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LA STRUMENTAZIONE Prof. ALESSANDRO DE CARLI Dott. Ing. Vincenzo Suraci ANNO ACCADEMICO 2011-20012 Corso di AUTOMAZIONE 1 Dipartimento di Informatica e.

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1 LA STRUMENTAZIONE Prof. ALESSANDRO DE CARLI Dott. Ing. Vincenzo Suraci ANNO ACCADEMICO Corso di AUTOMAZIONE 1 Dipartimento di Informatica e Sistemistica

2 PROLOGO 2 STRUTTURA DEL NUCLEO TEMATICO: 1.CLASSIFICAZIONE DELLA STRUMENTAZIONE 2.IDENTIFICAZIONE DELLA STRUMENTAZIONE 3.BUSINESS DELLA STRUMENTAZIONE 4.COSTO DELLA STRUMENTAZIONE 5.TRASDUTTORI, ATTUATORI E SENSORI 6.DISPOSITIVI DI MISURA 7.GRANDEZZE MISURATE DAI DISPOSITIVI DI MISURA 8.STRUTTURA DEI DISPOSITIVI DI MISURA 9.TECNOLOGIE DI TRASMISSIONE

3 STRUMENTAZIONE HARDWARE DISPOSITIVI DI MISURA CONTROLLORI LOCALI ATTUATORI RETE DI COMUNICAZIONE SOFTWARE COLLEGAMENTO STRUMENTI COLLEGAMENTO AL QUADRO DI CON-TROLLO SUPERVISIONE SUDDIVISIONE DELLA STRUMENTAZIONE 3 COLLEGAMENTO ALLE PROCEDURE DI ESERCIZIO E DI PIANIFICAZIONE STRUMENTAZIONE

4 PROBLEMATICHE 4 CLASSIFICAZIONE DELLA STRUMENTAZIONE

5 LOCALI DISPOSITIVI DI MISURA SENSORI TRASDUTTORI ATTUATORI RELÈ VALVOLE DI REGOLAZIONE MOTORI RETE DI COMUNICAZIONE PUNTO-PUNTO BUS DI CAMPO DISPOSITIVI DI ELABORAZIONE CENTRALIZZATI DISTRIBUITI CLASSIFICAZIONE DELLA STRUMENTAZIONE 5 STRUMENTAZIONE

6 DISPOSITIVI DI MISURA ATTUATORI RETI DI COMUNICAZIONE - DI CAMPO CON USCITA - ON/OFF (sensori) - ANALOGICA (4-20 mA) - DIGITALIZZATA (intrins. analog.) - DIGITALE (intrins. digit) - SMART CON USCITE DIGITALI (valore + info addizionali) - INTELLIGENTI CON USCITE DIGITALI (elaborazione delle misure) - ATTUATORI - ON/OFF - MOTO CONTINUO Lineare Rotativo Alternativo - MOTO INCREMENTALE Passo-Passo - AZIONAMENTI - ELETTRICI - IDRAULICI - PNEUMATICI - SUPPORTO FISICO - ARIA IN PRESSIONE - TENSIONE CONTINUA (pericolo scintillazione) - TENSIONE MODULATA - CORRENTE CONTINUA - INFORMAZIONI - VALORE ON/OFF - VALORE ANALOGICO - VALORE DIGITALIZZATO - PROTOCOLLI CLASSIFICAZIONE DELLA STRUMENTAZIONE 6 STRUMENTAZIONE

7 STRUMENTAZIONE INDUSTRIALE DI MISURA STRUMENTAZIONE DI PROCESSO RETI DI DISTRIBUZIONE STRUMENTAZIONE PER LINDUSTRIA MANIFATTURIERA STRUMENTAZIONE CINEMATICA (Posizione, Velocità, Accelerazione, Forza, assoluta o relative) SENSORI ON-OFF TRASDUTTORI CORRENTE - TENSIONE - POTENZA LETTORI CODICI A BARRE SISTEMI DI VISIONE (per verifica e per misura) STRUMENTAZIONE DI ANALISI GAS E LIQUIDI MISURA PARAMETRI CHIMICI E FISICI ANALISI COMPOSIZIONE CHIMICA DISPOSITIVI DI MISURA STRUMENTAZIONE DA QUADRO E DA PANNELLO CLASSIFICAZIONE DEI DISPOSITIVI DI MISURA 7 STRUMENTAZIONE

