La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 1 Alessandro De Carli Febbraio 2010 MINICORSO DI PRESENTAZIONE DELLINGEGNERIA DELLAUTOMAZIONE PRESENTAZIONE DELLINGEGNERIA.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 1 Alessandro De Carli Febbraio 2010 MINICORSO DI PRESENTAZIONE DELLINGEGNERIA DELLAUTOMAZIONE PRESENTAZIONE DELLINGEGNERIA."— Transcript della presentazione:

1

2 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 1 Alessandro De Carli Febbraio 2010 MINICORSO DI PRESENTAZIONE DELLINGEGNERIA DELLAUTOMAZIONE PRESENTAZIONE DELLINGEGNERIA DELLAUTOMAZIONE

3 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 2 Alessandro De Carli Febbraio 2010 CHE COSA SARÀ MAI LAUTOMATICA ? L AUTOMATICA NASCE DALLESIGENZA DI RENDERE PIÙ EFFICIENTI LE LINEE DI PRODUZIONE E DI RENDERE PIÙ SEMPLICE ED PIÙ EFFICACE LATTIVITÀ DELLUOMO NELLORGANIZZAZIONE DELLA PROPRIA ESISTENZA CHIMICA ELETTRICA ELETTRONICA MECCANICA ENERGETICA AERONAUTICA INFORMATICA SOTWARE INFORMATICA HARDWARE

4 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 3 Alessandro De Carli Febbraio 2010 LAutomazione 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 lapplicazione di prodotti realizzati con svariate tecnologie. Lorigine dellAutomazione 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 lattività delluomo nellorganizzazione della propria esistenza. LAutomazione richiede la conoscenza di metodi e tecniche che afferiscono a molteplici discipline, alcune tipiche dellIngegneria, altre inquadrabili in altre branche del Sapere, quali ad esempio lAerospazio, la Medicina, la Biologia, lEconomia, lOrganizzazione Sociale e Aziendale. NellAutomazione, 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 alladdestramento delle persone coinvolte nel loro valido impiego.

5 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 4 Alessandro De Carli Febbraio 2010 MINICORSO DI AUTOMAZIONE INDUSTRIALE COSA È LINGEGNERIA 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

6 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 5 Alessandro De Carli Febbraio 2010 INGEGNERIA INDUSTRIALE PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE DI APPARECCHIATURE E IMPIANTI CON TECNOLOGIE FACILMENTE RICONOSCIBILI QUALI LA MECCANICA, LELETTRICA, LELETTRONICA, LINFORMATICA, ……… INGEGNERIA DELL AUTOMAZIONE TECNOLOGIA NASCOSTA MA SEMPRE PRESENTE INDISPENSABILE PER RENDERE FUNZIONANTI LE REALIZZAZIONI OTTENUTE CON TECNOLOGIE FACILMENTE RICONOSCIBILI SENZA LAUTOMAZIONE SAREBBERO COME PEZZI DA MUSEO ! LE METODOLOGIE TIPICHE DELLATUOMAZIONE SONO APPLICATE ANCHE AD ALTRI SETTORI QUALI LA MEDICINA; LORGANIZZAZIONE DEI SERVIZI, DEL COMMERCIO, ECC

7 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 6 Alessandro De Carli Febbraio 2010 SIGNIFICATO DI: AUTOMAZIONE (da Wikipedia) Lautomazione identifica la tecnologia che usa sistemi di controllo, come circuiti logici, elaboratori, per gestire macchine e processi, riducendo la necessità dellintervento umano. Viene realizzata per lesecuzione di operazioni ripetitive o complesse, ma anche dove viene richiesta sicurezza o certezza dellazione 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 nelluso che si è capaci di farne, progettando le applicazioni e il modo di operare in funzione delle potenzialità che tale tecnologia rende disponibili

8 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 7 Alessandro De Carli Febbraio 2010 REALIZZAZIONI CON TECNOLOGIE MECCANICHE, ELETTRICHE, ELETTRONICHE, INFORMATICHE AUTOMAZIONE

9 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 8 Alessandro De Carli Febbraio 2010

10 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 9 Alessandro De Carli Febbraio 2010 REALIZZAZIONI CON TECNOLOGIE MECCANICHE REALIZZAZIONI CON TECNOLOGIE ELETTRICHE REALIZZAZIONI CON TECNOLOGIE ELETTRONICHE REALIZZAZIONI CON TECNOLOGIE INFORMATICHE COMPONENTI REALIZZAZIONI CON TECNOLOGIE DELLAUTOMAZIONE REALIZZAZIONE PROGETTAZIONE PRESTAZIONI CRITERI EMPIRICI METODOLOGIE SISTEMATICHE VENGONO ACCETTATE QUELLE CHE POSSONO ESSERE OTTENENUTE DEVONO ESSERE RAGGIUNTE QUELLE PREFISSATE METODOLOGIE

11 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 10 Alessandro De Carli Febbraio 2010 LIngegnere dellAutomazione 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. Lintervento può essere effettuato agendo direttamente sulla macchina o sullimpianto, 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 dellimpianto ed è in grado di intervenire correttamente per ottenere il risultato desiderato. La progettazione, la realizzazione e lesercizio di tali dispositivi costituisce lobiettivo dellIngegnere dellAutomazione. Per poter intervenire sul comportamento della macchina o dellimpianto, 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 dallIngegnere dellAutomazione, 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.

12 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 11 Alessandro De Carli Febbraio 2010 SISTEMA DI CONTROLLO Gli attuatori, i dispositivi di misura, i dispositivi di elaborazione, le reti di comunicazione e le modalità di controllo costituiscono il 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 DA CONTROLLARE SISTEMA DI CONTROLLO ATTUATORI DISPOSITIVI DI MISURA DISPOSITIVI DI ELABORAZIONE RETI DI COMUNICAZIONE MODALITÀ DI CONTROLLO

13 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 12 Alessandro De Carli Febbraio 2010 COSTO DEL SISTEMA CONTROLLATO SISTEMA DA CONTROLLARE SISTEMA DI CONTROLLO PROGETTAZIONE E MESSA IN FUNZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO PROGETTAZIONE DELLARCHITETTURA 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

14 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 13 Alessandro De Carli Febbraio 2010 COSTO PRESTAZIONI COSTO-PRESTAZIONI DI UN SISTEMA CONTROLLATO REALIZZAZIONE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE ACQUISIZIONE DELLA STRUMENTAZIONE E DELLA RETE DI COMUNICAZIONE 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 PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE SCELTA E ISTALLAZIONE DELLA STRUMENTAZIONE 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

15 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 14 Alessandro De Carli Febbraio 2010 COMPETENZE PER LA PROGETTAZIONE, LA REALIZZAZIONE E LA GESTIONE DI UN SISTEMA CONTROLLATO PROGETTAZIONE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE DELLA ARCHITETTURA DEL SISTEMA DI CONTROLLO DELLA ARCHITETTURA DELLA RETE DI COMUNICAZIONE DELINTERFACCIA 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 LINTERFACCIA UOMO MACCHINA GESTIONE DEL SISTEMA CONTROLLATO DEI SINGOLI SOTTOSISTEMI DELLE CORTE DELLA MANUTENZINE ORDINAZIA DELLE EMERGENZE

16 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 15 Alessandro De Carli Febbraio 2010 ALCUNE FRA LE PROFESSIONALITÀ RICHIESTE PROGETTISTA DI SISTEMI DI AUTOMAZIONE CONDUTTORE DEL SISTEMA CONROLLATI COMPLESSI ADDETTO ALLA STRUMENTAZIONE RESPONSABILE DEL CONTROLLO DEI SINGOLI IMPIANTI PROGETTISTA DI SISTEMI DI CONTROLLO PROGETTISTA DI STRUMENTAZIONE EVOLUTA GESTORE DELLA RETE DI COMUNICAZIONE

17 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 16 Alessandro De Carli Febbraio 2010 ALCUNE FRA LE PROFESSIONALITÀ EMERGENTI CONDUTTORE DI IMPIANTO CONOSCENZA DELLA FUNZIONALITÀ DEL SISTEMA DA CONTROLLARE E DEL SISTEMA DI CONTROLLO ADDETTO ALLA STRUMENTAZIONE CONOSCENZA DEL FUNZIONAMENTO E DELLA MANUTENZIONE ORDINARIA CONOSCENZA DELLA STRUMENTAZIONE DA CAMPO DI TIPO CONVENZIONALE ESPERTI NELLA GESTIONE DI IMPIANTI, DI AUTOMAZIONE INDUSTRIALE, LOGISTICA, MANUTENZIONE DEGLI IMPIANTI CONOSCENZA APPROFONDITA DI: - STRUTTURA E FUNZIONAMENTO DI IMPIANTI INDUSTRIALI - STRUMENTAZIONE E FONDAMENTI DI AUTOMAZIONE INDUSTRIALE - LOGISTICA E MANUTENZIONE OPERAIO SPECIALIZZATO TECNICO DIPLOMATO INGEGNERE DI PROCESSO TECNICO DIPLOMATO GESTORE DELLA RETE DI COMUNICAZIONE CONOSCENZA DELLHARDWARE UTILIZZATO DALLA RETE TECNICO DIPLOMATO CONOSCENZA DEI PROTOCOLLI E DEL SOFTWARE DI COMUNICAZIONE LAUREATO IN INGEGNERIA DELLAUTOMAZIONE INDUSTRIALE

