAZIONE, LA CONSULTAZIONE, LAGGIORNA- MENTO CONVIENE INOLTRE UTILIZZARE UN SOFTWARE SPECIALISTICO CHE CONSENTA DI EFFETTUARE TALI OPERAZIONI IN TEMPO REALE

13 13 APPROCCIO OBJECT ORIENTED 1 - INFORMAZIONI CONTINUAMENTE AGGIORNATE SULLE CONDIZIONI DI FUNZIONAMENTO DEL SISTEMA DI PRODUZIONE 2 - APPLICAZIONE DI MODALITÀ DI CONTROLLO CHE ASSICURINO UN FUNZIONAMENTO AFFIDABILE ED ACCETTABILE 3 - VISUALIZZAZIONE DELLE VARIABILI CHE CARATTERIZ- ZANO LE CONDIZIONI OPERATIVE E MEMORIZZAZIONE DEL LORO VALORE 4 - INDIVIDUAZIONE DI CONDIZIONI DI FUNZIONAMENTO CHE PORTEREBBERO A FERMATE PER GUASTO 5 - MIGLIORAMENTO DEL RENDIMENTO GLOBALE DEL SISTEMA DI PRODUZIONE RICHIESTE DELLUTENTE FINALE

14 INTEGRAZIONE DELLE FUNZIONALITÀ 14 CONTROLLORI LOCALI ATTUATORI - DISPOSITIVI DI MISURA COORDINAMENTO E SEQUENZIALIZZAZIONE SUPERVISIONE GESTIONE ON-LINE DELLE BASE DI DATI CONDUZIONE DEGLI IMPIANTI GESTIONE DEL SISTEMA DI PRODUZIONE INTEGRAZIONE DELLE FUNZIONALITÀ APPROCCIO OBJECT ORIENTED

15 15 APPROCCIO OBJECT ORIENTED LOGGETTO NELLAUTOMAZIONE INDUSTRIALE GLI OGGETTI SONO ORGANIZZABILI IN UNA O PIÙ STRUTTURE A PIÙ LIVELLI STRETTAMENTE COL- LEGATE TRA LORO ED UTILIZZABILI COME RIFERI- MENTO CENTRALE NELLAMBITO DELLA AUTOMAZIONE INDUSTRIALE LA CONOSCENZA VA ORGANIZZATA IN MODO DA CONSENTIRE LACQUISIZIONE, LAGGIORNAMENTO E LA RIUTILIZZAZIONE GLI OGGETTI VENGONO UTILIZZATI PER MEMO- RIZZARE E ORGANIZZARE LA CONOSCENZA

16 16 APPROCCIO OBJECT ORIENTED LOGGETTO NELLAUTOMAZIONE INDUSTRIALE OGGETTO MANUTENZIONE FUNZIONAMENTO DATI INFORMAZIONI ASPETTI DI UN OGGETTO UBICAZIONE QUALITÀ UTILIZZAZIONE REALIZZAZIONE ……… RAPPRESENTAZIONE GRAFICA

17 DISPOSITIVI 17 APPROCCIO OBJECT ORIENTED NORME IEC ARCHIVIO DEI PROGETTI STRUMENTI SOFTWARE LIBRERIE SOFTWARE PORTABILITÀ INTEROPERABILITÀ CONFIGURABILITÀ DATI ED EVENTI RETE DI COMUNICAZIONE

18 18 APPROCCIO OBJECT ORIENTED ORIGINE DEI DATI RETI DI COMUNICAZIONE SISTEMA DI PRODUZIONE RETE PER IL CONTROLLO (FIELDBUS) DISPOSITIVO PER IL CONTROLLO DISPOSITIVO PER IL CONTROLLO RETE DI INFORMAZIONE PER LA GESTIONE DISPOSITIVO DI SUPPORTO DISPOSITIVO DI SUPPORTO DISPOSITIVO DI SUPPORTO RENDONO POSSIBILE LA COMUNICAZIONE TRA SISTEMI INFORMATIVI LAN - ETHERNET - TOKEN RING RENDONO POSSIBILE IL COLLEGAMENTO TRA I DISPOSITIVI FIELDBUSPROFIBUSVME

19 AREA DI APPLICAZIONE DELLA INFORMATION TECNOLOGY 19 APPROCCIO OBJECT ORIENTED inance MANUTENZIONE DEGLI IMPIANTI SELEZIONE – INQUADRAMENTO - ARCHIVIAZIONE DATI E INFORMAZIONI PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI FUNZIONAMENTO DEGLI IMPIANTI PROBLEMI FINANZIARI DOCUMENTAZIONE DELLA REALIZZAZIONE DEGLI IMPIANTI VALUTAZIONE DELLA FUNZIONALITÀ GLOBALE SITUAZIONE DEL PERSONALE PROTTIVITÀ DEGLI IMPIANTI MAGAZZINI MATERIE PRIME PRODOTTI FINITI SCORTE MATERIALI

20 STRUTTURA DI UN SISTEMA INFORMATIVO IN TEMPO REALE 20 APPROCCIO OBJECT ORIENTED SISTEMA DI PRODUZIONE DIAGNOSI GUASTI GESTIONE ALLARMI GESTIONE DI RICETTE SUPPORTO ALLA MANUTENZIONE CONTROLLO STATISTICO DELLA PRODUZIONE INTERFACCIA OPERATORE VARIABILI DI COMANDO SISTEMA ESPERTO