8 STRUMENTAZIONE DI PROCESSO MISURE DI STRUMENTAZIONE CINEMATICA TEMPERATURA PRESSIONE PORTATA LIVELLO P H POSIZIONE VELOCITÀ ACCELERAZIONE COPPIA STRUMENTAZIONE DI PROCESSO E STRUMENTAZIONE CINETICA 8 FORZA STRUMENTAZIONE

9 VALVOLE DI REGOLAZIONE PER IL CONTROLLO ON-OFF (PWM, Energ. molto efficiente, bassa fed. di risp.) PER IL CONTROLLO DI TIPO CONTINUO (Energ. poco efficiente, alta fed. di risp.) ATTUATORI IDRAULICI E PNEUMATICI PER IL COMANDO ON-OFF ATTUATORI CON MOTO LINEARE MOTORI A ROTAZIONE DI TIPO CONTINUO AZIONAMENTI ELETTRICI PER IL COMANDO ON-OF ATTUATORI ROTAZIONE DI TIPO CONTINUO CLASSIFICAZIONE DEGLI ATTUATORI 9 MOTORI A MOTO INCREMENTALE STRUMENTAZIONE

10 P L C PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER P I D REGOLATORI SOFTWARE DI SUPERVISIONE R T U REMOTE 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 10 CLASSIFICAZIONE DEI DISPOSITIVI DI ELABORAZIONE 10 STRUMENTAZIONE

11 PROBLEMATICHE 11 IDENTIFICAZIONE DELLA STRUMENTAZIONE

12 IDENTIFICAZIONE DI UNO STRUMENTO 12 CARATTERIZZAZIONE DI UNO STRUMENTO VARIABILE MISURATA FUNZIONALITÀ DELLO STRUMENTO NUMERO DI IDENTIFICAZIONE NELLIMPIANTO TC 100 TEMPERATURA REGOLATORE IN FORMA CORRENTE TC100 STRUMENTAZIONE

13 IDENTIFICAZIONE DEGLI STRUMENTI 13 A COMPOSIZIONE CHIMICA E TENSIONE F PORTATA I CORRENTE J POTENZA L LIVELLO P PRESSIONE T TEMPERATURA Z POSIZIONE VARIABILE MISURATA R REGISTRATORE I INDICATORE V VALVOLA E ELEMENTO PRIMARIO DI UN SENSORE DI MISURA C REGOLATORE O CONTROLLORE A GENERATORE DI ALLARME S COMMUTATORE O INTERRUTTORE Y ELABORAZIONE FINALIZZATA FUNZIONALITÀ STRUMENTAZIONE

14 SIMBOLI GRAFICI 14 TC 100 STRUMENTO SINGOLO VARIABILE MISURATA E FUNZIONALITÀ LOCALIZZAZIONE NELLIMPIANTO FUNZIONALITÀ RELIZZATA CON UN DCS FUNZIONALITÀ RELIZZATA CON UN PLC STRUMENTAZIONE

15 SIMBOLI GRAFICI OPERAZIONI ANALITICHE 15 K MOLTIPLICAZIONE PER UNA COSTANTE INTEGRAZIONE d dt DERIVAZIONE SOMMATORIA Δ DIFFERENZA x MOLTIPLICAZIONE > SELEZIONE DEL MASSIMO < SELEZIONE DEL MINIMO STRUMENTAZIONE

16 SIMBOLI GRAFICI DEI SEGNALI DI COMUNICAZIONE 16 SEGNALE GENERICO SEGNALE PNEUMATICO SEGNALE ELETTRICO SEGNALE IDRAULICO COLLEGAMENTO INTERNO STRUMENTAZIONE

17 SIMBOLI GRAFICI DELLE VALVOLE 17 VALVOLA VALVOLA A TRE VIE VALVOLA A QUATTRO VIE VALVOLA AD ANGOLO STRUMENTAZIONE

18 SIMBOLI GRAFICI DEGLI ATTUATORI 18 SERVOVALVOLA PNEUMATICA ATTUATORE A VOLANTINO E H ATTUATORE ELETTROIDRAULICO ATTUATORE IDRAULICO CON COMANDI ON/OFF POMPA CENTRIFUGA STRUMENTAZIONE