18 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 17 Alessandro De Carli Febbraio 2010 PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE DEL SISTEMA DI AUTOMAZIONE DI UN IMPIANTO CONOSCENZA APPROFONDITA DELLA STRUMENTAZIONE CONVENZIONALE E INNOVATIVA PROGETTAZIONE DELLE MODALITÀ DI GE-STIONE E DI ESERCIZIO DI UN SISTEMA COMPLESSO, DI UN IMPIANTO E DEL CONTROLLO DEI SINGOLI APPARATI PROGETTISTA DI SISTEMI CONTROLLATI COMPLESSI TECNICO STRUMENTISTA ESPERTO IN INFORMATICA INDUSTRIALE PROGETTISTA DI STRUMENTAZIONE EVOLUTA ESPERTO IN INFORMATICA INDUSTRIALE TECNICO DIPLOMATO SPECIALIZZATO IN AUTOMAZIONE INDUSTRIALE ESPERTO IN STRUMENTAZIONE INDUSTRIALE PROGETTISTA DI SISTEMI DI CONTROLLO PER LAUTOMAZIONE ESPERTO IN INFORMATICA INDUSTRIALE ESPERTO IN STRUMENTAZIONE INDUSTRIALE DOTTORE IN INGEGNERIA DEI SISTEMI

19 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 18 Alessandro De Carli Febbraio 2010 INGEGNERE DI PROCESSO CONOSCE COME FAR FUNZIONARE IL SISTEMA DA CONTROLLARE E IL RELATIVO SISTEMA DI CONTROLLO INGEGNERE DELLA CONOSCENZA CONOSCE COME TRATTARE I DATI E LE INFORMAZIONI PROVENIENTI DAL SISTEMA CONTROLLATO E RENDERLI UTILIZZABILI PER IL 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 DI SISTEMA CONOSCE TUTTO DEL SISTEMA DA CON- TROLLARE E DEL SISTEMA DI CONTROLLO

20 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 19 Alessandro De Carli Febbraio 2010 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; PROGETTAZIONE DELLE MODALITÀ DI GESTIONE OTTIMIZZATA E DI ESERCIZIO DI UN SISTEMA COMPLESSO; PROGETTAZIONE DI STRUMENTAZIONE HARDWARE E SOFTWARE NON CONVENZIONALE. ASSISTENZA E AGGIORNAMENTO DI SISTEMI DI CONTROLLO ESISTENTI;

21 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 20 Alessandro De Carli Febbraio 2010 Competenze necessarie per la Professione AllUniversità occorre acquisire: 1.le conoscenze e le metodologie di base necessarie per rispondere alla domanda: COME SI RIESCE AD OTTENERE DAL SISTEMA DA CONTROLLARE IL COMPORTAMENTO DESIDERATO? 2.le competenze per rispondere alla domanda: COME PROGETTARE E REALIZZARE IL SISTEMA CONTROLLATO CON LE FINALITÀ PREFISSATE ? Commissario Universitario: verifica della acquisizione delle metodologie di base ES. Come è strutturato un sistema controllato? Commissario dellOrdine: 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 ? LINGEGNERE DELLAUTOMAZIONE DEVE POTER RISPONDERE ALLE RICHIESTE DEL COMMITTENTE. LIngegnere dellAutomazione può iscriversi allalbo per: INGEGNERE INDUSTRIALE INGEGNERE DELLINFORMAZIONE Finalità dellistruzione universitaria DAMMI QUELLO CHE TI CHIEDO SUBITO AL COSTO MINIMO VOGLIO UNA SOLUZIONE INNOVATIVA NON SPERIMENTALE ESCLUSIVA FACILE DA USARE DI ELEVATA QUALITÀ VOGLIO ESSERE COMPLETAMENTE SODDISFATTO SUBITO VOGLIO GUADAGNARE TANTISSIMO

22 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 21 Alessandro De Carli Febbraio 2010 MINICORSO DI PRESENTAZIONE DELLINGEGNERIA DELLAUTOMAZIONE APPROCCIO SISTEMATICO ALLA PROGETTAZIONE

23 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 22 Alessandro De Carli Febbraio 2010 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 UNATTIVITÀ 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. PROGETTAZIONE

24 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 23 Alessandro De Carli Febbraio 2010 APPROCCIO CONVENZIONALE AD UNA NUOVA REALIZZAZIONE COMMITTENTE PROGETTAZIONE VALIDAZIONE DELLA FUNZIONALITÀ E DELLE PRESTAZIONI FUNZIONALITÀ PRESTAZIONI MESSA IN ESERCIZIO MODIFICHE REALIZZAZIONE DEL PROGETTO COSTO ELEVATO

25 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 24 Alessandro De Carli Febbraio 2010 ANALISI DEI REQUISITI FUNZIONALI REQUISITI FUNZIONALI PROGETTAZIONE DELLE SPECIFICE FUNZIONALI STANDARDIZZAZIONE DOCUMENTAZIONE COMMITTENTE UTENTE FINALE ESPERTI PER LA RELIZZAZIONE DEL SISTEMA CONTROLLATO

26 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 25 Alessandro De Carli Febbraio 2010 SVILUPPO DI UN PROGETTO SECONDO UN APPROCCIO INNOVATIVO 1)definizione dello scopo del progetto, delle motivazioni, delle finalità, delle caratteristiche dominanti, 2)formulazione delle proposte di possibili realizzazioni, di modalità di funzionamento e di utilizzazione 3)valutazione del raggiungimento delle finalità desiderate e del rapporto costo/benefici 4)individuazione delle caratteristiche dominanti e degli elementi di fondamentale rilevanza 5)definizione della struttura prescelta e delle specifiche globali e parziali 6)scelta degli elementi che compongono la nuova realizzazione 7)assemblaggio degli elementi prescelti 8)implementazione delle modalità di funzionamento e utilizzazione 9)realizzazione dellinterfaccia uomo/macchina 10)messa in esercizio della nuova realizzazione

27 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 26 Alessandro De Carli Febbraio 2010 DEFINIZIONE DELLE PRESTAZIONI RICHIESTE DALLUTENTE 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 PROGETTTAZIONE SISTEMATICA DI UN NUOVA REALIZZAZONE

28 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 27 Alessandro De Carli Febbraio 2010 OBIETTIVI SPECIFICHE PROGETTAZIONE REALIZZAZIONE PROVE DI ACCETTAZIONE PROVE DI FUNZIONALITÀ PRESTAZIONI, SPECIFICHE, COSTO STRUTTURA DELLA NUOVA REALIZZAZIONE FINALITÀ, UTILIZZAZIONE CONDIZIONI OPERATIVE PROVE PARZIALI SUI COMPONENTI GUIDA ALLA PROGETTAZIONE SISTEMATICA DI UNA NUOVA REALIZZAZIONE

29 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 28 Alessandro De Carli Febbraio 2010 APPROCCIO INNOVATIVO ALLE NUOVE REALIZZAZIONI COMMITTENTE PROGETTAZIONE VALIDAZIONE DELLA FUNZIONALITÀ E DELLE PRESTAZIONI FUNZIONALITÀ PRESTAZIONI MESSA IN ESERCIZIO MODIFICHE ESSENZIALI REALIZZAZIONE DEL PROGETTO IN REALTÀ VIRTUALE COSTO BASSO VERIFICA DELLA FUNZIONALITÀ E DELLE PRESTAZIONI REALIZZAZIONE DEL PROGETTO MODIFICATO MODIFICHE MARGINALI COSTO LIMITATO

30 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 29 Alessandro De Carli Febbraio 2010 PRODUZIONE MODIFICHE AGGIORNAMENTI PROGETTAZIONE PER LA REALIZZAZIONE E MESSA IN ESERCIZIO PROGETTAZIONE CONCETTUALE SPESE INVESTIMENTI CICLO DI VITA DI UN SISTEMA CONTROLLATO COSTO DEL SISTEMA CONTROLLATO DURANTE IL CICLO DI VITA

