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

CORSO BREVE DI AUTOMAZIONE 11

Alessandro De Carli Febbraio 2010

MINICORSO DI PRESENTAZIONE DELL’INGEGNERIA DELL’AUTOMAZIONE

PRESENTAZIONE DELL’INGEGNERIADELL’AUTOMAZIONE



CHE COSA SARÀ MAI L’AUTOMATICA?

L’ AUTOMATICA NASCE DALL’ESIGENZA DI RENDERE PIÙ EFFICIENTI LE LINEE DI PRODUZIONE E DI RENDERE PIÙ SEMPLICE ED PIÙ EFFICACE L’ATTIVITÀ DELL’UOMO NELL’ORGANIZZAZIONE DELLA PROPRIA ESISTENZA

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L’Automazione 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 l’applicazione di prodotti realizzati con svariate tecnologie. L’origine dell’Automazione 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 l’attività dell’uomo nell’organizzazione della propria esistenza.L’Automazione richiede la conoscenza di metodi e tecniche che afferiscono a molteplici discipline, alcune tipiche dell’Ingegneria, altre inquadrabili in altre branche del Sapere, quali ad esempio l’Aerospazio, la Medicina, la Biologia, l’Economia, l’Organizzazione Sociale e Aziendale.Nell’Automazione, 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 all’addestramento delle persone coinvolte nel loro valido impiego.



MINICORSO DI AUTOMAZIONE INDUSTRIALE

•COSA È L’INGEGNERIA 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



INGEGNERIA INDUSTRIALEPROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE DI APPARECCHIATURE E IMPIANTI CON TECNOLOGIE FACILMENTE RICONOSCIBILIQUALI LA MECCANICA, L’ELETTRICA, L’ELETTRONICA, L’INFORMATICA, ………

INGEGNERIA DELL’ AUTOMAZIONETECNOLOGIA NASCOSTA MA SEMPRE PRESENTE INDISPENSABILE PER RENDERE FUNZIONANTI LE REALIZZAZIONI OTTENUTE CON TECNOLOGIE FACILMENTE RICONOSCIBILI SENZA L’AUTOMAZIONE SAREBBERO COME PEZZI DA MUSEO !LE METODOLOGIE TIPICHE DELL’ATUOMAZIONE SONO APPLICATE ANCHE AD ALTRI SETTORI QUALI LA MEDICINA; L’ORGANIZZAZIONE DEI SERVIZI, DEL COMMERCIO, ECC



SIGNIFICATO DI:

AUTOMAZIONE (da Wikipedia)L’automazione identifica la tecnologia che usa sistemi di controllo, come circuiti logici, elaboratori, per gestire macchine e processi, riducendo la necessità dell’intervento umano. Viene realizzata per l’esecuzione di operazioni ripetitive o complesse, ma anche dove viene richiesta sicurezza o certezza dell’azione 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 industrialeUna particolare tecnologia non costituisce un vantaggio competitivo. Il vantaggio sta nell’uso che si è capaci di farne, progettando le applicazioni e il modo di operare in funzione delle potenzialità che tale tecnologia rende disponibili



REALIZZAZIONI CON TECNOLOGIE

MECCANICHE, ELETTRICHE, ELETTRONICHE, INFORMATICHE

AUTOMAZIONE



REALIZZAZIONI CON TECNOLOGIE MECCANICHEREALIZZAZIONI CON TECNOLOGIE ELETTRICHE

REALIZZAZIONI CON TECNOLOGIE ELETTRONICHEREALIZZAZIONI CON TECNOLOGIE INFORMATICHE

COMPONENTI

REALIZZAZIONI CON TECNOLOGIE DELL’AUTOMAZIONE

REALIZZAZIONE

PROGETTAZIONE

PRESTAZIONI

CRITERI EMPIRICI

METODOLOGIE SISTEMATICHE

VENGONO ACCETTATE QUELLE CHE POSSONO ESSERE OTTENENUTE

DEVONO ESSERE RAGGIUNTE QUELLE PREFISSATE

METODOLOGIE



L’Ingegnere dell’Automazione 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. L’intervento può essere effettuato agendo direttamente sulla macchina o sull’impianto, 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 dell’impianto ed è in grado di intervenire correttamente per ottenere il risultato desiderato.La progettazione, la realizzazione e l’esercizio di tali dispositivi costituisce l’obiettivo dell’Ingegnere dell’Automazione.Per poter intervenire sul comportamento della macchina o dell’impianto, 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 dall’Ingegnere dell’Automazione, 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.