19 PROBLEMATICHE 19 BUSINESS DELLA STRUMENTAZIONE

20 MERCATO DELLA STRUMENTAZIONE PER I SISTEMI DI PRODUZIONE DI TIPO CONTINUO STRUMENTI DI MISURA 215 M D ISTRIBUTED C ONTROL S YSTEMS 320 M U P S 7 M APPARECCHIATURE DA LABORATORIO 35 M AZIONAMENTI 60 M STRUMENTI DA QUADRO 65 M ANALISI GAS E LIQUIDI 85 M VALVOLE E POSIZIONATORI 90 M P ROGAMMABLE L OGIC C ONTROLLER 115 M ARTICOLAZIONE DEL MERCATO 20 STRUMENTAZIONE

21 MERCATO DELLA STRUMENTAZIONE PER I SISTEMI DI PRODUZIONE AD EVENTI PROGRAMMATI CONTROLLORI A LOGICA CABLATA 140 M P ROGRAMMABLE L OGIC C ONTROLLER 360 M SENSORI E CODIFICATORI 220 M AZIONAMENTI 220 M APPARECCHIATURE DI PROVA 110 M ATTUATORI PNEUMATICI 60 M STRUMENTI DA PANNELLO 40 M U.P.S. 5 M ARTICOLAZIONE DEL MERCATO 21 STRUMENTAZIONE

22 MERCATO DELLA STRUMENTAZIONE PER LE RETI DI DISTRIBUZIONE U.P.S. 1 M SISTEMI DI TELECONTROLLO 86 M VALVOLE E POSIZIONATORI 32 M AZIONAMENTI 27 M STRUMENTI DI MISURA 20 M ANALISI GAS E LIQUIDI 13 M STRUMENTI DA QUADRO 9 M APPARECCHIATURE DI LABORATORIO 7 M ARTICOLAZIONE DEL MERCATO 22 STRUMENTAZIONE

23 PENETRAZIONE NEL MERCATO 23 SISTEMI OPERATIVI REAL-TIME BUS DI CAMPO SENSORI E APPARECCHIATURE DI MISURA ALTRO DCS CONTROLLI NUMERICI PLC AZIONAMENTI/ MOTORI RETI INDUSTRIALI SCADA/ HMI AZIONAMENTI IN CORRENTE ALTERNATA AUTOMAZIONE SU PC STRUMENTAZIONE

24 PROBLEMATICHE 24 COSTO DELLA STRUMENTAZIONE

25 SOFTWARE APPLICATIVO 4% COSTO DEL SISTEMA DI AUTOMAZIONE PER UN SISTEMA DI PRODUZIONE DI TIPO CONTINUO REALIZZATO CON D C S 37% HARDWARE FIRMWARE 47% SOFTWARE DI GESTIONE 6% MESSA IN SERVIZIO 6% MANUTENZIONE VALUTAZIONE DEI COSTI 25 STRUMENTAZIONE

26 SOFTWARE APPLICATIVO 4% COSTO DEL SISTEMA DI AUTOMAZIONE PER UN SISTEMA DI PRODUZIONE DI TIPO CONTINUO REALIZZATO CON P L C 30% HARDWARE FIRMWARE 58% SOFTWARE DI GESTIONE 2% MESSA IN SERVIZIO 6% MANUTENZIONE VALUTAZIONE DEI COSTI 26 STRUMENTAZIONE

27 SOFTWARE APPLICATIVO 6% COSTO DEL SISTEMA DI AUTOMAZIONE PER UN SISTEMA DI PRODUZIONE AD EVENTI PROGRAMMATI REALIZZATO CON CONTROLLO NUMERICO E LOGICA CABLATA 25% HARDWARE FIRMWARE 64% SOFTWARE DI GESTIONE 3% MESSA IN SERVIZIO 2% MANUTENZIONE VALUTAZIONE DEI COSTI 27 STRUMENTAZIONE

28 SOFTWARE APPLICATIVO 4% COSTO DEL SISTEMA DI AUTOMAZIONE PER UN SISTEMA DI PRODUZIONE AD EVENTI PROGRAMMATI REALIZZATO CON P L C E PC 31% HARDWARE FIRMWARE 44% SOFTWARE DI GESTIONE 15% MESSA IN SERVIZIO 6% MANUTENZIONE VALUTAZIONE DEI COSTI 28 STRUMENTAZIONE