21 APPROCCIO OBJECT ORIENTED 21 UN ESEMPIO DI P&ID

22 DISPOSITIVO 22 APPROCCIO OBJECT ORIENTED SIGNIFICATO DI OGGETTO CONTROLLO COMPONENTE EVENTO DATI E INFORMAZIONI ENERGIA DETERMINA LATTIVAZIONE DEL COMPONENTE DETERMINA LEVOLUZIONE DEL COMPONENTE DETERMINA IL COMPORTAMENTO DEL COMPONENTE OGGETTO

23 23 APPROCCIO OBJECT ORIENTED DEFINIZIONE DI OGGETTO – CONOSCENZA - CLASSE ACQUISIZIONE INTELLETTUALE E/O PSICOLOGICA DI QUALUNQUE ASPETTO DELLA REALTÀ RAPPORTO FRA SOGGETTO ED OGGETTO CHE PUÒ ESSERE CONFIGURATO IN VARI MODI CLASSE CONOSCENZA GRUPPO DI ENTITÀ DI VARIA NATURA IDENTIFICATO DA UN COMPLESSO DI CARATTERISTICHE COMUNI ALLINTERNO DI UNO SCHEMA DI CLASSIFICAZIONE TUTTO CIÒ CHE SUSSISTE DI PER SÉ INDIPENDENTEMENTE DALLA SUA CONOSCENZA OGGETTO

24 24 APPROCCIO OBJECT ORIENTED STRUTTURA NELLA MODELLAZIONE STRUTTURA AD OGGETTISTRUTTURA AD OGGETTI ELEMENTO FUNZIONE UTILIZZAZIONE ASPETTO STRUTTURA DESCRIZIONE DI UN OGGETTO AGGREGAZIONE AD OGGETTI HARDWARE SOFTWARE ATTIVITÀ DA SVOLGERE AZIONE ESEGUITA ELEMENTO FUNZIONE UBICAZIONE POSIZIONE NELLIMPIANTO COMPITO SPECIFICO NELLIMPIANTO

25 OGGETTO 25 APPROCCIO OBJECT ORIENTED DEFINIZIONE DI UN OGGETTO CLASSE ATTRIBUTO OPERAZIONI GRUPPO DI ENTITÀ DI VARIA NATURA AVENTI CARATTERISTICHE COMUNI IN UNO SCHEMA DI CLASSIFICAZIONE QUALITÀ FONDAMENTALI (INFORMAZIONI) CARATTERISTICHE DISTINTIVE DI UN ELEMENTO (DATI) CONDIZIONE OPERATIVA ATTUALE OSSIA STATO (INFORMAZIONE O DATO) AZIONI ESEGUITE IN BASE A APPROPRIA- TE PROCEDURE FINALIZZATE AL RAG- GIUNGIMENTO DI UNO SCOPO OGGETTO INFORMAZIONI E DATI DENOMINAZIONE INFORMAZIONI E DATI INFORMAZIONI E DATI IN UNO DEI FORMATI CORRENTI

26 LA MODELLAZIONE AD OGGETTI 26 APPROCCIO OBJECT ORIENTED SCHEMI IMPIANTI SCHEMI FUNZIONALI DATI CONDUZIONE TABELLE DI DATI APPLICAZIONI PER LESERCIZIO, LA CONDUZIONE, LA MANUTENZIONE, …….. ENTERPRISE RESOURCE PLANNING PROCESS CONTROL SYSTEMMANUFACTURY EXECUTION SYSTEM MODELLO AD OGGETTI

27 ACQUISIZIONE DELLA CONOSCENZA 27 APPROCCIO OBJECT ORIENTED REQUISITI TECNICI INTEGRAZIONE IN UN UNICO SISTEMA DI TUTTE LE INFORMAZIONI E DI TUTTI I COMANDI NECESSARI ALLA CONDUZIONE E ALLA SUPER- VISIONE DEL SISTEMA DI PRODUZIONE CENTRALIZZAZIONE DI TUTTI I SERVIZI (CONFIGURAZIONE, ARCHI- VIO, DIAGNOSTICA E MANUTENZIONE, DIFFUSIONE DATI, DOCUMEN- TAZIONE) INTERFACCIA OPERATORE - IMPIANTO DEL TUTTO INFORMATIZZATO IMPIEGO DELLA TECNOLOGIA DI COMUNICAZIONE DIGITALE IN TUT-TO IL SISTEMA DI PRODUZIONE

28 28 APPROCCIO OBJECT ORIENTED ORIGINE DEI DATI DATI PER LA CONDUZIONE DELLIMPIANTO CONTROLLATO PER LA REALIZZAZIONE DELLIMPIANTO CONTROLLATO VARIABILI MISURATE DALLA STRU- MENTAZIONE DI CAMPO UTILIZZATE PER IL CONTROLLO LOCALE UTILIZZATE PER CONOSCERE LE CONDIZIONI DI FUNZIONAMENTO VARIABILI MISURATE ALLESTERNO DELLIMPIANTO UTILIZZATE NELLE PROCEDURE DI AVVIAMENTO, DI VERIFICA E DI FERMATA RELATIVE ALLA COSTRUZIONE DELLIMPIANTO ALLE APPARECCHIATURE AUSILIA- RIE PER IL FUNZIONAMENTO ALLA STRUMENTAZIONE DI MISURA PER IL CONTROLLO DI CAMPO AGLI ATTUATORI PER IL CONTROL- LO DI CAMPO ALLA RETE DI COMUNICAZIONE AI DISPOSITIVI DI ELABORAZIONE PER IL CONTROLLO E LA GESTIONE