31 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 30 Alessandro De Carli Febbraio 2010 come lo spiega il committente come lo interpreta il capo progetto come lo progetta lanalista come lo progetta linformatico come lo progetta il fornitore come è documentato il progetto come è realizzato dallinstallatore come è stato fatturato al cliente come è stata effettata la manutenzione ECCO COSA VOLEVA IL COMMITTENTE UNA DELLE PRINCIPALI CAUSE DI FALLIMENTO DI UN PROGETTO È LA SCARSA DEFINIZIONE E COMPRENSIONE DELLO SCOPO

32 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 31 Alessandro De Carli Febbraio 2010 MODALITÀ DI CONTROLLO STRUTTURA DI UN SISTEMA CONTROLLATO SISTEMA DA CONTROLLARESTRUMENTAZIONE SISTEMA DINAMICO COMPLES- SO A PIÙ VARIABILI DI INGRESS0 E PIÙ VARIABILI DI USCITA ATTUATORI DISPOSITIVI DI MISURA RETE DI COMUNICAZIONE MODULI DI INPUT/OUTPUT SOFTAWARE DI CONNESSIONE DELLA STRUMENTAZIONE SOFTWARE DI CONFIGURAZIONE DELLA RETE ALGORITMI DI CONTROLLO DISPOSITIVI DI ELABORAZIONE SISTEMI OPERATIVI IN TEMPO REALE INTERFACCIA UOMO-MACCHINA ASSEGNATO DA SCEGLIERE

33 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 32 Alessandro De Carli Febbraio 2010 IMPIANTI DI PRODUZIONE FORNITORI DELLA STRUMENTAZIONE RICHIESTE DEL MERCATO INNOVAZIONI TECNOLOGICHE SVILUPPO DELLE INNOVAZIONI SVILUPPO DI NUOVI PRODOTTI CARATTERISTICHE DEL NUOVO PRODOTTO MODALITÀ DI PRODUZIONE REALIZZAZIONE DI PROTOTIPI INVESTIMENTI REALIZZAZIONE MESSA IN PRODUZIONE PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI PROGETTAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO REALIZZAZIONE DEL SISTEMA DI CONTROLLO VERIFICHE DI VALIDITÀ DEL PRODOTTO REALIZZAZIONE DEL SISTEMA DI CONTROLLO VERIFICHE DI VALIDITÀ DEL PRODOTTO MESSA IN PRODUZIONE FORNITORI DELLA STRUMENTAZIONE

34 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 33 Alessandro De Carli Febbraio 2010 REQUISITI FUNZIONALI REQUISITI FUNZIONALI REQUISITI NON FUNZIONALI DURANTE LA PROGETTAZIONE 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 DEFINIZIONE DEI REQUISITI

35 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 34 Alessandro De Carli Febbraio 2010 DEFINIZIONE DELLE FINALITÀ DEL SISTEMA CONTROLLATO DEFINIZIONE DELLE FUNZIONALITÀ E DELLE SPECIFICHE PROGETTAZIONE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE SCELTA DEI DISPOSITIVI DIMISURA, DEGLI ATTUATORI, DELLA RETE DI COMUNICAZIONE INTERFACCIA OPERATORE PROGETTAZIONE DELLE MODALITÀ DI FUNZIONAMANTO ISTALLAZIONE DELLA STRUMANTAZIONE PROGETTAZIONE DELLE MODALITÀ DI INTERVENTO IMPLEMENTAZIONE SUI DISPOSITIVI DI ELABORAZIONE INTEGRAZIONE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE CON LE MODALITÀ DI CONTROLLO PROGETTAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONDUZIONE PROGETTAZIONE DELLE MODALITÀ DI GESTIONE PROGETTAZIONE DELLE MODALITÀ DI MANUTENZIONE VERIFICHE DI VALIDITÀ DELLA SCELTE PROGETTUALI PROGETTAZIONE DELLINTERFACCIA UOMA-MACCHINA

36 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 35 Alessandro De Carli Febbraio 2010 MINICORSO DI PRESENTAZIONE DELLINGEGNERIA DELLAUTOMAZIONE FONDAMENTI DI MODELLISTICA

37 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 36 Alessandro De Carli Febbraio 2010 MODELLAZIONE PROCEDURA PER LA RAPPRESENTAZIONE DI UN FENOMENTO, DI UN EVENTO, DI UNA REALTÀ CONCRETA O ASTRATTA MEDIANTE UN MODELLO verbale concisa descrizione verbale degli aspetti salienti dellelemento in esame strutturale descrizione degli elementi che compongono lelemento in esame formale rappresentazione formale di conoscenze relative dellelemento in esame finalizzata alla comprensione, interpretazione, previsione del suo comportamento fisico rappresentazione di alcuni aspetti di interesse dellelemento in esame tramite un oggetto fisico di complessità limitata comportamentale descrizione del comportamento e degli interventi sullelemento in esame funzionale descrizione accurata delle attività e delle prestazioni VERBALEFISICO COMPORTAMENTALE FUNZIONALE STRUTTURALE FORMALE

38 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 37 Alessandro De Carli Febbraio 2010 Nellambito della AUTOMAZIONE INDUSTRIALE di particolare rilevanza sono il modello strutturale, il modello funzionale e il modello comportamentale. Affinché un modello possa risultare valido è opportuno che sia: affidabile facilmente giustificabile facilmente comprensibile eseguibile con un programma di calcolo di limitata complessità. MODELLO CONCETTUALE MODELLO FUNZIONALE descrizione puntuale delle attività e delle prestazioni MODELLO COMPORTAMENTALE descrizione del comportamento e degli interventi sul sistema MODELLO FISICO MODELLO STRUTTURALE descrizione degli elementi che compongono un sistema e delle interazioni come è stato realizzato cosa fa il sistema in esame come può essere riutilizzato

39 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 38 Alessandro De Carli Febbraio 2010 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. STRUTTURA INDIVIDUAZIONE DELLE POSSIBILITÀ DI INTERVENTO INDIVIDUAZIONE DELLE MODALITÀ DI VERIFICA DEL RAGGIUMGIMENTO DELLE FINALITÀ DESIDERATE MODELLO COMPORTAMENTALE FORMULAZIONE DEL MODELLO CONNESSIONI CAUSA - EFFETTO NEL DOMINIO DEL TEMPO STATICO DINAMICO NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA

40 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 39 Alessandro De Carli Febbraio 2010 PROGETTAZIONE DI UNSISTEMA CONTROLLATO FINALITÀ - PRESTAZIONI - SPECIFICHE SISTEMA DA CONTROLLARE MODALITÀ DI CONTROLLO MODELLO DELLA MODALITÀ DI CONTROLLO MODELLO DEL SISTEMA CONTROLLATO VALIDAZIONE IN REALTÀ VIRTUALE REALIZZAZIONE DEL SISTEMA CONTROLLATO MODELLO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE CONNESSIONE CAUSA-EFFETTO

41 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 40 Alessandro De Carli Febbraio 2010 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 allinterno del sistema da controllare, indicate come variabili di stato. SISTEMA VARIABILI DI INGRESSO VARIABILI DI INTERVENTO DISTURBI VARIABILI DI USCITA VARIABILI DI STATO

42 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 41 Alessandro De Carli Febbraio 2010 SISTEMA IN ESAME FINALITÀ DEL MODELLO MODALITÀ DI FUNZIONAMENTO DA PRENDERE IN CONSIDERAZIONE PER LA FORMULAZIONE DEL MODELLO VARIABILI DI INTERESSE PER LA FORMULAZIONE DEL MODELLO AFFIDABILITÀ DEL MODELLO UTILIZZAZIONE DEL MODELLO FORMULAZIONE DEL MODELLO

43 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 42 Alessandro De Carli Febbraio 2010 Il modello ottenuto prendendo in considerazione solo il comportamento esterno senza conoscere la struttura del sistema sono detti modelli a scatola nera 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. VARIABILI DI INGRESSO VARIABILI DI USCITA MODELLO A SCATOLA NERA VARIABILI DI INGRESSO VARIABILI DI USCITA MODELLO A SCATOLA GRIGIA 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. VARIABILI DI INGRESSO VARIABILI DI USCITA MODELLO COMPLETO Dal modello completo possono essere ricavati gli altri modelli ma non il viceversa.

44 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 43 Alessandro De Carli Febbraio 2010 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 dellanalista 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 T passo di campionamento T 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

45 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 44 Alessandro De Carli Febbraio 2010 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 allinterno 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 variabile di uscita u1u1 y1y1 u2u2 y2y2 unun ynyn 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 landamento delle variabili di uscita e/o delle variabili di stato in funzione del valore delle condizioni iniziali, dellandamento delle variabili di ingresso e/o dei disturbi.