29 SOFTWARE APPLICATIVO MANUTENZIONE COSTO DEL SISTEMA DI AUTOMAZIONE PER UNA RETE DI DISTRIBUZIONE 35% HARDWARE FIRMWARE 40% SOFTWARE DI GESTIONE 8% MESSA IN SERVIZIO 8% 10% VALUTAZIONE DEI COSTI 29 STRUMENTAZIONE

30 PROBLEMATICHE 30 TRASDUTTORI, ATTUATORI E SENSORI

31 RUOLO DEL DISPOSITIVO DI MISURA 31 SISTEMA DI CONTROLLO DELLAPPARATO RETE DI COMUNICAZIONE SCHEMA DI UNA CATENA DI MISURA E ATTUAZIONE INTERFACCIA MECCANICA ELETTRICA COORDINAMENTO DELLE AZIONI DI CONTROLLO MISURA E ATTUAZIONE DISPOSITIVO DI CONTROLLO APPARATO ATTUATORE SENSORE STRUMENTAZIONE

32 STRUMENTAZIONE DA CAMPO 32 TRASDUTTORE DAL LATINO TRANS-DUCERE = CONDURRE ATTRAVERSO 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 STRUMENTAZIONE

33 SENSORI 33 STRUMENTAZIONE SEGNALE ENERGIA SENSORE –TRASDUTTORE UTILIZZATO PER MISURARE LE CONDIZIONI OPERATIVE DI UN APPARATO GRANDEZZA IN INGRESSO –ENERGIA NEL DOMINIO FISICO DELLAPPARATO GRANDEZZA IN USCITA –SEGNALE NEL DOMINIO FISICO DEL SISTEMA DI CONTROLLO CORRENTE TENSIONE CORRENTE TENSIONE FORZA COPPIA PRESSIONE TRA- SDUTTORE SENSORE DOMINIO FISICO: ELETTRICO NUMERICO DISPOSITIVO DI CONTROLLO DOMINIO FISICO: ELETTRICO MECCANICO IDRAULICO APPARATO

34 STRUMENTAZIONE DI CAMPO 34 STRUMENTAZIONE SEGNALE ENERGIA ATTUATORE –TRASDUTTORE UTILIZZATO PER TRASFORMARE UN SEGNALE DI COMANDO IN AZIONE SUL PROCESSO FUNZIONE COMPLEMENTARE A QUELLA DEL SENSORE GRANDEZZA IN INGRESSO –SEGNALE NEL DOMINIO FISICO DEL SISTEMA DI CONTROLLO GRANDEZZA IN USCITA –ENERGIA NEL DOMINIO FISICO DELLAPPARATO CORRENTE TENSIONE CORRENTE TENSIONE FORZA COPPIA PRESSIONE TRA- SDUTTORE ATTUATORE DOMINIO FISICO: ELETTRICO NUMERICO DISPOSITIVO DI CONTROLLO DOMINIO FISICO: ELETTRICO MECCANICO IDRAULICO APPARATO

35 STRUMENTAZIONE DI CAMPO 35 CARATTERISTICA IDEALE SOLITAMENTE UN TRASDUTTORE È SCHEMATIZZATO CON UN COMPORTAMENTO LINEARE STATICO TALE IPOTESI SERVE PER SEMPLIFICARE IL PROGETTO DI UNA MODALITÀ DI CONTROLLO BASATA SUL TRASDUTTORE Campo descursione della variabile dingresso Campo descursione della variabile duscita 0 Y max X max CARATTERISTICA IDEALE CARATTERISTICHE DEI TRASDUTTORI STRUMENTAZIONE

36 STRUMENTAZIONE DA CAMPO 36 campo descursione della variabile dingresso campo descursione della variabile duscita 0 Y max X max CARATTERISTICA IDEALE CARATTERISTICHE DEI TRASDUTTORI CARATTERISTICA REALE CARATTERISTICA REALE OGNI TRASDUTTORE PRESENTA IN REALTÀ SCOSTAMENTI DI COMPORTAMENTO RISPETTO AL TRASDUTTORE IDEALE TALVOLTA TALE SCOSTAMENTO VIENE TRASCURATO (APPROSSIMAZIONE INGEGNERISTICA) MA NON DEVE ESSERE MAI DIMENTICATO NELLA PROGETTAZIONE DELLA MODALITÀ DI CONTROLLO DAL MOMENTO CHE RISULTA DETERMINANTE NELLA DEFINIZIONE DELLA PRECISIONE STATICA STRUMENTAZIONE