29 SCHEMATIZZAZIONE DEL FLUSSO DELLENERGIA 29 APPROCCIO OBJECT ORIENTED SCHEMATIZZAZIONE DEI COLLEGAMENTI E DELLA STRUMENTAZIONE DI UN IMPIANTO P&ID, PIPING AND INSTRUMENTATION DIAGRAM

30 SISTEMA DA CONTROLLARE PI&D DI UN CONTROLLO DI LIVELLO DI UN SERBATOIO 30 APPROCCIO OBJECT ORIENTED LT LC VARIABILE DI FORZAMENTO VARIABILE CONTROLLATA DISTURBO ATTUATORE TRASMETTITORE DI LIVELLO DISPOSITIVO DI MISURA CONTROLLORE DI LIVELLO DISPOSITIVO DI CONTROLLO VALVOLA DI REGOLAZIONE RUMORE DI MISURA

31 SCHENA A BLOCCHI DI UN CONTROLLO DI LIVELLO 31 APPROCCIO OBJECT ORIENTED RIFERIMENTO DEL LIVELLO VALVOLA DI REGOLAZIONE SERBATOIO CONTROLLORE DI LIVELLO TRASMETTITORE DI LIVELLO DISPOSITIVO DI CONTROLLO ATTUATORE SISTEMA DA CONTROLLARE DISPOSITIVO DI MISURA LIVELLO PORTATA IMMESSA PRESSIONE ALLA SERVOVALVOLA PORTATA PRELEVATA MISURA DEL LIVELLO ONDULAZIONE DEL LIVELLO + - VARIABILE CONTROLLATA DISTURBO VARIABILE DI FORZAMENTO VARIABILE DI COMANDO VARIABILE DI RIFERIMENTO RUMORE VALORE MISURATO y(t) u(t) d(t) m(t)y*(t) (t) r(t)

32 MODELLO DINAMICO DI UN CONTROLLO DI LIVELLO 32 APPROCCIO OBJECT ORIENTED h SISTEMA DA CONTROLLARE ATTUATORE DISPOSITIVO DI CONTROLLO DISPOSITIVO DI MISURA y(t) u(t) d(t) s k + - m(t) s y*(t) r(t) + + s KPKP (t) s + 1 REGOLAZIONE ASTATICA REGOLAZIONE CON STATISMO KPKP

33 33 APPROCCIO OBJECT ORIENTED ORIGINE DEI DATI COSTITUISCE IL DOCUMENTO DI BASE E VIENE UTILIZZATO COME RIFERIMENTO IN UN P&ID VENGONO RIPORTATE TUTTE LE INFORMAZIONI RELATIVE ALLE CONNESSIONI FRA LE APPARECCHIATURE CHE COSTITUISCONO UN IMPIANTO E ALLA STRUMENTAZIONE UTILIZZATA PER REALIZZARE IL IL SISTEMA DI AUTOMAZIONE È DI SOLITO REALIZZATO SECONDO UNA SCHEMATIZZAZIONE DEL TIPO P&ID CON SIMBOLOGIA PROPRIETARIA STANDARDIZZATA IL RUOLO DEL P&ID UN P&ID VIENE CONTINUAMENTE AGGIORNATO DURANTE LA PROGET- TAZIONE DEL SISTEMA DI AUTOMAZIONE IL P&ID COSTITUISCE IL MODELLO PIÙ COMPLETO PER DESCRIVERE LA FUNZIONALITÀ DI UN IMPIANTO CONTROLLATO UN P&ID INTERAGISCE IN MODO SPESSO ITERATIVO CON GLI SCHEMI E LE TABELLE DA ESSO DERIVATI

34 34 APPROCCIO OBJECT ORIENTED UTILIZZAZIONE DI UN P&ID ECCETERA DOCUMENTAZIONE TECNICA DELLA STRUMENTAZIONE SCHEMI PER LA SICUREZZA LISTA DEGLI STRUMENTI, AD ESEMPIO PER GLI ADDETTI ALLA MANUTENZIONE SCHEMI PER LESERCIZIO, AD ESEMPIO PAGINE DI UN DCS MODELLI PREDEFINITI PER SIMULAZIONE UN P&ID RELATIVO AD UN IMPIANTO VIENE UTILIZZATO COME