46 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 45 Alessandro De Carli Febbraio 2010 Anche i modelli dinamici possono essere di tipo parametrico e non parametrico. Nei modelli dinamici non parametrici il comportamento dinamico è caratterizzato dallandamento 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, lindagine sul comportamento dinamico di un sistema va effettuata variando lampiezza del gradino. Landamento 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, lindagine sul comportamento dinamico di un sistema va effettuata variando sia lampiezza sia la pulsazione della sinusoide di ingresso. Al variare della pulsazione si rileva che il rapporto fra lampiezza della sinusoide di uscita e lampiezza 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 landamento sia del rapporto fra le ampiezze delle sinusoidi di ingresso e di uscita sia lo sfasamento reciproco. Landamento del rapporto fra lampiezza della sinusoide di uscita e la sinusoide di ingresso e landamento dello sfasamento reciproco al variare della pulsazione vengono indicati come risposta armonica.

47 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 46 Alessandro De Carli Febbraio 2010 DETERMINAZIONE SPERIMENTALE DELLA RISPOSTA A GRADINO Landamento 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. Dallandamento della variabile di uscita si ricava la durata del transitorio, che risulta essere un parametro molto significativo. SISTEMA DINAMICO SOTTO PROVA tempo u(t ) 0 U y(t ) tempo 0 Y y(t ) 0 Y tempo y(t ) 0 Y tempo 0 Y RISPOSTA ARMONICA La risposta armonica può essere ricavata sperimentalmente applicando al sistema sotto prova una variabile di ingresso di tipo sinusoidale e registrando landamento della variabile di uscita, quando lescursione della sinusoide di uscita rimane di valore costante. Il campo di escursione della pulsazione va esteso in modo da ottenere che lescursione dellampiezza della sinusoide di uscita risulti significativa.

48 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 47 Alessandro De Carli Febbraio 2010 SISTEMA DINAMICO SOTTO PROVA DETERMINAZIONE SPERIMENTALE DELLA RISPOSTA ARMONICA u(t ) tempo 0 U -U tempo u(t ) 0 -Y( 1 ) Y( 1 ) tempo u(t ) 0 U -U tempo u(t ) 0 -Y( i ) Y( i ) M dB ( 1 ) = 20 log 10 Y( 1 ) U M dB ( i ) = 20 log 10 Y( i ) 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 modulo (dB) DIAGRAMMA DEI MODULI.1110 ( rad/sec ) fase (gradi) -90 DIAGRAMMA DELLE FASI

49 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 48 Alessandro De Carli Febbraio 2010 RISPOSTA A GRADINO RISPOSTA ARMONICA tempo (sec).5 1 y(t) Y Per ottenere una caratterizzazione significativa del comportamento dinamico di un sistema occorre rilevare sia la risposta a gradino sia la risposta armonica. Landamento 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 landamento del transitorio dopo gli istanti iniziali. Landamento della risposta armonica risulta particolarmente significativo per caratterizzare il comportamento del sistema negli istanti iniziali, ossia quando i fenomeni transitori sono più significativi modulo (dB).11 (rad/sec)

50 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 49 Alessandro De Carli Febbraio 2010 In numerosi sistemi complessi realizzati dalluomo, le finalità desiderate sono ottenute attivando secondo un ordine prestabilito i vari sottosistemi in modo da poter raggiungere le finalità e la prestazioni desiderate. Lattivazione dei singoli sottosistemi è effettuata in relazione al comportamento che devono avere dopo che sono esauriti gli inevitabili transitori collegati allavviamento e alla fermata. Ai fini del raggiungimento delle finalità desiderate linteresse dominante è pertanto quello collegato al funzionamento a regime permanente. Lattivazione 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. Lattivazione 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 lattivazione di ogni sottosistema. ATTIVAZIONE INIZIALE SOTTOSISTEMA n SOTTOSISTEMA n+1 DECISIONE n-1DECISIONE nDECISIONE n+1

51 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 50 Alessandro De Carli Febbraio 2010 MINICORSO DI PRESENTAZIONE DELLINGEGNERIA DELLAUTOMAZIONE ORGANIZZAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO

52 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 51 Alessandro De Carli Febbraio 2010 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 allazione 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.

53 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 52 Alessandro De Carli Febbraio 2010 FUNZIONALITÀ PRESTAZIONI SPECIFICHE ATTIVITÀ RISULTATI ELENCO DETTAGLIATO SCHEMATICO QUALITATIVO DEI RISULTATI FINALITÀ

54 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 53 Alessandro De Carli Febbraio 2010 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 allindividuazione 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. 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.

55 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 54 Alessandro De Carli Febbraio 2010 SISTEMA DI CONTROLLO SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI DI COMANDO DEGLI ATTUATORI VARIABILI CONTROLLATE VARIABILI INTERNE SENSORI ATTUATORI RETE DI COMUNICAZIONE AZIONE DI CONTROLLO DISTURBI ATTIVAZIONE DECISIONE EVENTI IL RUOLO DELLOPERATORE PER RENDERE OPERATIVO IL CONTROLLO DI UN SISTEMA

56 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 55 Alessandro De Carli Febbraio 2010 SISTEMA CONTROLLATO SISTEMA DI CONTROLLO AZIONI DI INTERVENTO VALUTAZIONE DEGLI EFFETTI DELLE AZIONI DI INTERVENTO SISTEMA DA CONTROLLARE SISTEMA DA SOTTOPORRE ALLAZIONE DI CONTROLLO STRUMENTAZIONE RETE DI COMUNICAZIONE MODALITÀ DI CONTROLLO SCHEMA FUNZIONALE DI UN SISTEMA CONTROLLATO AZIONI DI CONOSCENZA

57 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 56 Alessandro De Carli Febbraio 2010 SCELTO DAL PROGETTISTA SCELTO DAL COMMITTENTE ASSEGNATO FINALITÀ DESIDERATE VERIFICA DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ E DELLE PRESTAZIONI DESIDERATE MODALITÀ DI INTERVENTO VALUTAZIONE DEL RISULTATO VARIABILI DI COMANDO SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI DI FORZAMENTO DISTURBI VARIABILI CONTROLLATE STRUTTURA DI UN SISTEMA CONTROLLATO

58 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 57 Alessandro De Carli Febbraio 2010 DISPOSITIVO DI ELABORAZIONE CONTROLLO A CATENA APERTA VARIABILE CONTROLLATA VARIABILE DI COMANDO DELLATTUATORE DISTURBI ATTUATORE E SISTEMA DA CONTROLLARE PRESTAZIONI DESIDERATE CONTROLLO A CATENA CHIUSA ANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA DISPOSITIVO DI ELABORAZIONE DISPOSITIVO DI MISURA MODALITÀ DI CONTROLLO VARIABILE CONTROLLATA VARIABILE DI COMANDO DELLATTUATORE ATTUATORE E SISTEMA DA CONTROLLARE DISTURBI DISPOSITIVO DI MISURA DAL CONTROLLO A CATENA APERTA AL CONTROLLO A CATENA CHIUSA

59 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 58 Alessandro De Carli Febbraio 2010 MODALITÀ DI CONTROLLO APPROCCIO EMPIRICO 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 lesperienza e lintelligenza degli operatori esperti CARATTERIZZAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO APPROCCIO SISTEMISTICO

60 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 59 Alessandro De Carli Febbraio 2010 SCELTO DAL PROGETTISTA SCELTO DAL COMMITTENTE ASSEGNATO FINALITÀ DESIDERATE VERIFICA DEL RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ E DELLE PRESTAZIONI DESIDERATE MODALITÀ DI INTERVENTO VALUTAZIONE DEL RISULTATO VARIABILI DI COMANDO SISTEMA DA CONTROLLARE VARIABILI DI FORZAMENTO DISTURBI VARIABILI CONTROLLATE STRUTTURA DI UN SISTEMA CONTROLLATO

61 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 60 Alessandro De Carli Febbraio 2010 PRESTAZIONI MODALITÀ DI CONTROLLO APPROCCIO EMPIRICO BASATO SOSTANZIALMENTE SULLA INTUIZIONE E SULLA PRATICA AUTOMAZIONE DA DILETTANTE AUTOMAZIONE DA PROFESSIONISTA QUELLE CHE SI RIESCONO AD OTTENERE APPROCCI ALLA PROGETTAZIONE, ALLA RELIZZAZIONE E ALLA CONDUZIONE DI UN SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO APPROCCIO SISTEMISTICO BASATO SU PROCEDURE BEN DEFINITE E SULLA ESPERIENZA QUELLE CHE SI DESIDERA AD OTTENERE

