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TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE MODALITÀ DI INTERCONNESSIONE E DI PROGRAMMAZIONE ALESSANDRO DE CARLI ANNO ACCADEMICO.

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Presentazione sul tema: "TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE MODALITÀ DI INTERCONNESSIONE E DI PROGRAMMAZIONE ALESSANDRO DE CARLI ANNO ACCADEMICO."— Transcript della presentazione:

1 TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO CONTROLLORI A LOGICA PROGRAMMABILE MODALITÀ DI INTERCONNESSIONE E DI PROGRAMMAZIONE ALESSANDRO DE CARLI ANNO ACCADEMICO Dipartimento di Informatica e Sistemistica

2 ALGORITMO DI CONTROLLO ATTUATORE SISTEMA DA CONTROLLARE DISPOSITIVO DI MISURA ANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA VARIABILE CONTROLLATA VARIABILE DI COMANDO VARIABILE DI FORZAMENTO DISTURBI REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA CONTROLLATO ELEMENTARE TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO 2 INTERFACCIA COMUNICAZIONE INTERFACCIA CONTROLLO ELEMENTI HARDWARE SISTEMA DA CONTROLLARE ALGORITMO DI CONTROLLO HARDWARE INFORMATICO SOFTWARE PER IL CONTROLLO DISPOSITIVO DI MISURA ATTUATORE

3 ALGORITMO DI CONTROLLO ATTUATORE SISTEMA DA CONTROLLARE DISPOSITIVO DI MISURA ANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA VARIABILE CONTROLLATA VARIABILE DI COMANDO VARIABILE DI FORZAMENTO DISTURBI REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA CONTROLLATO ELEMENTARE TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO 3 ELEMENTI HARDWARE SISTEMA DA CONTROLLARE HARDWARE INFORMATICO SOFTWARE PER IL CONTROLLO DISPOSITIVO DI MISURA ALGORITMO DI CONTROLLO ATTUATORE FLUSSO DI ENERGIA NECESSARIO PER RENDERE OPERATIVA LAZIONE DI CONTROLLO FLUSSO DI INFORMAZIONI FINALIZZATO ALLA DETER- MINAZIONE DELLENTITÀ DELLAZIONE DI CONTROLLO FLUSSO DI INFORMAZIONI FINALIZZATO ALLA DETERMINAZIONE DEI CONSENSI NECESSARI RENDERE OPERATIVA LAZIONE DI CONTROLLO

4 REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA CONTROLLATO 4 TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO FLUSSO DI ENERGIA DIMENSIONAMENTO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE E DEGLI ATTUATORI VALORE NOMINALE CAMPO DI ESCURSIONE FLUSSO DI INFORMAZIONI UTILIZZATE PER LE VARIABILI DI CONSENSO VARIABILI COINVOLTE INTERNE ED ESTERNE AL SISTEMA DA CONTROLLARE LOGICA DECISIONALE FLUSSO DI INFORMAZIONI UTILIZZATE PER LE VARIABILI DI INTERVENTO VARIABILI NECESSARIE PER RENDERE OPERATIVA LAZIONE DI CONTROLLO

5 RUOLO DELLE VARIABILI DI CONSENSO TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO 5 COMANDI DI ATTIVAZIONE VARIABILI DI CONSENSO MISURA DELLE VARIABILI INTERNE ED ESTERNE VARIABILI DI INTERVENTO FUNZIONALITÀ QUALITÀ DELLE PRESTAZIONI MODALITÀ DI CONTROLLO

6 CLASSIFICAZIONE DELLE VARIABILI UTILIZZATE PER IL CONTROLLO TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO 6 VARIABILI DI CONSENSO MODALITÀ DI COORDINAMENTO VARIABILI DI COMANDO MODALITÀ DI INTERVENTO SULLATTUATORE COLLEGATO AL SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI CONTROLLATE ANALISI DELLE VARIABILI CONTROLLATE FINALIZZATA ALLA INDIVIDUAZIONE DELLE CONDIZIONI DI FUNZIONAMENTO DEL SISTEMA CONTROLLATO VARIABILI INTERNE DISTURBI PREVEDIBILIBILI E/O CASUALI UTILIZZATE PER IL COORDINAMENTO DELLE AZIONI DI CONTROLLO CON IL VERIFICARSI DI EVENTI