35 35 APPROCCIO OBJECT ORIENTED MODELLAZIONE CON IL P&ID UN P&ID È UN MODELLO COMUNE DI RIFERIMENTO AI FINI DELLA PROGETTAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO A LIVELLO LOCALE OGNI ELEMENTO È DEFINITO NEL P&ID IN TERMINI DEI SEGNALI DI INGRESSO E DI USCITA E DI SEGNALI DI CONTROLLO IN SENSO INFORMATICO TALI ELEMENTI SONO OGGETTI OSSIA ENTITÀ CARATTERIZZATE DA ATTRIBUTI E METODI, CHE EREDITANO LE PROPRIETÀ DELLOGGETTO DI CUI FANNO PARTE LE INFORMAZIONI SONO DIRETTAMENTE RIPORTATE SUL P&ID O SONO UN RIMANDO AI SIMBOLI I SIMBOLI A CUI IL P&ID FA RIFERIMENTO SONO A LORO VOLTA OGGETTI ANCHESSI SONO ENTITÀ (ANCHE ANNIDATE) DEFINITE DA ATTRIBUTI LE MODALITÀ DI CONTROLLO COLLEGATE AD OGNI OGGETTO SONO DEDICATE AD OGNI SINGOLO OGGETTO LA SCELTA DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO DIPENDE DAL LIVELLO TECNI- CO ED ECONOMICO DELLIMPIANTO E NON È UNIVOCO FANNO PARTE DELLA CONOSCENZA TECNOLOGICA E DELLA CULTURA AZIENDALE, OSSIA A QUEL BAGAGLIO DI CONOSCENZE ED DI ESPERIENZE INDISPENSABILI PER LA CORRETTA UTILIZZAZIONE DI UN P&ID

36 36 APPROCCIO OBJECT ORIENTED UTILIZZAZIONE DI UN P&ID TALVOLTA IL P&ID NON È COMPLETO PER QUANTO RIGUARDA LA DESCRIZIONE DI LOGICHE E DI MODALITÀ DI CONTROLLO IN QUANTO NON RIPORTA QUASI MAI I TRANSITORI DI FERMATA E RIAVVIAMENTO O LOGICHE DI INTERBLOCCO IL P&ID È PERTANTO UN DOCUMENTO CHE COLLEGA TRA DI LORO OGGETTI UN P&ID TROVA UN COMPLEMENTO IN ALTRI DOCUMENTI CHE PER LO PIÙ DEFINISCONO METODI ED OPERAZIONI IN DEFINITIVA UN P&ID SI PRESENTA COME UN DISEGNO MA IN REALTÀ È LA RAPPRESENTAZIONE DI UN COMUNE MODELLO DI RIFERIMENTO DEGLI ELE- MENTI ESSENZIALI CHE COSTITUISCONO UN IMPIANTO, DELLE APPARECCHIATURE UTILIZZATE PER IL FUNZIONAMENTO DELLIMPIANTO; DELLA STRUMENTAZIONE UTILIZZATA NEL CONTROLLO LOCALE E DELLA ARCHITETTURA DEL SISTEMA DI CONTROLLO NELLAPPROCCIO PER COMPONENTI ED ARCHITETTURE, UN P&ID È MOLTO EFFICACE PER UTILIZZARE GLI APPROCCI ALLE TECNOLOGIE EMERGENTI DEL TIPO OBJECT ORIENTED

37 37 APPROCCIO OBJECT ORIENTED IL FOGLIO EXEL LALTERNATIVA AL P&ID È IL FOGLIO EXEL

38 STRUTTURA AD OGGETI 38 APPROCCIO OBJECT ORIENTED REATTORE 1 SISTEMA DI RISCALDAMENTO 1 REATTORE 1 VALVOLA 1.1 REATTORE 2 CONTROLLO DI TEMPERATURA PID 1.1 VARIABILE MISURATA 1.1 VARIABILE DI RIFERIMENTO 1 SISTEMA DI RISCALDAMENTO 1 VALVOLA 1.1

39 ESEMPIO DI UN OGGETTO 39 APPROCCIO OBJECT ORIENTED UBICAZIONE NELLIMPIANTO FUNZIONALITÀ NELLIMPIANTO

40 40 APPROCCIO OBJECT ORIENTED EREDITARIETÀ FUNZIONALITÀ NELLIMPIANTO ESEMPIO DI UN OGGETTO BASE DI DATI PER LA PROGETTAZIONE ATTRIBUTI DI UNA POMPA VISIONE DEL MODELLO BASE DI DATI PER LE CONDIZIONI OPERATIVE BASE DI DATI PER LA CONDUZIONE BASE DI DATI PER IL DIMENSIONAMENTO TIPO DI MOTORE PRIMO CURVA CARATTERISTICA RENDIMENTO · · PORTATA IN ASPIRAZIONE TEMPERATURA FLUIDO PORTATA IN SCARICO · · FERMA IN FUNZIONE IN MANUTENZIONE · · PORTATA MASSIMA PORTATA MINIMA ASPIRAZIONE MASSIMA · ·

41 MODELLO DI ESECUZIONE E TEMPORIZZAZIONE 41 APPROCCIO OBJECT ORIENTED SISTEMA DI PRODUZIONE UN SISTEMA COMPLESSO È COSTITUITO DA NUMEROSI ELEMENTI SINGOLI COLLEGATI FRA LORO TRAMITE UN FLUSSO DI ENERGIA E/O DI MATERIA E INTERAGENTI FRA LORO A GRUPPI LE MODALITÀ DI CONTROLLO SONO IMPOSTE TRAMITE UNA OPPORTUNA STRUMENTAZIONE IN FUNZIONE DELLE INTERAZIONI, GLI ELEMENTI SINGOLI POSSONO ESSERE RAGGRUPPATI IN INSIEMI INDICATI COME APPARATI IN RELAZIONE ALLA LORO FUNZIONALITÀ PIÙ APPARATI FORMANO UN IMPIANTO PIÙ IMPIANTI FORMANO UN SISTEMA DI PRODUZIONE LE MODALITÀ DI CONTROLLO SONO PROGETTATE IN FUNZIONE DELLA CARATTERISTICHE STRUTTURALI DEI SINGOLI ELEMENTI E DELLE PRESTAZIONI CHE SI DESIDERA POSSANO ESSERE RAGGIUNTE IL FLUSSO DI ENERGIA E/O DI MATERIA DETERMINA IL COMPORTAMENTO DEGLI ELEMENTI COINVOLTI ED È CONDIZIONATO DALLE MODALITÀ DI CONTROLLO

