Che cos’è l'Automazione Industriale? L'automazione industriale è quel settore dell'elettrotecnica che mira a rendere automatico un qualunque processo tecnologico. Tramite l'implementazione di logiche programmabili (PLC) e di sistemi di supervisione (SCADA) l'automazione rende malleabile e flessibile ad ogni esigenza un qualunque impianto di produzione. A che cosa serve? Scopo dell'automazione industriale è la capacità di aumentare la capacità produttiva degli impianti e di rendere gli stessi indipendenti dall'essere umano. In altre parole un impianto tecnologico automatizzato può avere la possibilità di essere gestito comodamente restando seduti davanti ad un personal computer semplicemente con alcuni click del mouse.

LA STORIA

DELL’AUTOMAZIONE

A partire dalla rivoluzione industriale sono stati richiesti, agli ingegneri e alle industrie degli enormi investimenti nell'automazione: la macchina a vapore di James Watt, il motore a scoppio di Eugenio Barsanti e Felice Matteucci e l'elettronica dopo, hanno permesso il raggiungimento di notevoli progressi tecnologici.

LA STORIA DELL’ AUTOMAZIONE Il termine Automazione fu coniato nell'industria

automobilistica nell'immediato dopoguerra per descrivere l'accresciuto uso di dispositivi automatici e di controllo nelle linee di produzione meccanizzate. L'origine della parola è attribuita a D.S. Harder, un dirigente della Ford Motor Company.

Il termine è utilizzato in senso lato in contesti manifatturieri, ma è anche utilizzato ogni qualvolta ci sia una significativa sostituzione del lavoro e dell'intelligenza umana con azioni di tipo informatico, elettronico e meccanico.

L’AUTOMAZIONE INDUSTRIALE

Con il termine Automazione Industriale si vuole indicare

“quell’insieme di teorie e di tecniche utilizzate per progettare e realizzare nel campo industriale una progressiva sostituzione dell’attività umana con sistemi complessi di produzione composti da macchine,dispositivi e apparecchi automatici”.

Nell’industria manifatturiera ci sono 2 forme di automazione:

1. Auto-avanzamento delle fasi

2. Controllo automatico dei processi

Nell’ambito industriale:

Produrre = Trasformare la natura,la forma o lo stato di una materia prima, per ottenere un bene. Cioè qualcosa che soddisfa un bisogno.

ASPETTI DELLA

PRODUZIONE INDUSTRIALE

a) Divisione del lavoro, concentrazione della manodopera

b) Taylorismo come teoria scientifica dell’impiego di macchinari, utensili e manodopera nella produzione di massa

c) Automazione rigida

d) Automazione flessibile

e) Superamento del fordismo e “ globalizzazione “

AUTOMAZIONE “RIGIDA”

Standardizzazione

Uniformità nella produzione (tutti i pezzi sono uguali)

Macchine automatiche monoscopo

Catene di montaggio

Automazione rigida consente: 1. Elevatissima produttività 2. Costanza del tempo degli standard qualitativi 3. Economia di materiali/energia 4. Protezione degli operatori/impianti 5. Scarsa flessibilità di prodotto

AUTOMAZIONE “FLESSIBILE”

Le apparecchiature sono in grado di cambiare facilmente la sequenza delle operazioni per la realizzazione di prodotti diversi. La sequenza delle operazioni è infatti controllata da un programma formato da istruzioni che, lette ed interpretate dal sistema, sono trasformate in azionamenti delle apparecchiature.

In funzione delle richieste del mercato cambiano gli obiettivi delle aziende.

1. Idoneità all’uso 2. Affidabilità 3. Manutenibilità 4. Assistenza 5. Consegna 6. Costo

Attese del mercato:

AUTOMAZIONE “FLESSIBILE”

Grazie all’utilizzo di macchine programmabili e dispositivi come

il C.N.C (controllo numerico computerizzato) e

il P.L.C. (controllo logico programmato)

Le aziende si possono adattare alle richieste del

mercato molto velocemente mediante MACCHINE per:

Fabbricazione

Montaggio

Trasporto

Manipolazione

Immagazzinamento

SISTEMI CHE INTEGRANO

I PROCESSI AUTOMATIZZATI

1. DNC(direct numerical control) = sistema comunicazione dati

2. FMS(flexible manufacturing system) = sistemi di movimentazione automatica

3. FAS(flexible assembly system)

Interconnette un gruppo di macchine

Controllo di un calcolatore

Evoluzione del FMS

Robot industriali programmati

SISTEMI SW PER

L’AUTOMAZIONE INDUSTRIALE

1. Sistemi CAD

2. Sistemi CAM

3. Sistemi CAPP

Progettazione dei prodotti

CAE Produzione dei cicli produttivi

Pianificazione globale delle risorse

“GRADO DI AUTOMAZIONE”

DI UN SISTEMA

1. Livello di sorveglianza

2. Livello di guida operatore

3. Livello di comando Diversi tipi di automazione: • Automazione Elementare (processo semplice su macchine semplici)

• Automazione Intermedia

• Automazione Integrata (non serve l’intervento dell’uomo)

QUANDO UN AUTOMATISMO

E’ BEN PROGETTATO ?

Quando semplifica notevolmente il lavoro dell’uomo

Quando elimina le fasi complicate

Quando facilita i cambiamenti di produzione

Quando migliora la qualità dei prodotti

Quando cresce la produzione

Quando aumenta la sicurezza del personale

Quando controlla e protegge gli impianti e le macchine

I ROBOT

dal punto di vista sistemico:

Esempio di un Automatismo:

il Corpo Umano

Il migliore automatismo è il corpo umano ed è

impressionante la sua analogia con le diverse

parti di un automatismo industriale.