37 PROBLEMATICHE 37 DISPOSITIVI DI MISURA

38 COORDINAMENTO CONDUZIONE GESTIONE CAMPO STRUMENTAZIONE AI VARI LIVELLI GERARCHICI 38 ATTUATORI DISPOSITIVI DI MISURA - ELETTRICI - IDRAULICI - PNEUMATICI - LETTORI CODICI - SENSORI DI PROSSIMITÀ - SENSORI DI FINE CORSA - ANALIZZATORI DELLA VISIONE - DELLE VARIABILI CONTROLLATE - ON/OFF - DELLE VARIABILI INTERNE - PER I CONTROLLORI LOCALI - PER IL COORDINAMENTO - PER LA CONDUZIONE E PER LA GESTIONE - ANALIZZATORI DI MATERIA - MISURATORI DI MATERIA - MISURATORI DI GRANDEZZE FISICHE STRUMENTAZIONE

39 CARATTERIZZAZIONE DI UN DISPOSITIVO DI MISURA 39 GRANDEZZA DA MISURARE PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DEL SENSORE TECNOLOGIE UTILIZZATE PER LA REALIZZAZIONE SEGNALE RICAVATO DAL SENSORE INTERFACCIA VERSO LAPPARATO CAMPO DI ESCURSIONE PRESTAZIONI (Banda Passante) CLASSE DELLA QUALITÀ COSTO INFORMAZIONI NECESSARIE PER CARATTERIZZARE UN DISPOSITIVO DI MISURA STRUMENTAZIONE CLASSE DI PROTEZIONE (IP xx yy)

40 VALUTAZIONE DI UN DISPOSITIVO DI MISURA 40 CRITERI PER LA VALUTAZIONE DELLA QUALITÀ DI UN DISPOSITIVO DI MISURA COMPORTAMENTO STATICO (Precisione a t infinito) COMPORTAMENTO DINAMICO (Funz. di trasf.) CLASSE DI QUALITÀ (Sensibilità) CAMPO DI MISURA CAPACITÀ DI SOVRACCARICO COMPATIBILITÀ CON LA RETE DI COMUNICAZIONE DISPONIBILITÀ COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA COMPATIBILITÀ CON GLI ALTRI COMPONENTI STRUMENTAZIONE

41 CARATTRIZZAZIONE DI UN DISPOSITIVO DI MISURA 41 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 gran- dezza misurata che viene rilevata dal sensore PRECISIONE: differenza fra il valore fornito dal sensore e il valore reale da misurare RISOLUZIONE DEL CONVERTITORE: la più piccola variazione della grandezza misurata che viene rilevata dal convertitore analogico/digitale. STRUMENTAZIONE

42 CARATTERIZZAZIONE DI UN DISPOSITIVO DI MISURA 42 PRECISIONE STATICA COMPORTAMENTO DINAMICO SENSIBILITÀ AL RUMORE SEPARAZIONE GALVANICA INTERFACCIA CON UN CALCOLATORE CAPACITÀ DI ELABORAZIONE PROPRIETÀ SEGNALE DI USCITA MODULATO IN AMPIEZZA MODULATO IN FREQUENZA DIGITALE ELEVATA LIMITATA DALLA LUNGHEZZA DI PAROLA MOLTO RAPIDO LIMITATO DALLA DINAMICA DEL TRASDUTTORE LIMITATO DAL CAMPIONAMENTO MEDIAMENTE ELEVATA LIMITATA COSTOSA SEMPLICE TRAMITE TRASDUTTORE SEMPLICE TRAMITE ACCOP- PIATORE OTTICO CONVERTITORE A / D SEMPLICE CONTATORE DI FREQUENZA SEMPLICE MOLTO LIMITATA LIMITATA SEMPLICE MEDIANTE MICROCALCOLTORE STRUMENTAZIONE