42 42 APPROCCIO OBJECT ORIENTED REQUISITI DI UNA ARCHITETTURA INTEROPERABILITÀ: I DISPOSITIVI POSSONO FUNZIONARE INSIEME PER EFFETTUARE I COMPITI ASSEGNATI DALLE APPLICAZIONI DISTRIBUITE CONFIGURABILITÀ: I DISPOSITIVI E I LORO COMPONENTI SOFTWARE POSSONO ESSERE CONFIGURATI (SCELTI, INTERCONNESSI, PARA- METRIZZATI, POSIZIONATI) DA MOLTEPLICI STRUMENTI SOFTWARE ARCHITETTURA: LA STRUTTURA E LE CONNESSIONI FRA I BLOCCHI FUNZIONALI DI UN SISTEMA COMPLESSO LARCHITETTURA DI UN SISTEMA COMPLESSO PUÒ ESSERE CONFI- GURATA IN MODO DA ESSERE CARATTERIZZATA DA: UNITÀ FUNZIONALI: UNA ENTITÀ HARDWARE E/O SOFTWARE IN GRADO DI RAGGIUNGERE UNO SCOPO SPECIFICO PORTABILITÀ: GLI STRUMENTI SOFTWARE POSSONO ACCETTARE E CORRETTAMENTE INTERPRETARE GLI ELEMENTI DELLE LIBRERIE PRODOTTI DA ALTRI STRUMENTI SOFTWARE

43 43 APPROCCIO OBJECT ORIENTED ESIGENZE DI UNA ARCHITETTURA ARCHITETTURA BASATA SU COMPONENTI INDIVIDUAZIONE DEI COMPONENTI HARDWARE E SOFTWARE DEFINIZIONE DEGLI ELEMENTI OTTENUTI DALLA PROGETTAZIONE E LORO TRASPOSIZIONE IN STRUMENTI SOFTWARE E PIATTAFORME OPERATIVE ARCHITETTURA DISTRIBUITA SUDDIVISIONE IN MODULI COLLEGATI AGLI ELEMENTI DI UNA ARCHITETTURA DISTRIBUITA INTEGRAZIONE GERARCHICA DEI MODULI ARCHITETTURA FUNZIONALMENTE COMPLETA CARATTERIZZIONE PER OGNI COMPONENTE DEL CONTROLLO, DELLA DIAGNO- STICA, E DEL SUO RUOLO NEL SISTEMA DI AUTOMAZIONE COMPONENTI PER LINTERFACCIA DISPOSITIVO - SISTEMA DI AUTOMAZIONE COMPONENTI PER LINTERFACCIA CON LE RETI DI COMUNICAZIONE COMPONENTI PER LINTERFACCIA UOMO - MACCHINA COMPONENTI PER LINTEGRAZIONE CON IL SOFTWARE INFORMATIVO IN TEMPO REALE ARCHITETTURA ESTENDIBILE IN GRADO DI INTEGRARE GLI AGGIORNAMENTI SUI PROGETTI IN GRADO DI INTEGRARE NUOVI BLOCCHI FUNZIONALI E NUOVI MODULI ARCHITETTURA APERTA IN GRADO DI ACCOGLIERE, INTEGRARE E RENDERE ACCESSIBILI LE MODIFICHE

44 44 APPROCCIO OBJECT ORIENTED ESEMPIO DI UNA APPLICAZIONE PER LACQUISIZIONE, LAGGIORNAMENTO E LA RIUTILIZZAZIONE DELLA CONOSCENZA OCCORRE CHE VENGA ORGANIZZATA SECONDO LE DIRETTIVE INDICATE DA NORME IEC O DA PROCEDURE CONSOLIDATE NORME IEC PER DESCRIVERE LARCHITETTURA DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE, SIMULARNE IL COMPORTAMENTO, ANALIZZARNE LA STRUT- TURA DI UN SISTEMA DI CONTROLLO DISTRIBUITO NORME IEC PER LA PROGRAMMAZIONE DEI PLC SECONDO LINGUAGGI STANDARD NON PROPRIETARI PROCEDURA FIPA PER LA INTEROPERABILITÀ FRA SISTEMI AUTONOMI SECONDO AGENTI FISICI INTELLIGENTI, OSSIA MODULI SOFTWARE IN GRADO DI MUOVERSI SVOLGENDO IL COMPITO LORO AFFIDATO PROCEDURA UML (UNIFIED MODELLING LANGUAGE) PER DEFINIRE, PROGET- TARE, REALIZZARE E DOCUMENTARE I SISTEMI SOFTWARE AD OGGETTI PROCEDURA XML (EXTENSIBLE MARKUP LANGUAGE) COME UN FORMATO DI TESTO SEMPLICE E MOLTO FLESSIBILE PER LO SCAMBIO DI DATI E INFORMAZIONI NORME IEC AUTOMATION OBJECTS