62 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 61 Alessandro De Carli Febbraio 2010 PRESTAZIONI MODALITÀ DI CONTROLLO APPROCCIO EMPIRICO APPROCCIO SISTEMISTICO VENGONO ACCETTATE PASSIVAMENTE LE PRESTAZIONI CHE POSSONO ESSERE OTTENENUTE PURCHÉ IL SISTEMA CONTROLLATO SIA IN GRADO DI FUNZIONARE CON LA FUNZIONALITÀ DESIDERATA - 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 - VIENE ISTALLATA LA STRUMENTAZIONE CONVENZIONALE - VIENE SCELTA UNA STRUTTURA CONVENZIONALE; VIENE VERIFICATO CHE SIANO STATE RAGGIUNTE LE PRESTAZIONI DESIDERATE ALTRIMENTI VIENE RIPETUTA LA PROCEDURA CON GLI AGGIUSTAMENTI DEL CASO - VENGONO PROGETTATE LE LEGGI DI CONTROLLO - VIENE SCELTA E ISTALLATA LA STRUMENTAZIONE - 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; - VIENE SCELTA LA STRUTTURA; - VENGONO FISSATE LE PRESTAZIONI; - VENGONO SCELTE LE MODALITÀ DI CONTROLLO;

63 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 62 Alessandro De Carli Febbraio 2010 AUTOMAZIONE INDUSTRIALE STRUMENTAZIONE RETI DI COMUNICAZIONE STRUTTURA DEL SISTEMA DI CONTROLLO MODALITÀ DI INTERVENTO BASSE PRESTAZIONI EMPIRICHE RICOPIANO LA CAPACITÀ DI INTERVENTO DI UN OPERATORE ESPERTO ELEVATE PRESTAZIONI EVOLUTE CONSENTONO DI SUPERARE LA QUALITÀ DELLE PRESTAZIONI OTTENIBILI APPLICANDO MODALITÀ EMPIRICHE SISTEMA DA COTROLLARE

64 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 63 Alessandro De Carli Febbraio 2010 MINICORSO DI PRESENTAZIONE DELLINGEGNERIA DELLAUTOMAZIONE MODALITÀ FONDAMENTALI DI CONTROLLO

65 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 64 Alessandro De Carli Febbraio 2010 STRUTTURA DEL SISTEMA DA CONTROLLARE STRUMENTAZIONE MODALITÀ DI CONTROLLO SISTEMA DA CONTROLLARE FINALITÀ DESIDERATA PRODUTTIVITÀ PRESTAZIONI FUNZIONALITÀ IMPIANTISTA PROCESSISTA CONTROLLISTA PROFITTO PROGETTISTI DEL SISTEMA DA CONTROLLARE PROFESSIONALITÀ NECESSARIE PER LA PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA CONTROLLATO PROGETTISTI DEL SISTEMA DI CONTROLLO

66 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 65 Alessandro De Carli Febbraio 2010 SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO UNITÀ PRODUTTIVA IMPIANTO APPARATO DISPOSITIVO RAPPRESENTAZIONE AD ALBERO DELLA STRUTTURA DI UN SISTEMA COMPLESSO ELEMENTO SINGOLO ELEMENTO SINGOLO ELEMENTO SINGOLO

67 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 66 Alessandro De Carli Febbraio 2010 STRUTTURA GERARCHICA DI UN SISTEMA CONTROLLATO COORDINAMENTO CONTROLLO DEGLI ELEMENTI SINGOLI CONDUZIONE GESTIONE DISPOSITIVI SINGOLI CONTROLLATI SINGOLARMENTE OTTIMIZZAZIONE DELLA FEDELTÀ DI RISPOSTA OTTIMIZZAZIONE DELLA FUNZIONALITÀ OTTIMIZZAZIONE DELLA PRODUZIONE OTTIMIZZAZIONE DELLA CONDUZIONE INSIEMI DEGLI ELEMENTI SINGOLI CHE REALIZZANO UN APPARATO INSIEMI DI APPARATI CHE REALIZZANO UN IMPIANTO INSIEME DEGLI IMPIANTI CHE REALIZZANO UNA UNITÀ PRODUTTIVA FINALITÀ DEL CONTROLLO REALIZZAZIONE DEL SISTEMA CONTROLLATO INIZIALIZZAZIONE VERIFICA DI APPLICABILITÀ DELLE AZIONI DI CONTROLLO SENSORI E DISPOSITIVI DI ELABORAZIONE

68 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 67 Alessandro De Carli Febbraio 2010 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, lalimentazione della energia elettrica, dellacqua, 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 lefficienza del sistema di produzione o infine la sicurezza delle maestranze e dellambiente; le apparecchiature e le procedure che consentono di realizzare linterfaccia uomo-macchina visualizzando le condizioni operative degli elementi singoli, degli apparati, degli impianti e dellintero 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.

69 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 68 Alessandro De Carli Febbraio 2010 ATTIVAZIONE CONTROLLO DEGLI ELEMENTI SINGOLI COORDINAMENTO CONDUZIONE GESTIONE STRUTTURA DI UN IMPIANTO DI PRODUZIONE SERVIZI AUSILIARI INTERFACCIA UOMO MACCHINA DIAGNOSI DEI GUASTI RETI DÌ COMUNICAZIONE

70 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 69 Alessandro De Carli Febbraio 2010 STRUTTURA DI UN IMPIANTO DI PRODUZIONE COORDINAMENTO CONTROLLO DEGLI ELEMENTI SINGOLI CONDUZIONE GESTIONE INIZIALIZZAZIONE INTERFACCIA UOMO-MACCHINA RETI DI COMUNICAZIONEDIAGNOSI GUASTI SERVIZI AUSILIARI

71 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 70 Alessandro De Carli Febbraio 2010 TEMPORIZZAZIONE, SEQUENZIALIZZAZIONE E SCELTA DELLE STRATEGIE DI INTERVENTO ASSEGNAZIONE DELLANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE DI COMANDO 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 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 ASSEGNAZIONE DELLANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE DI INTERVENTO MISURA DELLE VARIABILI CONTROLLATE, DELLE VARIABILI INTERNE E DELLE VARIABILI ESTERNE OBIETTIVI DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO VERIFICA CHE SUSSISTANO LE CONDIZIONI PER IL CORRETTO FUNZIONAMENTO DEI SISTEMI CONTROLLATI A LIVELLO DI CAMPO CONDUZIONE DEGLI IMPIANTI COORDINAMENTO GESTIONE DEL SISTEMA DI PRODUZIONE CONTROLLO LOCALE INIZIALIZZAZIONE

72 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 71 Alessandro De Carli Febbraio 2010 SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO VARIABILI DI COMANDO VARIABILI DI CONTROLLO VARIABILI DI GESTIONE PRESTAZIONI VARIABILI CONTROLLATE STRUMENTAZIONE RETI DI COMUNICAZIONE MODALITÀ DI CONTROLLO GESTIONE MODALITÀ DI CONDUZIONE, GESTIONE ED ESERCIZIO CONDUZIONE DEGLI IMPIANTI VARIABILI DI CONDUZIONE IMPIANTI SISTEMA DI CONTROLLO GESTIONE DEL SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO APPARATI ELEMENTI SINGOLI CONTROLLO COORDINAMENTO AZIONI DI CONTROLLO SUI SINGOLI ELEMENTI VERIFICA DI APPLICABILITÀ DELLE AZIONI DI CONTROLLO

73 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 72 Alessandro De Carli Febbraio 2010 GESTIONE CONDUZIONE COORDINAMENTO CAMPO ELEMENTO SINGOLO MODALITÀ DI CONTROLLO MODALITÀ DI CONTROLLO DEGLI ELEMENTI SINGOLI La finalità delle modalità di controllo degli elementi singolo è quella di ottenere che il comportamento dellelemento 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. ATTUATORE ALIMENTAZIONE PRIMARIA ELEMENTO SINGOLO VARIABILI DI INGRESSO VARIABILI INTERNE VARIABILE DI COMANDO VARIABILE CONTROLLATA PARAMETRI OPERATIVI STRUTTURA DEL SISTEMA DI CONTROLLO DI UN ELEMENTO SINGOLO

74 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 73 Alessandro De Carli Febbraio 2010 VARIABILE DI COMANDO ELEMENTO SINGOLO VARIABILE CONTROLLATA DISTURBI PREVEDIBILI DISTURBI CASUALI DISTURBI STRUTTURALI Per effettuare la scelta della modalità di controllo più opportuna, occorre che siano definite: la variabile di comando; la variabile controllata; lorigine e lentità 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 dellelemento in esame per gli aspetti che interessano la corretta applicazione della modalità di controllo. ELEMENTO SINGOLO CONTROLLATO VARIABILE DI COMANDO VARIABILE CONTROLLATA tempo 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.