43 PROBLEMATICHE 43 GRANDEZZE MISURATE DAI DISPOSITIVI DI MISURA

44 MISURA DELLE GRANDEZZE MECCANICHE 44 GRANDEZZE MECCANICHE CARATTERISTICHE CINEMATICHE SOLLECITAZIONI STRUTTURA GEOMETRICHE ACUSTICHE SPOSTAMENTO ANGOLO LIVELLO GRADIENTE VELOCITÀ FLUSSO COPPIA MASSA VISCOSITÀ DENSITÀ ACCELERAZIONE OSCILLAZIONI FORZA PRESSIONE VELOCITÀ DEL SUONO PRESSIONE DEL SUONO FREQUENZA DEL SUONO STRUMENTAZIONE

45 MISURA DELLE GRANDEZZE ELETTRICHE E TERMICHE 45 STRUMENTAZIONE GRANDEZZE ELETTRICHE MISURABILI CARATTERISTICHE PARAMETRI CIRCUITALI VARIABILI DI CAMPO TEMPERATURA VARIABILI CIRCUITALI TENSIONE (V - Volt) CORRENTE (A – Ampere) POTENZA (W – Watt) RESISTENZA ( – Ohm) INDUTTANZA (H - Henry) CAMPO ELETTRICO (Vm -1 ) DI CONTATTO DI IRRAGGIAMENTO CAPACITÀ (F - Farad) IMPEDENZA ( – Ohm) CAMPO MAGNETICO (T Tesla) GRANDEZZE TERMICHE MISURABILI CARATTERISTICHE

46 MISURA DELLE GRANDEZZE CHIMICHE E FISICHE 46 GRANDEZZE CHIMICHE E FISICHE CARATTERISTICHE CONTENUTO DELLE PARTICELLE TIPO DI MOLECOLE CARATTERISTICHE OTTICHE CONCENTRAZIONI VALORE DEL PH UMIDITÀ CONDUZIONE DEL CALORE NELLA SOSPENSIONE NELLE POLVERI NEI SOLIDI LUNGHEZZA DONDA COLORE NEI GAS NEI FLUIDI INTENSITÀ STRUMENTAZIONE

47 PROBLEMATICHE 47 STRUTTURA DEI DISPOSITIVI DI MISURA

48 STRUTTURA DI UN DISPOSITIVO DI MISURA STRUMENTAZIONE 48 DISPOSITIVO DI MISURA - SENSORE DELLA GRANDEZZA CHE CARATTERIZZA LA VARIABILE CONTROLLATA - DISPOSITIVO MECCANICO E/O ELETTRONICO CHE AMPLIFICA ED ELABORA LA VARIABILE DI USCITA DAL SENSORE - DISPOSITIVO CHE CONVERTE IL VALORE ELABORATO DAL PRECEDENTE DISPOSITIVO IN MODO DA RENDERLO COMPATIBILE CON LO STANDARD DI COMUNICAZIONE PRESCELTO RETE DI COMUNICAZIONE - PNEUMATICA PRESSIONE VARIABILE FRA 3 E 15 PSI - ANALOGICA CORRENTE CONTINUA VARIABILE FRA 4 E 20 MA - SMART ANALOGICA IN CORRENTE CONTINUA CON SOVRAPPOSTA TRASMISSIONE DIGITALE SECONDO MODALITÀ DI TIPO PROPRIETARIO ( HART, INTERSOR, DXR 275) - BUS DI CAMPO TRASMISSIONE DIGITALE SECONDO PROTOCOLLI PROPRIETARI O FISSATI DA NORME INTERNAZIONALI -WIRELESS STRUMENTAZIONE

49 DISPOSITIVO DI MISURA STRUMENTAZIONE DA CAMPO 49 DISPOSITIVO DI MISURA DI TIPO STANDARD SENSORE DISPOSITIVO DI AMPLIFICAZIONE ED ELABORAZIONE MECCANICO O ELETTRONICO DISPOSITIVO DI ADATTAMENTO ALLA RETE DI COMUNICAZIONE (TRASMETTITORE) GRANDEZZA CHE CARATTERIZZA LA VARIABILE DA MISURARE ALLA RETE DI COMUNICAZIONE STRUMENTAZIONE

50 STRUTTURA DI UN DISPOSITIVO DI MISURA DIGITALE 50 FILTRO PASSA-BASSO CAMPIONAMENTO E TENUTA SENSORETRASDUTTOREAMPLIFICATORE MICRO CALCOLATORE CONVERTITORE A / D GRANDEZZA DA MISURARE RETE DI COMUNICAZIONE STRUMENTAZIONE