7 ANDAMENTO DELLE VARIABILI IN UN SISTEMA CONTROLLATO ELEMENTARE TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO 7 ALGORITMO DECISIONALE FINALIZZATO ALLAPPLICAZIONE DELLA VARIABILE DI COMANDO VARIABILE DI COMANDO ANDAMENTO DELLE VARIA- BILI UTILIZZATE PER IL CONTROLLO DI TIPO CONTINUO ANDAMENTO DELLA VARIA- BILE DI CONSENSO ALLA APPLICAZIONE DELLA VARIABILE DI COMANDO VARIABILE CONTROLLATA ANDAMENTO DELLE VARIA- BILI DI CONSENSO

8 ANALISI DELLANDAMENTO DELLE VARIABILI CONTROLLATE TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO 8 ESCUSIONE PERICOLOSA ESCUSIONE ABNORME ESCUSIONE ENTRO I LIMITI FISSATI DALLE SPECIFICHE VALORE NOMINALE SEGNALAZIONE ALLARME SEGNALAZIONE FUNZIONAMENTO ANOMALO tempo

9 ANALISI DELLANDAMENTO DELLE VARIABILI CONTROLLATE TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO 9 y1y1 y5y5 y4y4 y3y3 y2y2 y6y6 y 1,…, y 6 VARIABILI CONTROLLATE y 1n y 2n y 3n y 4n y 5n y 6n VALORE NOMINALE CONDIZIONI NOMINALI DI FUNZIONAMENTO CONDIZIONI ATTUALI DI FUNZIONAMENTO CONDIZIONI DI FUNZIONAMENTO ENTO LE SPECIFICHE

10 SISTEMI CONTROLLATI TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO 10 SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSOSISTEMA CONTROLLATO ELEMENTARE SERVOMECCANISMO STRUTTURA: CARICO INERZIALE ATTRITO VISCOSO LINEARE MOTORE E AMPLIFICATORE DI POTENZA POTENZIOMETRO O TACHIMETRO DISPOSITIVO DI CONTROLLO MODALITÀ DI CONTROLLO (RETE DI CORREZIONE) ? ?

11 SISTEMI CONTROLLATI COMPLESSI TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO 11 INDUSTRIA DI PROCESSO INDUSTRIA MANIFATTURIERA RETI DI DISTRIBUZIONE PROVVEDE ALLA TRASFORMAZIONE CHIMICO-FISICA DELLE MATERIE PRIME, ALLA PRODUZIONE DI MATERIALI E DI SERVIZI DI BASE PROVVEDE ALLA MODIFICA DI FORMA E DI FOGGIA DI ALCUNE MATE- RIE PRIME, ALLA PRODUZIONE DI BENI STRUMENTALI, ALLA REALIZ- ZAZIONE DI PRODOTTI OTTENUTI METTENDO INSIEME COMPONENTI DI VARIO DI TIPO PROVVEDE AL TRASPORTO E ALLA DISTRIBUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA, GAS, ACQUA, CALORE NONCHÉ ALLA GESTIONE DEL TRAFFICO APPLICAZIONE AD EDIFICI CIVILI E INDUSTRIALI PROVVEDE ALLA GESTIONE DELLE RETI LOCALI DI DISTRIBUZIONE, ALLA SICUREZZA DELLE PERSONE E DELLE STRUTTURE, AL RICONOSCIMENTO DELLE PERSONE, ECCETERA