45 DEFINIZIONI SECONDO NORME IEC 45 APPROCCIO OBJECT ORIENTED INTERFACCIA ELEMENTO DI CONGIUNZIONE FRA DUE UNITÀ FUNZIONALI, DEFINITE PER MEZZO DELLE CARATTERISTICHE FUNZIONALI, DELLE CARATTERISTICHE DEI SEGNALI O DI ALTRE CARATTERISTICHE PIÙ APPROPRIATE SISTEMA INSIEME DI ELEMENTI INTERCORRELATI APPARTENENTI AD UN CONTESTO BEN DEFINITO PRESO COME UNITÀ SEPARATA DELLAMBIENTE DATI RAPPRESENTAZIONE FORMALIZZATA DI UNA INFORMAZIONE ESPRESSA IN MANIERA DA POTER ESSERE UTILIZZATA PER LA COMUNICAZIONE, LINTERPRETAZIONE E LELABORAZIONE UNITÀ FUNZIONALE ENTITÀ HARDWARE E/O SOFTWARE IN GRADO DI RAGGIUNGERE UNA SCOPO PREDEFINITO RETE UNA AGGREGAZIONE DI NODI E DI ELEMENTI DI COLLEGAMENTO AZIONE AZIONE BEN DEFINITA CHE UNA VOLTA APPLICATA AD UNA COMBINAZIONE DI ENTITÀ NOTE PRODUCE UNA NUOVA ENTITÀ

46 DEFINIZIONI SECONDO NORME IEC 46 APPROCCIO OBJECT ORIENTED PARAMETRO VARIABILE A CUI È ASSEGNATO UN VALORE COSTANTE COLLEGATO AD UNA APPLICAZIONE SPECIFICA CONNESSIONE COLLEGAMENTO STABILE FRA DUE ENTITÀ FUNZIONALI PER TRASFERIRE UNA INFORMAZIONE HARDWARE DISPOSITIVO FISICO CON FINALITÀ DEFINITE INFORMAZIONE SIGNIFICATO CHE VIENE ASSEGNATO AD UN DATO O AD UN INSIEME DI DATI TRAMITE UNA CONNESSIONE BEN DEFINITA OGGETTO PER LAUTOMAZIONE UNITÀ FUNZIONALE HARDWARE O SOFTWARE IN GRADO DI RENDERE OPERA- TIVA LAUTOMAZIONE O UNA AZIONE DI CONTROLLO CONFIGURAZIONE DI UN OGGETTO PER LAUTOMAZIONE ASSEGNAZIONE DELLA CONFIGURAZIONE O DEI PARAMETRI DI UN OGGETTO PER LAUTOMAZIONE INGRESSO DI UN OGGETTO PER LAUTOMAZIONE INTERFACCIA DI UN OGGETTO PER LAUTOMAZIONE O DEL SUO MODELLO CHE AGISCE COME DESTINAZIONE DI UN OGGETTO PER LAUTOMAZIONE

47 DEFINIZIONI SECONDO NORME IEC 47 APPROCCIO OBJECT ORIENTED MODELLO DI UN OGGETTO PER LAUTOMAZIONE MODELLO DI UN PARTICOLARE ASPETTO DI UN OGGETTO PER LAUTOMAZIONE USCITA DI UN OGGETTO PER LAUTOMAZIONE INTERFACCIA DEL MODELLO DI UN OGGETTO PER LAUTOMAZIONE CHE AGI- SCE COME SORGENTE DI UNA CONNESSIONE TIPO OGGETTO PER LAUTOMAZIONE CARATTERISTICHE DOMINANTI DI UN OGGETTO PER LAUTOMAZIONE

48 SIGNIFICATO DI MODELLO DI PROCESSO 48 APPROCCIO OBJECT ORIENTED SISTEMA DA SOTTOPORRE ALLAZIONE DI CONTROLLO EVENTO SISTEMA DA CONTROLLARE RISORSE VARIABILI CONTROLLATE OBIETTIVO DELLAZIONE DI CONTROLLO IL MODELLO DI UN PROCESSO MOSTRA LOBIETTIVO DA RAGGIUNGERE AP- PLICANDO LAZIONE DI CONTROLLO, LE VARIABILI DI INGRESSO, LE VARIABILI DI USCITA, GLI EVENTI E LE INFORMAZIONI COINVOLTE NEL CONTROLLO DI UN SISTEMA LAZIONE DI CONTROLLO HA UN OBIETTIVO BEN DEFINITO PRESENTA SPECIFICHE VARIABILI DI INGRESSO SPECIFICHE VARIABILI DI USCITA IMPEGNA VARIE RISORSE HA UN NUMERO DEFINITO DI ATTIVITÀ DA ESEGUIRE IN SEQUENZA PUÒ AVERE PIÙ DI UNA SOLA UNITÀ DI CONTROLLO PRESENTA VARI VANTAGGI ALLUTENTE DEL SISTEMA CONTROLLATO INFORMAZIONI