75 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 74 Alessandro De Carli Febbraio 2010 VALUTAZIONE DELLE PRESTAZIONI STATICHE DELLELEMENTO CONTROLLATO La valutazione delle prestazioni statiche dellelemento 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 Lentità dello scostamento, ossia dellerrore, può essere: finito nullo andamento a rampa lineare della variabile di comando. Lentità dello scostamento, ossia dellerrore, può essere: infinito finito nullo tempo Per valutare le prestazioni dellelemento controllato converrà fare riferimento ad un disturbo di tipo a gradino applicato direttamente sulla variabile controllata. VARIABILE CONTROLLATA ELEMENTO CONTROLLATO VARIABILE DI COMANDO tempo DISTURBO ANDAMENTO A REGIME DELLA VARIABILE CONTROLLATA valore nominale

76 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 75 Alessandro De Carli Febbraio 2010 RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ DESIDERATE SISTEMA COMPLESSO oppure ELEMENTO SINGOLO VARIABILE DI INGRESSO DELLATTUATORE ATTUATORE FINALITÀ DESIDERATE DISPOSITIVO DI CONTROLLO OPERATORE CONTROLLO A CATENA APERTA DA OPERATORE O DA DISPOSITIVO SISTEMA A CONTROREAZIONE CON AZIONI DI INTERVENTO DA OPERATORE FINALITÀ DESIDERARE OPERATORE RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ DESIDERATE ELEMENTO SINGOLO ATTUATORE VARIABILE DI INGRESSO DELLATTUATORE MISURA DELLE CONDIZIONI OPERATIVE AZIONI DI INTERVENTO A CATENA APERTA MODALITÀ DI INTERVENTO DELLOPERATORE A CONTROREAZIONE

77 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 76 Alessandro De Carli Febbraio 2010 CONTROLLO A CONTROREAZIONE DA DISPOSITIVO MISURA DELLA VARIABILE COMPROLLATA + - ANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA y*(t) ELEMENTO SINGOLO ATTUATORE u(t) VARIABILE CONTROLLATA y*t) MODALITÀ DI INTERVENTO ATTUATORE ANDAMENTO DELLA VARIABILE CONTROLLATA VARIABILE DI ERRORE ON - OFF DI TIPO CONTINUO DI TIPO CONTINUO SENZA OSCILLAZIONE SOVRAPPOSTA DI TIPO CONTINUO ON - OFF DI TIPO CONTINUO CON OSCILLAZIONE SOVRAPPOSTA DI TIPO CONTINUO MODALITÀ DI INTERVENTO DA DISPOSITIVO e(t) VARIABILE DI INGRESSO DELLATTUATORE mt) VARIABILE DI ERRORE

78 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 77 Alessandro De Carli Febbraio 2010 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 APPLICAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO CONDUZIONE DEGLI IMPIANTI COORDINAMENTO GESTIONE DEL SISTEMA DI PRODUZIONE CONTROLLO LOCALE INIZIALIZZAZIONE 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 DI TIPO A CATENA APERTA CON AZIONI DI INTERVENTO DA DISPOSITIVO PROGRAMMATO oppure DA OPERATORE MODALITÀ DI CONTROLLO DI TIPO A CONTROREAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO CON AZIONI DI INTERVENTO DA DISPOSITIVO PROGRAMMATO DI TIPO A CONTROREAZIONE CON AZIONI DI INTERVENTO DA DISPOSITIVO PROGRAMMATO MODALITÀ DI CONTROLLO DI ELEMENTI SINGOLI

79 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 78 Alessandro De Carli Febbraio 2010 ON/OFF VARIABILE CONTROLLATA MINORE DEL VALORE DESIDERATO ATTUATORE IN ON VARIABILE CONTROLLATA MAGGIORE DEL VALORE DESIDERATO ATTUATORE IN OFF DI TIPO CONTINUO VARIABILE CONTROLLATA LONTANA DAL VALORE DESIDERATO AZIONE DI CONTROLLO PROPORZIONALE ALLA DIFFERENZA FRA IL VALORE DESIDERATO E IL VALORE ISTANTANEO DELLA VARIABILE CONTROLLATA VARIABILE CONTROLLATA PROSSIMA AL VALORE DESIDERATO AZIONE DI CONTROLLO PROPORZIONALE ALLINTEGRALE DELLA DIFFERENZA FRA IL VALORE DESIDERATO E IL VALORE ISTANTANEO DELLA VARIABILE CONTROLLATA PARZIALE MIGLIORAMENTO DEL COMPORTAMENTO TRANSITORIO AZIONE DI CONTROLLO PROPORZIONALE ALLA DERIVATA DELLA DIFFERENZA FRA IL VALORE DESIDERATO E IL VALORE ISTANTANEO DELLA VARIABILE CONTROLLATA AZIONE DI CONTROLLO CONDIZIONE DI FUNZIONAMENTO ATTUATORE

80 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 79 Alessandro De Carli Febbraio 2010 VARIABILE DI GESTIONE DAGLI OPERATORI VARIABILI DI CODUZIONE DAGLI OPERATORI DALLOPERATORE VARIABILI DI COMANDO DAI DISPOSITIVI PER LA ELABORAZIONE DELLE MODALITÀ DI COORDINAMENTO DALLOPERATORE E DAI SENSORI DISPOSITIVI PER LA ELABORAZIONE DELLE PROCEDURE DI INIZIALIZZAZIONE ANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA DAI DISPOSITIVI DI ELABORAZIONE DELLE MODALITÀ DI INTERVENTO VARIABILI DI INGRESSO AGLI ATTUATORI COLLEGATI AGLI ELEMENTI SINGOLI

81 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 80 Alessandro De Carli Febbraio 2010 MINICORSO DI PRESENTAZIONE DELLINGEGNERIA DELLAUTOMAZIONE STRUMENTAZIONE - DISPOSITIVI DI MISURA

82 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 81 Alessandro De Carli Febbraio 2010 STRUMENTAZIONE DISPOSITIVI DI MISURA ATTUATORI RETI DI COMUNICAZIONE - DI CAMPO CON USCITA - ON/OFF - ANALOGICA - DIGITALIZZATA - DIGITALE - SMART CON USCITE DIGITALI - INTELLIGENTI CON USCITE DIGITALI - ATTUATORI - ON/OFF - MOTO CONTINUO - MOTO INCREMENTALE - AZIONAMENTI - ELETTRICI - IDRAULICI - PNEUMATICI - SUPPORTO FISICO - ARIA IN PRESSIONE - TENSIONE CONTINUA - TENSIONE MODULATA - CORRENTE CONTINUA - INFORMAZIONI - VALORE ON/OFF - VALORE ANALOGICO - VALORE DIGITALIZZATO - PROTOCOLLI

83 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 82 Alessandro De Carli Febbraio 2010 STRUMENTAZIONE INDUSTRIALE DI MISURA INDUSTRIA DI PROCESSO RETI DI DISTRIBUZIONE STRUMENTAZIONE PER LINDUSTRIA 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 DISPOSITIVI DI MISURA STRUMENTAZIONE DA QUADRO E DA PANNELLO

84 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 83 Alessandro De Carli Febbraio 2010 HARDWARE SOFTWARE PER LA STRUMENTAZIONE SOFTWARE PER IL CONTROLLO MODALITÀ DI CONTROLLO STRUMENTAZIONE FLUSSO DI ENERGIA SISTEMA DA CONTROLLARE STRUTTURA DI UN SISTEMA CONTROLLATO INQUADRAMENTO DEI PROBLEMI EMERGENTI FLUSSO DI INFORMAZIONI ESPERIENZA MISURA DELLE CONDIZIONI AMBIENTALI DISPOSITIVI DI MISURA DECISIONI OBIETTIVI DEL CONTROLLO ATTUATORI AZIONI DI INTERVENTO

85 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 84 Alessandro De Carli Febbraio 2010 STRUMENTAZIONE HARDWARE DISPOSITIVI DI MISURA CONTROLLORI LOCALI ATTUATORI RETE DI COMUNICAZIONE SOFTWARE COLLEGAMENTO DEI VARI DISPOSITIVI TRAMITE LA RETE DI COMUNICAZIONE REALIZZAZIONE DEL QUADRO DI CONTROLLO SOFTWARE DI SUPERVISIONE COLLEGAMENTO ALLE PROCEDURE DI ESERCIZIO E DI PIANIFICAZIONE La strumentazione ha un ruolo di fondamentale importanza nella realizzazione del sistema di controllo che, collegato al sistema da controllare, rende operativa lAutomazione. La strumentazione comprende componenti hardware e programmi software come evidenziato nella seguente figura INTERFACCIA OPERATORE INTERFACCIA UOMO- MACCHINA

86 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 85 Alessandro De Carli Febbraio 2010 MODALITÀ DI INTERVENTO ATTUATORE SISTEMA DA CONTROLLARE DISPOSITIVO DI MISURA ANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE CONTROLLATA VARIABILE CONTROLLATA VARIABILE DI COMANDO VARIABILE DI FORZAMENTO DISTURBI ELEMENTI HARDWARE SISTEMA DA CONTROLLARE 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 MODALITÀ DI INTERVENTO HARDWARE INFORMATICO SOFTWARE PER IL CONTROLLO DISPOSITIVO DI MISURA ATTUATORE INTERFACCIA COMUNICAZIONE INTERFACCIA CONTROLLO