12 12 TIPO DI COMUNICAZIONE TRA PLC MPI (MULTI POINT INTERFACE) MPI È ADATTO A RETI DI PICCOLE DIMENSIONI, A LIVELLO DI CAMPO E DI CELLA PER COMUNICARE, LA SOTTORETE MPI USA LINTERFACCIA MPI DELLA SCHEDA DEL PROCESSORE CENTRALE LINTERFACCIA È STATA PROGETTATA COME INTERFACCIA DI PROGRAMMAZIONE E RAGGIUNGE I PROPRI LIMITI VELOCEMENTE AL CRESCERE DELLE RICHIESTE DI COMUNICAZIONE UN PC PUÒ ACCEDERE AD UNA SOTTORETE MPI ATTRAVERSO UNA SCHEDA MPI SI POSSONO UTILIZZARE PROCESSORI PER LA COMUNICAZIONE CHE FORNISCONO LACCESSO AL PROFIBUS PROFIBUS (PROCESS FIELD BUS) IL PROFIBUS È UNA SOTTORETE PROGETTATA PER I LIVELLI DI CAMPO E DI CELLA È UN SISTEMA DI COMUNICAZIONE APERTO E INDIPENDENTE DAL PRODUTTORE DELLA STRUMENTAZIONE TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO

13 13 CONFIGURAZIONE PUNTO-PUNTO –È STATA LARGAMENTE UTILIZZATA NELLE COMUNICAZIONE DI TIPO PNEUMATICO, CON ESCURSIONE DELLA PRESSIONE TRA 3 E 15 PSI, E IN QUELLE DI TIPO ELETTRICO, CON ESCURSIONE DELLA CORRENTE TRA 4 E 10mA. TC1TC2 TCTerminale di Comunicazione CONFIGURAZIONE PUNTO-PUNTO – È LA CONFIGURAZIONE PIÙ SEMPLICE E CONNETTE DIRETTAMENTE DUE PARTNER DI COMUNICAZIONE TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO

14 14 CONFIGURAZIONE AD ANELLO TCTERMINALE DI COMUNICAZIONE RIPETITORE PC1 PC2 PC3 PC4 CONFIGURAZIONE AD ANELLO I PARTNER DELLA COMUNICA-ZIONE SONO INTERCONNESSI IN MODO TALE DA FORMARE UN ANELLO LANELLO È COMPOSTO DA UNA SEQUENZA DI CONNESSIONI PUNTO-PUNTO OGNI NODO È UN RIPETITORE, IN MODO TALE DA PERMETTERE COMUNICAZIONI A GRANDE DISTANZA IL GUASTO AD UN RIPETITORE CREA PROBLEMI A TUTTA LA RETE TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO

15 15 CONFIGURAZIONE A STELLA TC1 TC2 TC4TC3 ACCOPPIATORE A STELLA TCTERMINALE DI COMUNICAZIONE CONFIGURAZIONE A STELLA –NELLA STRUTTURA A STELLA, TUTTI I PARTNER DELLA COMUNICAZIONE SONO CONNESSI AD UN ACCOPPIATORE CENTRALE A STELLA, CHE CONTROLLA LINTERA COMUNICAZIONE IL GUASTO DELLACCOPPIATORE A STELLA HA EFFETTO SULLINTERA RETE IL GUASTO DI UN PARTNER DELLA COMUNICAZIONE NON HA EFFETTI RILEVANTI SUL RESTO DELLA RETE TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO

16 16 CONFIGURAZIONE IN LINEA –IN UNA RETE CON STRUTTURA A LINEA TUTTI I PARTNER DELLA COMUNICAZIONE SONO CONNESSI IN LINEA AD UN BUS REGOLE (O METODI) DI ACCESSO AL BUS SONO NECESSARIE POICHÉ I PARTNER POSSONO COMUNICARE UNO ALLA VOLTA GUASTI AD UN PARTNER DI COMUNICAZIONE NON HANNO EFFETTO SULLA RETE TC1 TC3 TC4TC2 TCTERMINALE DI COMUNICAZIONE TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO

17 17 CONFIGURAZIONE AD ALBERO –PUÒ ESSERE VISTA COME UN INSIEME DI STRUTTURE A LINEA INTERCONNESSE –LE STRUTTURE A LINEA POSSONO AVERE DIMENSIONI DIFFERENTI ED ESSERE DI TIPO DIFFERENTE –GLI ELEMENTI CHE CONNETTONO LE SINGOLE LINEE SONO SEMPLICI RIPETITORI SE LE LINEE SONO DELLO STESSO TIPO CONVERTITORI E RIPETITORI SE LE LINEE SONO DI TIPO DIFFERENTE TC1 TC2 TC4TC3 RIPETITORE/ CONVERTITORE TCTERMINALE DI COMUNICAZIONE TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO

18 18 FATTORI DI COSTO IL FATTORE DI COSTO DELLA RETE DI COMUNICAZIONE È PROPORZIONALE ALLE PRESTAZIONI GARANTITE SERIAL MPI PROFIBUS INDUSTRIAL ETHERNET COSTO PRESTAZIONI TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO

19 19 CONNESSIONE A PROFIBUS CONNESSIONE A PROFIBUS 1 MASTER – TANTI SLAVES PROFIBUS COMUNICAZIONE MASTER-SLAVES TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO

20 20 CONNESSIONE A PROFIBUS PROFIBUS COMUNICAZIONE MASTER-SLAVES TOKEN-RING TRA I MASTER CONNESSIONE A PROFIBUS TANTI MASTER - TANTI SLAVES RICHIEDE UN PROTOCOLLO DI ASSEGNAZIONE DEL RUOLO DI MASTER (TOKEN-RING) TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO

21 PROGETTAZIONE DEL PROGRAMMA DI UN PLC CON LAUSILIO DELLUML E DEL MATLAB FASE PRELIMINARE: ANALISI DEL COMPORTAMENTO DESIDERATO DEL SISTEMA CONTROLLATO ATTORE CASO DUSO DIAGRAMMA DEI CASI DUSO Attività 4 Attività 5 Attività 2 Attività 3 ? Attività 1 SiNo Percorsodecisionale DIAGRAMMA DELLE ATTIVITÀ NOM E 2 VARIABILI CARATTE RIZZANTI LO STATO ATTI VITÀ stato finale NOM E 2 VARIABILI CARATTE RIZZANTI LO STATO ATTI VITÀ stato iniziale DIAGRAMMA DEGLI STATI PROGETTAZIONE DEL PROGRAMMA TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO 21

22 Matlab/Simulink PROGETTAZIONE: INDIVIDUAZIONE DEGLI OGGETTI COINVOLTI E DELLA SEQUENZIALIZ- ZAZIONE DELLE AZIONI DI CONTROLLO DIAGRAMMA DELLE SEQUENZE PROTOTIPAZIONE VIRTUALE, SIMULAZIONE MEDIANTE STATE FLOW E SIMULINK COMPILAZIONE SU TARGET REAL TIME VALIDAZIONE: VERIFICA DELLA CORRETTEZZA DELLA SEQUENZIALIZZAZIONE E DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ DESIDERATE STATE FLOW SIMULINK PROGRAMMA ESEGUIBILE: TRASFERIMENTO DEL PROGRAMMA IN SIMULINK NEL LINGUAGGIO C Messaggioricorsivo Attività delloggett o Messaggio Oggetto Attore PROGETTAZIONE DEL PROGRAMMA TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO 22

23 PROGETTAZIONE DEL PROGRAMMA TECNOLOGIE DEI SISTEMI DI CONTROLLO 23 Le metodologie di progetto orientate agli oggetti sono state adottate con successo nellautomazione industriale per far fronte alle seguenti esigenze: CONCLUSIONI ridurre i tempi che intercorrono tra la progettazione e la realizzazione di un sistema sviluppare architetture software ad oggetti, che offrono maggiori possibilità di integrazione tra sistemi eterogenei realizzare sistemi di produzione, impianti ed apparati con strutture modulari che permettono: una semplice configurazione del sistema una manutenzione più rapida ed economica la possibilità di riconfigurazione la possibilità di inserimento di nuove unità


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