49 49 APPROCCIO OBJECT ORIENTED IL MODELLO IEC DI UN SISTEMA DI CONTROLLO 1 MODELLO DEL SISTEMA 2 MODELLO DEL DISPOSITIVO 3 MODELLO DELLA RISORSA 4 MODELLO DEI BLOCCHI FUNZIONALI 5 MODELLO DELLAPPLICAZIONE UTILIZZATORE APPLICAZIONE BLOCCHI FUNZIONALI SISTEMA OPERATIVO RISORSE DISPOSITIVO HARDWARE LA NORMATIVA IEC DEFINISCE CINQUE ENTITÀ PRINCIPALI E I RELATIVI MODELLI

50 50 APPROCCIO OBJECT ORIENTED ORIGINE DEI DATI IN UN SISTEMA DI PRODUZIONE SI INDIVIDUANO VARI DISPOSITIVI (SISTEMI DI MISURA, ATTUATORI, CONTROLLORI LOCALI, CONTROL- LORI DISTRIBUITI) CONNESSI TRA LORO TRAMITE UNA O PIÙ RETI DI COMUNICAZIONE PER EFFETTUARE LO SCAMBIO DI DATI ED EVENTI MODELLO DI SISTEMA DISPOSITIVI FINALIZZATI A TRASMETTERE DATI ED INFORMAZIONI DA UTILIZZARE PER IL CONTROLLO DI UN SISTEMA DI PRODUZIONE SISTEMI INFORMATIVI WORKSTATION... DI SUPPORTOPER IL CONTROLLO FINALIZZATI AD ELABORARE E RENDERE OPERATIVA LAZIONE DI CONTROLLO SUL SISTEMA DI PRODUZIONE DCS, PLC, PID ATTUATORI...

51 51 APPROCCIO OBJECT ORIENTED ESIGENZE DI UNA ARCHITETTURA UN GENERICO DISPOSITIVO È COMPOSTO DA MODELLO DI DISPOSITIVI UNO O PIÙ RISORSE UNO O PIÙ INTERFACCE OGNI INTERFACCIA PUÒ APPARTENERE A TRE DIFFERENTI CLASSI INTERFACCE DI PROCESSO, PER LA COMUNICAZIONE DI EVENTI, DATI, INFORMAZIONI INTERFACCE DI COMUNICAZIONE, PER LA COMUNICAZIONE FRA LE RISOR- SE E LE RETI DI COMUNICAZIONE PER CODIFICARE LINFORMAZIONE IN UN FORMATO COMPATIBILE CON LA RETE DI COMUNICAZIONE O VICEVERSA INTERFACCE DI UOMO/MACCHINA, PER LA COMUNICAZIONE FRA LE RISORSE E GLI OPERATORI O LE PERIFERICHE FINALIZZATE ALLO SCOPO

52 52 APPROCCIO OBJECT ORIENTED MODELLO DI UNA RISORSA SI DEFINISCE RISORSA UNA UNITÀ FUNZIONALE CONTENUTA IN UN DI- SPOSITIVO DOTATO DI CONTROLLO INDIPENDENTE DELLE SUE OPERA- ZIONI E IN GRADO DI FORNIRE ALCUNI SERVIZI ALLE APPLICAZIONI QUALI LESECUZIONI DI ALGORITMI E LA PROGRAMMAZIONE MODELLO DI RISORSE UNA RISORSA È COSTITUITA DA UNA PIÙ PARTI DI UNA APPLICAZIONE BLOCCHI FUNZIONALI DI INTERFACCIA CON IL PROCESSO BLOCCHI FUNZIONALI DI INTERFACCIA CON LA RETE DI COMUNICAZIONE FUNZIONE DI PROGRAMMAZIONE PER SELEZIONARE SECONDO UNA PROCEDURA PREDEFINITA I BLOCCHI FUNZIONALI CHE UTILIZZANO LA RISORSA PER ESEGUIRE LE AZIONI AD ESSA ASSOCIATE

53 SIGNIFICATO DI MODELLO DINAMICO 53 APPROCCIO OBJECT ORIENTED IL MODELLO DINAMICO È UTILIZZATO PER MANIFESTARE E MODELLARE IL COMPORTAMENTO DI: UN COMPONENTE UN DISPOSITIVO UN APPARATO UN IMPIANTO IN FUNZIONE DEL TEMPO PUÒ ESSERE FORMALIZZATO COME: DIAGRAMMA DELLE ATTIVITÀ DIAGRAMMA DEGLI STATI DIAGRAMMA DELLE SEQUENZE EQUAZIONI DIFFERENZIALI

54 54 APPROCCIO OBJECT ORIENTED MODELLO DI UN DISPOSITIVO RISORSA A RISORSA B RISORSA C POMPA MISURATORE DI PORTATA VORTEX PROCESSO INDUSTRIALE SERVO VALVOLA APPLICAZIONE 1 INTERFACCIA DI PROCESSO INTERFACCIA DI CONTROLLO APPLICAZIONE 2