87 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 86 Alessandro De Carli Febbraio 2010 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 LELEMENTO 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

88 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 87 Alessandro De Carli Febbraio 2010 ATTUATORI DISPOSITIVI DI MISURA - ELETTRICI - IDRAULICI - PNEUMATICI - LETTORI CODICI - SENSORI DI PROSSIMITÀ - SENSORI DI FINE CORSA - ANALIZZATORI DELLA VISIONE - SENSORI ON/OFF - TRASDUTTORI WORKSTATIONS SOFTWARE SPECIALISTICI PER LA CONDUZIONE E PER LA GESTIONE - ANALIZZATORI DI MATERIA - MISURATORI DI MATERIA - MISURATORI DI GRANDEZZE FISICHE INTERFACCIA OPERATORE DISPOSITIVI DI ELABORAZIONE - P L C - D C S

89 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 88 Alessandro De Carli Febbraio 2010 INQUADRAMENTO DELLA STRUMENTAZIONE DISPOSITIVI DI MISURA ATTUATORI RETI DI COMUNICAZIONE 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

90 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 89 Alessandro De Carli Febbraio 2010 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

91 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 90 Alessandro De Carli Febbraio 2010 FILTRO PASSA-BASSO TRASDUTTORE AMPLIFICATORE SENSORE GRANDEZZA DA MISURARE SCHEMA FUNZIONALE DI UN DISPOSITIVO DI MISURA CAMPIONAMENTO E TENUTA MICRO CALCOLATORE CONVERTITORE A/D RETE DI COMUNICAZIONE DISPOSITIVO DI AMPLIFICAZIONE ED ELABORAZIONE MECCANICO O ELETTRONICO SENSORE PRIMARIO GRANDEZZA DA MISURARE INERFACCIA PER LADATTAMENTO ALLA RETE DI COMUNICAZIONE RETE DI COMUNICAZIONE

92 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 91 Alessandro De Carli Febbraio 2010 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 dellapparto su cui sono montati. Tali misure sono di ausilio per la conduzione dellapparato e consentono di gestire in anticipo situazioni anomale e di fornire informazioni da utilizzare per la manutenzione preventiva AMPLIFICATORE E CONVERTITORE A/D MICROPROCESSORE ELABORAZIONE DIGITALE SENSORE PRIMARIO GRANDEZZA CHE CARATTERIZZA LA VARIABILE CONTROLLATA SENSORI SECONDARI GRANDEZZE CHE INFLUENZANO IL VALORE DELLA VARIABILE CONTROLLATA INERFACCIA PER LADATTAMENTO ALLA RETE DI COMUNICAZIONE RETE DI COMUNICAZIONE DIGITALE

93 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 92 Alessandro De Carli Febbraio 2010 P L C PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER P I D REGOLATORI SOFTWARE DI SUPERVISIONE R T U REAL TERMINAL UNIT DISPOSITIVI E SOFTWARE DI CONTROLLO S C A D A SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION STRUMENTAZIONE DI LABORATORIO P A S PROCESS AUTOMATION SYSTEMS CONTROLLO PER LINDUSTRIA MANIFATTURIERA P L C PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER C N C CONTROLLO NUMERICO COMPUTERIZZATO D C S DISTRIBUTED CONTROL SYSTEMS APPARECCHIATURE DI PROVA IN LINEA E FUORI LINEA

94 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 93 Alessandro De Carli Febbraio 2010 MINICORSO DI PRESENTAZIONE DELLINGEGNERIA DELLAUTOMAZIONE STRUMENTAZIONE- ATTUATORI E RETI DI COMUNICAZIONE

95 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 94 Alessandro De Carli Febbraio 2010 In un attuatore si distinguono tre parti: la prima in grado di stabilire lentità dellenergia prelevata sulla base del valore del valore ottenuto dalla elaborazione dellentità della azione di intervento; la seconda in grado di intervenire sulla energia prelevata dalla sorgente primaria; la terza in grado di trasformare lenergia prelevata nellenergia necessaria per ottenere levoluzione 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. Lenergia fornita al sistema da controllare può essere di tipo fluidico, termico, elettrico, meccanico. Le prestazioni dellattuatore condizionano sia le prestazioni ottenibili dallelemento 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. DALLENTITÀ DELLAZIONE DI INTERVENTO ALLA QUANTÀ DELLEENERGIA PREVEVATA ENTITÀ DELLA AZIONE DI INTERVENTO ELEMTENTO DA CONTROLLARE SCHEMA FUNZIONALE DI UN ATTUATORE DISPOSITIVO PER IL PRELIEVO DELLA ENERGIA PRIMRIA ALIMENTAZIONE PRIMARIA TRASFORMAZIONE DELLENERGIA PRELEVATA NELLENERGIA UTILE PER LEVOLUZIONE DELLELEMENTO DA CONTROLLARE

96 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 95 Alessandro De Carli Febbraio 2010 ATTUATORI ENERGIA ELETTRICA ENERGIA FLUIDICA ENERGIA CHIMICA ENERGIA TERMICA IDRAULICI PNEUMATICI RELÈ MOTORI A SEMI CONDUTTORI MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA ESPANSIONE DEFORMAZIONE ESPLOSIONE ELETTROLISI PANORAMICA SUGLI ATTUATORI

97 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 96 Alessandro De Carli Febbraio 2010 ATTUATORE –DISPOSITIVO UTILIZZATO PER LA TRASFORMAZIONE DI UNA VARIABILE DI COMANDO IN UNA AZIONE DI INTERVENTO SULLELEMENTO 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 DELLELEMENTO DA CONTROLLARE ATTUATORI IDRAULICI MOTORI IDRAULICI ATTUATORI PNEUMATICI MOTORI PNEUMATICI PIEZOELETTRICI MAGNETOSTRITTIVI ELETTROCHIMICI BIMETALLICI METALLI A MEMORIA DI FORMA ATTUATORI ELETTROMECCANICI ATTUATORI AD ENERGIA FLUIDICA ATTUATORI NON CONVENZIONALI PANORAMICA SUI VARI TIPI DI ATTUATORE TELERUTTORI ELETTROMAGNETI MOTORI A FLUSSO IMPRESSO MOTORI A FLUSSO INDOTTO MOTORI A RILUTTANZA MOTORI A PASSO MOTO ROTATORIO MOTO LINEARE ATTUATORI DI FORZA MOTO LINEARE MOTO ROTATORIO

98 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 97 Alessandro De Carli Febbraio 2010 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 INFORMAZIONI NECESSARIE PER LA CARATTERIZZAZIONE DI UN ATTUATORE

99 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 98 Alessandro De Carli Febbraio 2010 ALIMENTAZIONE PRIMARIA SEGNALI DI COMANDO DELLAZIONAMENTO SCHEMA STRUTTURALE DI UN AZIONAMENTO RETE MONOFASE O TRIFASE CONVERTITORE AC/DC FILTRO DI LIVELLA- MENTO DELLA TEN- SIONE IN CONTINUA DISSIPATORE DELLA ENERGIA DI RECUPERO MOTORE DISPOSITIVO DI ALIMENTAZIONE DEL MOTORE DISPOSITIVO DI COMANDO DEL LAZIONAMENTO CONVERTITORE DC/AC oppure DC/DC DISPOSITIVO DI COMANDO DEL MOTORE AZIONAMENTO

100 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 99 Alessandro De Carli Febbraio 2010 ATTUATORI RETE TRIFASE MOTORE ASINCRONO POMPASERBATOIO ALIMENTAZIONE PRIMARIA ATTUATORE LINEARE CARICO SEGNALE DI COMANDO DELLA VALVOLA MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA DISPOSITIVO DI COMANDO VALVOLA LINEARE ALIMENTAZIONE ELETTRICA AMPLIFICATORE ELETTROVALVOLA RETE DI ALIMENTAZIONE DI ARIA COMPRESSA SCHEMA STRUTTURALE DI UN ATTUATORE IDRAULICO O PNEUMATICO

101 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE Alessandro De Carli Febbraio 2010 AL SERBATOIO DALLA POMPA SPOSTAMENTO DELLO STELO V1V1 V2V2 DISPOSITIVO DI COMANDO DELLA VALVOLA ALLA CAMERA 1 DELLATTUATORE OTTURATORE MISURA DELLA POSIZIONE DELLO STELO ALLA CAMERA 2 DELLATTUATORE STRUTTURA DI UNA VALVOLA IDRAULICA