51 STRUMENTAZIONE SMART 51 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 STRUMENTAZIONE

52 DISPOSITIVO DI MISURA SMART STRUMENTAZIONE DA CAMPO 52 DISPOSITIVO DI MISURA DI TIPO SMART SENSORE PRINCIPALE AMPLIFICATORE DISPOSITIVO DI ADATTAMENTO ALLA MODALITÀ DI COMUNICAZIONE GRANDEZZA CHE CARATTERIZZA LA VARIABILE CONTROLLATA ALLA RETE DI COMUNICAZIONE DIGITALE GRANDEZZE CHE CARATTERIZZANO ALTRE VARIABILI DI USCITA DEL SISTEMA DA CONTROLLARE SENSORI VARIO TIPO CONVERTITORE A/D MICROPROCESSORE ELABORAZIONE DIGITALE STRUMENTAZIONE

53 DISPOSITIVO DI MISURA INTELLIGENTE STRUMENTAZIONE DA CAMPO 53 DISPOSITIVO DI MISURA INTELLIGENTE DISPOSITIVO DI ADATTAMENTO ALLA MODALITÀ DI COMUNICAZIONE ALLA RETE DI COMUNICAZIONE DIGITALE VALORE DELLA VARIABILE DA CONTROLLARE E DELLE ALTRE VARIABILI GRANDEZZE CHE CARATTERIZZANO LA VARIABILE CONTROLLATA E ALTRE VARIABILI AD ESSA CONNESE SENSORI VARIO TIPO AMPLIFICATORE CONVERTITORE A/D MICROPROCESSORE ELABORAZIONE IN HARD E IN SOFT-COMPUTING STRUMENTAZIONE

54 STRUTTURA DI UN DISPOSITIVO DI MISURA 54 INTERFACCIA PER LISTALLAZIONE DEL SENSORE SENSORE ELABORAZIONE DEL SEGNALE FORNITO DAL SENSORE INTERFACCIA VERSO LA RETE DI COMUNICAZIONE ELABORAZIONE PER MIGLIORARE LA QUALITÀ DELLA GRANDEZZA MISURATA DISPOSITIVO DI MISURA TRASMETTITORE STRUMENTAZIONE

55 STRUMENTAZIONE DA CAMPO 55 ESEMPIO: TRASMETTITORE MULTIVARIABILE DI PRESSIONE DIFFERENZIALE SENSORI SECONDARI: CAPACITIVI E PIEZIELETTRICI GRANDEZZE MISURATE: PORTATA VARIABILE CONTROLLATA PRESSIONE VARIABILE INTERNA PRESSIONE DIFFERENZIALE VARIABILE INTERNA TEMPERATURA VARIABILE INTERNA PRECISIONE: 1% DEL VALORE MISURATO ESCURSIONE: 8 : 1 SENSORE PRICIPALE: ORIFIZIO STRUMENTAZIONE

56 PROBLEMATICHE 56 TECNOLOGIE DI TRASMISSIONE

57 STRUMENTAZIONE DA CAMPO 57 TECNOLOGIE PER LA COMUNICAZIONE tempo TECNOLOGIA DOMINANTE BUS DI CAMPO CON PROTOCOLLO - PROFIBUS - FIELDBUS FOUNDATION HART DIGITALE PNEUMATICA 3…15 psi ANALOGICA 4…20 mA cc ANALOGICA 4…20 mA cc TENSIONE MODULATA A FREQUENZA FISSA WIRELESS STRUMENTAZIONE

58 PROTOCOLLO HART 58 PROTOCOLLO DI TRASMISSIONE HART HIGHWAY ADDRESSABLE REMOTE TRANSDUCER TRASMISSIONE CONTEMPORANEA SULLO STRESSO SUPPORTO FISICO DI UNA VARIABILE ANALOGICA E DI INFORMAZIONI DIGITALIZZATE MEDIANTE UN SEGNALE DI TIPO ANALOGICO SEGNALE DI TIPO ANALOGICO DA TRASMETTERE 4 – 20 mA cc SENSORE PRINCIPALE INFORMAZIONI DIGITALIZZATE CONVERSIONE CON PROTOCOLLO HART CONVERSIONE IN 4 – 20 mA cc DOPPINO TELEFONICO o WIRELESS TRASMETTITORE STRUMENTAZIONE