55 55 APPROCCIO OBJECT ORIENTED MODELLO DI UNA APPLICAZIONE UNA APPLICAZIONE È UN INSIEME DI BLOCCHI FUNZIONALI ALLOCATI ANCHE SU RISORSE DIVERSE CHE CONCORRONO AL RAGGIUNGIMEN- TO DI UN DETERMINATO OBIETTIVO MODELLO DI APPLICAZIONE LAPPLICAZIONE È DEFINITA COME UN INSIEME DI: BLOCCHI FUNZIONALI COSTANTI CONNETTORI APPLICAZIONE BLOCCHI FUZIONALICOSTANTICONNETTORI BLOCCHI FUZIONALI COMPOSTI BLOCCHI FUZIONALI SEMPLICI

56 Model of a particular aspect of an automation object AUTOMATION OBJECT MODEL Interface of an AO model which acts as the destination of an AO connection AUTOMATION OBJECT INPUT Functional unit of hardware and software for the performance of automation and control functions AUTOMATION OBJECT (AO) Association between an AO output and an AO input AUTOMATION OBJECT CONNECTION Assigning the parameters and connections of an automation object. AUTOMATION OBJECT CONFIGURATION Software functional unit specific to the solution of a problem in industrial process measurement and control APPLICATION Completely determined finite sequence of instructions by which the values of the output variables can be calculated from the values of the input variables ALGORITHM 56 APPROCCIO OBJECT ORIENTED SIGNIFICATO DEI TERMINI PIÙ UTILIZZATI

57 57 APPROCCIO OBJECT ORIENTED SIGNIFICATO DEI TERMINI PIÙ UTILIZZATI Set of values together with a set of permitted operations DATA TYPE Complete listing of all I/O-data, parameters and their parameter attributes of a device DATA DICTIONARY Collection of factual information (as measurement, statistics, or set of parameter values) digitally transmitted in numerical form that can be used as a basis for reasoning, discussion, or calculation DATA An association established between functional units for conveying information CONNECTION Description of a set of objects that share attributes, operations, methods, relationship, and semantics CLASS OF A DEVICE Feature within a classifier that describes a range of values that instances of the classifier may hold CLASS ATTRIBUTE Type of an automation object AUTOMATION OBJECT TYPE

58 58 APPROCCIO OBJECT ORIENTED SIGNIFICATO DEI TERMINI PIÙ UTILIZZATI Entity with unique identity and a set of operations that can be applied to it, and state that stores the effects of the operations INSTANCE Set of data related to an invocation of a function block or a class INPUT DATA The meaning that is currently assigned to data by means of the conventions applied to that data. INFORMATION Physical equipment, as opposed to programs, procedures, rules and associated documentation HARDWARE An entity of hardware or software, or both, capable of accomplishing a specified purpose FUNCTIONAL UNIT Entity of hardware or software, or both, capable of accomplishing a specified purpose of a device FUNCTIONAL EQUIPMENT Software functional element consisting of one or more inputs, outputs and contained parameters FUNCTION BLOCK Networked piece of equipment of an industrial automation system capable of performing specified functions in a particular context and delimited by its interface FIELD DEVICE

59 59 APPROCCIO OBJECT ORIENTED SIGNIFICATO DEI TERMINI PIÙ UTILIZZATI An arrangement of nodes and interconnecting branches NETWORK Physical or logical structured device as a composed or a single term MODULAR DEVICE Mathematical of physical representation of a system or a process, based with sufficient precision upon known laws, identification or specified suppositions MODEL Procedure or process for doing something or providing a service METHOD Model that defines the languages for expressing a model METAMODEL Entity with unique identity between two functional elements defined by functional characteristics, signal characteristics, or other characteristics as appropriate. The concept includes the specification of the connection of two devices having different functions INTERFACE Entity with unique identity between two functional elements defined by functional characteristics, signal characteristics, or other characteristics as appropriate. The concept includes the specification of the connection of two devices having different functions INTERFACE

60 60 APPROCCIO OBJECT ORIENTED SIGNIFICATO DEI TERMINI PIÙ UTILIZZATI An arrangement of nodes and interconnecting branches NETWORK Physical or logical structured device as a composed or a single term MODULAR DEVICE Mathematical of physical representation of a system or a process, based with sufficient precision upon known laws, identification or specified suppositions MODEL Procedure or process for doing something or providing a service METHOD Model that defines the languages for expressing a model METAMODEL 1.Instance of a class 2.Entity with a well-defined boundary and identity that encapsulates state and behavior. State is represented by attributes instance of a class; and relationships, behavior by operations, methods, and state machines 3.Collection of related data and methods or procedures for operating on data that have clearly defined interface of behavior OBJECT A well-defined action that, when applied to any permissible combination of known entities, produces a new entity. OPERATION

61 61 APPROCCIO OBJECT ORIENTED SIGNIFICATO DEI TERMINI PIÙ UTILIZZATI Specification of variable that can be changed, passed, or returned. A parameter may include a name, type, and direction. Parameters are used for operations, messages, and events. PARAMETER Set of data related to an invocation of a functional block or a class OUTPUT DATA Characteristic quantity determining the relationship among variables within a given system. A parameter may be constant or depend on the time or on the value of some systems variables A set of interrelated elements considered in a defined context as a whole and separated from its environment SYSTEM Specific work performed by a device in a class SERVICE Set of data often in graphic or template form used for portraying and plying the behavior, use and application of a device in a class PROFILE OF A DEVICE Property of characteristic of a parameter used to present a parameters value for use PARAMETER ATTRIBUTE


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