102 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE Alessandro De Carli Febbraio 2010 S T R U M E N T A Z I O N ES T R U M E N T A Z I O N ES T R U M E N T A Z I O N ES T R U M E N T A Z I O N E SUPERVISIONE CONDUZIONE GESTIONE PIANIFICAZIONE COORDINAMENTO COMPLESSITA DEL CONTROLLO DISPOSITIVI DI ELABORAZIONE WORKSTATION PERSONAL COMPUTERS D C S ORIZZONTE TEMPORALE MESI GIORNI ORE MINUTI SECONDI MILLI SECONDI VELOCITA DI ELABORAZIONE VOLUME DATI MEGABYTE KILOBYTE BYTE BIT

103 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE Alessandro De Carli Febbraio 2010 SEGNALI INFORMAZIONI MITTENTE DESTINATARIO UTILIZZAZIONECODIFICADECODIFICA RETE DI COMUNICAZIONE STRUTTURA DI UNA COMUNICAZIONE PER MEZZO DELLA RETE PNEUMATICA tempo TECNOLOGIA DOMINANTE ANALOGICA DIGITALE BUS DI CAMPO TECNOLOGIA DELLA RETE DI COMUNICAZIONE TIPOLOGIE DEI SISTEMI DI COMUNICAZIONE - PNEUMATICAPRESSIONE VARIABILE FRA 3 E 15 psi - SMARTANALOGICA IN CORRENTE CONTINUA CON SOVRAPPOSTA TRASMISSIONE DIGITALE SECONDO MODALITÀ DI TIPO PROPRIETARIO ( HART, INTERSOR, DXR 275) CORRENTE CONTINUA VARIABILE FRA 4 E 20 mA - ANALOGICA TRASMISSIONE DIGITALE SECONDO BUS DI CAMPO E PROTOCOLLI PREFISSATI ( PROPRIETARI OPPURE FISSATI DA NORME INTERNAZIONALI) - DIGITALE

104 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE Alessandro De Carli Febbraio 2010 PROBLEMI EMERGENTI NELLA COMUNICAZIONE Attualmente le comunicazioni sono di tipo digitale. La comunicazione digitale si basa su tre ingredienti fondamentali: 1)il software e le procedure che costituiscono il processo di comunicazione; 2)gli elaboratori (host): sistemi digitali che operano lo scambio di informazioni 3)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 ladeguamento 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

105 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE Alessandro De Carli Febbraio BITDAGLI 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 DELLANDAMENTO E FILTRAGGIO COLLEGAMENTI PUNTO-PUNTOCOLLEGAMENTI BASATI SU BUS DI CAMPO CONSISTENZA DEI DATI

106 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE Alessandro De Carli Febbraio 2010 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 WORKSTATION VISORI PROTOCOLLO ATTUATORI M DISPOSITIVI DI MISURA PROTOCOLLO DISPOSITIVI DI MISURA DISTRIBUTED COMPUTER SYSTEM LIVELLO AZIENDA TEMPO CICLO < 1000 ms PROTOCOLLO TCP/IP GESTIONE DELLSISTEMA DI PRODUZIONE COLLEGAMENTO AD INTERNET TEMPO CICLO < 10 ms LIVELLO ELEMENTI SINGOLI ATTUATORI M SENSORI RETE A LIVELLO DI ELEMENTI SINGOLI PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER

107 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE Alessandro De Carli Febbraio 2010 MINICORSO DI PRESENTAZIONE DELLINGEGNERIA DELLAUTOMAZIONE PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM INTERFACCIA UOMO - MACCHINA

108 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE Alessandro De Carli Febbraio 2010 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 nellambiente 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 LELABORAZIONE DEL PROGRAMMA DI ATTIVAZIONE AMBENTE IN CUI OPERA IL SISTEMA CONTROLLATO COMANDI RETE LOGICA oppure PLC VARIABILI DI ATTIVAZIONE

109 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE Alessandro De Carli Febbraio 2010 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 lapplicazione 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 lesecuzione 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.

110 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE Alessandro De Carli Febbraio 2010 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.

111 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE Alessandro De Carli Febbraio 2010 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. STRUTTURA DI UN PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER INDICATORI LED ALIMENTATORE ESPANSIONE DI MEMORIA MODULI INOUT/OUTPUT CPU INTERFACCIA OPERATORE BATTERIA TAMPONE CONNESSIONE RETE 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 V AC / V DC SISTEMA DI CONNESSIONE MECCANICA (GUIDA DIN PANNELLO, RACK, FRONTE QUADRO, PIASTRA …) CPU

112 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE Alessandro De Carli Febbraio 2010 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 laltra, procedendo dallalto 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 dellesecuzione di un programma deve essere inviato dallesterno. 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 lINSTRUCTION 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.

113 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE Alessandro De Carli Febbraio 2010 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 lazione 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 dellinterfaccia uomo-macchina

114 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE Alessandro De Carli Febbraio 2010 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: Linterfaccia 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.

115 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE Alessandro De Carli Febbraio 2010 CONDUZIONE DEGLI IMPIANTI COORDINAMENTO GESTIONE DEL SISTEMA DI PRODUZIONE CONTROLLO LOCALE INIZIALIZZAZIONE 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 R T U

116 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE Alessandro De Carli Febbraio 2010 ELABORAZIONE ALLARMI/EVENTI ELABORAZIONE CONTROLLI AUTOMATICI ELABORAZIONE COMANDI OPERATORE ELABORAZIONE DATI INTELLIGENZA TRATTAMENTO DATI BASE DI DATI DEL COMPORTAMENTO DEL SISTEMA CONTROLLATO INTERFACCIA DI COMUNICAZIONE CON GLI ATTUATORI E I DISPOSITI VI DISURA VARIABILI MISURATE VARIABILIDI COMANDO ESPERIENZA BASE DELLA CONOSCENZA DATA LOGGING INFRASTRUTTURA PER LA COMUNICAZIONE CON SISTEMI ESTERNI STRUTTURA DEL SISTEMA INFORMATIVO PER IL CONTROLLO DI UN SISTEMA COMPLESSO INTERFACCIA UOMO-MACCHINA

117 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE Alessandro De Carli Febbraio 2010 INTERFACCIA UOMO-MACCHINA aiuto alloperatore 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 CONDUZIONE DEGLI IMPIANTI COORDINAMENTO GESTIONE DEL SISTEMA DI PRODUZIONE CONTROLLO LOCALE INIZIALIZZAZIONE ELABORAZIONI DAI DATI ALLE INFORMAZIONI analisi statistiche sullandamento 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 PAGINE GRAFICHE

118 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE Alessandro De Carli Febbraio 2010 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 dellinterfaccia uomo-macchina. La realizzazione delle pagine grafiche può essere effettuata con lausilio 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 landamento 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. Nellarea operativa grafica è visualizzata linformazione dominante, mentre nelle altre aree informazioni secondarie utili per la conoscenza delle condizioni operative.

119 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE Alessandro De Carli Febbraio 2010 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 ELABORAZIONI DA EFFETTUARE PER REALIZZARE UN INTERFACCIA UOMO MACCHINA

120 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE Alessandro De Carli Febbraio 2010 RACCOLTA DEI DATI MISURA DI TUTTE LE VARIABILI DI INTERESSE PER IL SISTEMA CONTROLLATO COSTRUZIONE IN MEMORIA DI UNIMMAGINE DELLE GRANDEZZE FISICHE LA VALIDITÀ DELLIMMAGINE È LIMITATA TEMPORALMENTE LA DURATA DELLINTERVALLO 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 LINTERVENTO AUTOMATICO DEL CONTROLLO E/O DELLOPERATORE 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 DELLEVENTO PRIMARIO CHE HA SCATENATO LALLARME LOG TEMPORALE DEGLI EVENTI SISTEMI ESPERTI PER AIUTARE LOPERATORE NELLANALISI DEL GUASTO

121 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE Alessandro De Carli Febbraio 2010 ESEMPIO DI REALIZZAZIONE DI UN INTERFACCIA UOMO MACCHINA

122 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE Alessandro De Carli Febbraio 2010 ESEMPIO UNA PAGINA GRAFICA PER LA VISIONE DI UNA PARTE DELLIMPIANTO

123 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE Alessandro De Carli Febbraio 2010 ESEMPIO UNA PAGINA GRAFICA PER LA VISIONE DELLA STRUTTURA FUNZIONALI DI UN IMPIANTO

124 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE Alessandro De Carli Febbraio 2010 ESEMPIO DI UNA PAGINA GRAFICA CON l?ANDAMENTO IN TEMPO REALE DI ALCUNE VARIABILI

125 CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE Alessandro De Carli Febbraio 2010 ESEMPIO DI UNA PAGINA GRAFICA CON LELENCO IN TEMPO REALE DEGLI ALLARMI


Scaricare ppt "CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 1 1 Alessandro De Carli Febbraio 2010 MINICORSO DI PRESENTAZIONE DELLINGEGNERIA DELLAUTOMAZIONE PRESENTAZIONE DELLINGEGNERIA."

Presentazioni simili


Annunci Google