Il nostro corpo contiene un certo numero di organi che sono dotati di tutti gli elementi necessari al loro funzionamento: - automatismo cardiaco - automatismo dei centri vasomotori e respiratori - automatismo dell’intestino - automatismo midollare.

Il funzionamento del nostro sistema nervoso dipende dal mondo esterno e le nostre cellule nervose entrano in attività sotto l’influenza di eccitazioni preliminari che vengono a manifestarsi o che, grazie alla nostra memoria, si sono prodotte anteriormente.

-Senso del tatto - Senso della vista - Senso dell’udito - Senso dell’odorato -Senso del gusto

A questi sensi si aggiunge quello dell’equilibrio che ci informa sulla posizione del nostro corpo

Per analogia con un automatismo industriale: i cinque sensi corrispondono ai rilevatori periferici ed, analogamente, i messaggi provenienti dai nostri organi sono gli ordini di esecuzione che l’automatismo deve rispettare per assicurare lo

svolgimento delle differenti operazioni.

I ROBOT

CARATTERIZZAZIONE:

I robot sono delle macchine “ intelligenti” capaci di sostituire l’uomo in alcune funzioni che ne caratterizzano la classificazione . Sono in grado di interagire con l’ambiente esterno e con le parti funzionanti di se stesso,avendo la capacità di elaborare informazioni per eseguire un compito di modifica che gli è stato ordinato

Macchine capaci di:

Attività che sono svolte da un programma che utilizza come

Input: Sistema di sensori

Output: Sistema di attuatori o trasduttori

Elaborare

Interagire

I SENSORI E I TRASDUTTORI

I Sensori sono degli organi di ingresso degli impianti di automazione . Sono dispositivi che convertono una grandezza fisica in una grandezza elettrica sotto forma di segnale.

Il Trasduttore è un dispositivo, generalmente elettrico o elettronico, che converte un tipo di energia relativa a grandezze meccaniche e fisiche in segnali elettrici.

Molti trasduttori sono sia sensori sia attuatori

Un trasduttore è talvolta definito come un qualsiasi dispositivo che converte dell'energia da una forma ad un'altra, in modo che questa possa essere rielaborata o dall'uomo o da altre macchine.

ESEMPI DI TRASDUTTORI

Elettromeccanici (pila; misuratore ph; accomulatori)

Elettromeccanici (motore; dinamo; relè; trasformatori)

Meccanici (ingranaggio)

Elettroacustici (idrofono; altoparlante; auricolare)

Fotoelettrici (fotodiodi)

Elettromagnetici (antenne; tubo catodico ; lampadina)

Elettrostatici (LCD)

ESEMPI DI SENSORI

Sensori di luce ( fotocellule; fotodiodi)

Sensori di suono (microfono)

Sensori di temperatura (termometro; termostato)

Sensori di calore (calorimetro)

Sensori di corrente (amperometro)

Sensori di voltaggio (voltmetro)

Sensori di potenza (wattometro)

Sensori di pressione (barometro)

Sensori di movimento (radar; velocimetro; tachimetro)

Etc…

CLASSIFICAZIONE DEI SENSORI

Classe A

Classe B

Classe C

Sensori usati per il corretto funzionamento delle macchine

Sensori usati per garantire sicurezza

Sensori usati per il funzionamento del programma del robot

SENSORI DI CONTROLLO

DI MOVIMENTO E DI SPOSTAMENTO

1. POTENZIOMETRI

2. TRASFORMATORI DIFFERENZIALI VARIABILI LINEARI (LVDT)

3. CODIFICATORI (ENCODER)

Programmable

Logic

Controller

Semplice ed economico microcomputer dedicato all’ambiente industriale per il quale vi sono opportune interfacce. Dispone : •Ram •Esegue le funzioni tramite un automatismo •Unita I/O •Unita centrale •Alimentatore •Memoria dati/programma •Periferiche

PRODUZIONE INTEGRATA DI

FABBRICA (C.I.M.)

La produzione integrata di fabbrica (C.I.M.) è l’integrazione automatica tra i vari settori di un sistema di produzione

(progettare, ingegnerizzazione, produzione, controllo di qualità, pianificazione, marketing)

al fine di minimizzare i tempi di sviluppo di un prodotto,ottimizzare la gestione delle risorse e capire le richieste del mercato.

IL C.I.M. È LO STANDARD DELLA

FABBRICA AUTOMATICA.

Esso si basa fortemente su una fitta rete di

comunicazione per lo scambio di informazioni: è realizzato in una sorta di struttura piramidale che dal basso verso l'alto vede il processo (sensori e attuatori), il campo , la cella (supervisione dei computer industriali) ed infine la gestione ( uffici).

Lo standard CIM quindi prevede una fitta rete informatica, sistemi di progettazione automatica, sistemi di collaudo computerizzato ed infine sistemi di pianificazione della produzione.

C.I.M. 1° LIVELLO : COMANDO SINGOLE MACCHINE 2° LIVELLO : COORDINAMENTO DELLE MACCHINE E DELLE PERSONE 3°LIVELLO : GESTIONE DELLA PRODUZIONE (OTTIMIZZAZIONE) 4°LIVELLO : PIANIFICAZIONE GLOBALE (DECISIONI)

I VANTAGGI CHE OFFRE IL CIM SONO: 1. RIDUZIONE DELLE SCORTE 2. RIDUZIONE DEL TEMPO IN CUI VIENE MESSO IN COMMERCIO 3. INCREMENTO DELLA QUALITA DEL

PRODOTTO 4. RIDUZIONE DEI COSTI