59 STRUTTURA DI UN TRASMETTITORE CON PROTOCOLLO HART 59 MICRO PROCESSORE CONVERTITORE D/A CONVERTITORE A/D MEMORIA SISTEMA DI COMUNICAZIONE SEGNALE ANALOGICO DAL SENSORE INFORMAZIONE DIGITALIZZATA SEGNALE DI TIPO CONTINUO DA TRASMETTERE 4 – 20 mA STRUMENTAZIONE

60 PROTOCOLLO HART Hz2200 Hz 1 GRANDEZZA DIGITALIZZATA FREQUENZA DELLA PORTANTE VARIABILE ANALOGICA OTTENUTA DAL TRASDUTTORE 0 1 mA GRANDEZZA DIGITALIZZATA CONVERTITA SECONDO IL PROTOCOLLO HART PROTOCOLLO DI TRASMISSIONE HART HIGHWAY ADDRESSABLE REMOTE TRANSDUCER STRUMENTAZIONE

61 STRUTTURA DI UN MESSAGGIO HART 61 STRUMENTAZIONE MODELLO DI RIFERIMENTO OSI OPEN SYSTEM INTERCONNECTION LIVELLOFUNZIONE ESPOSIZIONE DEI DATI CONVERSIONE DEI DATI GESTIONE DEL DIALOGO AFFIDABILITÀ DELLA TRASMISSIONE INSTRADAMENTO ACCESSO CONDIVISO AL MEZZO TRASMISSIVO CODIFICA DI SEGNALE SERVIZIO PRESENTAZIONE TRASPORTO RETE LINEA FISICO SESSIONE PROTOCOLLO DI APPLICAZIONE PROTOCOLLO DI TRASPORTO PROTOCOLLO HART ISTRUZIONI HART PROTOCOLLO HART STANDARD DI COMUNICAZIONE BELL 202

62 STRUTTURA DI UN MESSAGGIO HART 62 STRUTTURA DI UN MESSAGGIO HART PREAMBOLOSDADCDBCSTATO DATI PARITÀ DISPOSITIVO DI CAMPO E STATO DI COMUNICAZIONE CONTEGGIO BIT RESTANTI ISTRUZIONE HART TERMINALE DI VISUALIZ- ZAZIONE E INDIRIZZO DEL DISPOSITIVO DI CAMPO CARATTERE DI INIZIALIZZAZIONE 1 BIT 8 BIT 1 BIT STRUMENTAZIONE

63 TRASMISSIONE CON PROTOCOLLO HART 63 ii+1i+2i+3i+4i+5i+6i+7i+8 SEQUENZA DI BIT mA tempo campo di escursione della variabile di uscita dal trasmettitore VARIABILE MISURATA DAL SENSORE ED ELABORATA CON TECNICHE ANALOGICHE DAL TRASMETTITORE GRANDEZZA AUSILIARIA DIGITALIZZATA VARIABILE MISURATA E GRANDEZZA AUSILIARA CONVERTITE CON IL PROTOLLO HART STRUMENTAZIONE

64 INTERFACCIA VERSO LA RETE DI COMUNICAZIONE 64 ANALOGICA CORRENTE CONTINUA CON ESCUR- SIONE COMPRESA FRA 4 e 20 mA PROTOCOLLO HART CORRENTE CONTINUA CON ESCURSIO- NE COMPRESA FRA 4 e 20 mA CON SO- VRAPPOSTA UNA CORRENTE SINUOI- DALE DI AMPIEZZA PICCO-PICCO DI 1 mA PROTOCOLLI FIELDBUS FUNDATION PROFIBUS MODBUS INDUSTRIAL ETHERNET COMUNICAZIONE DIGITALE BIDIREZIO- NALE FRA UN DISPOSITIVO DI CAMPO DI TIPO SMART E UN DISPOSITIVO DI ELABORAZIONE DEL TIPO PLC O DCS REMOTE TERMINAL UNIT COMUNICAZIONE DIGITALE CON STANDARD DI COMUNICAZIONE RSxxx O IEEExxx STRUMENTAZIONE


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