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.

ATTUATORIDISPOSITIVI DI MISURADISPOSITIVI DI ELABORAZIONERETI 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


ATTUATORIDISPOSITIVI DI MISURADISPOSITIVI DI ELABORAZIONERETI DI COMUNICAZIONE




COSTO DEL SISTEMA CONTROLLATO

SISTEMA DA CONTROLLARE SISTEMA DI CONTROLLO

PROGETTAZIONE E MESSA IN FUNZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO

PROGETTAZIONE DELL’ARCHITETTURA DEL SISTEMA DI CONTROLLOACQUISIZIONE DEGLI ATTUATORI E DEI DISPOSITIVI DI MISURAACQUISIZIONE DELLA RETE DI COMUNICAZIONEMESSA IN FUNZIONE DELLA STRUMENTAZIONE E DELLA RETE DI COMUNICAZIONE



CO

ST

O

PR

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TA

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COSTO-PRESTAZIONI DI UN SISTEMA CONTROLLATOREALIZZAZIONE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE

ACQUISIZIONE DELLASTRUMENTAZIONE 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



COMPETENZE PER LA PROGETTAZIONE, LA REALIZZAZIONE E LA GESTIONE DI UN SISTEMA

CONTROLLATOPROGETTAZIONE•DEL SISTEMA DA CONTROLLARE•DELLA ARCHITETTURA DEL SISTEMA DI CONTROLLO•DELLA ARCHITETTURA DELLA RETE DI COMUNICAZIONE•DEL’INTERFACCIA UOMO-MACCHINA•DEI SERVIZI AUSILIARISCELTA •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 L’INTERFACCIA UOMO MACCHINAGESTIONE•DEL SISTEMA CONTROLLATO•DEI SINGOLI SOTTOSISTEMI•DELLE CORTE•DELLA MANUTENZINE ORDINAZIA•DELLE EMERGENZE



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



ALCUNE FRA LE PROFESSIONALITÀ EMERGENTICONDUTTORE DI IMPIANTO

CONOSCENZA DELLA FUNZIONALITÀ DEL SISTEMA DA CONTROLLARE E DEL SISTEMA DI CONTROLLO

ADDETTO ALLA STRUMENTAZIONECONOSCENZA DEL FUNZIONAMENTO E DELLA MANUTENZIONE ORDINARIACONOSCENZA 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

OPERAIO SPECIALIZZATOTECNICO DIPLOMATO

INGEGNERE DI PROCESSOTECNICO DIPLOMATO

GESTORE DELLA RETE DI COMUNICAZIONECONOSCENZA DELL’HARDWARE UTILIZZATO DALLA RETE

TECNICO DIPLOMATO

CONOSCENZA DEI PROTOCOLLI E DEL SOFTWARE DI COMUNICAZIONE

LAUREATO IN INGEGNERIA DELL’AUTOMAZIONE INDUSTRIALE





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 L’AUTOMAZIONE•ESPERTO IN INFORMATICA INDUSTRIALE•ESPERTO IN STRUMENTAZIONE INDUSTRIALE

•DOTTORE IN INGEGNERIA DEI SISTEMI





INGEGNERE DI PROCESSO

CONOSCE “COME FAR FUNZIONARE” IL SISTEMA DA CONTROLLARE E IL RELATIVO SISTEMA DI CONTROLLO

INGEGNEREDELLA 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

INGEGNEREDEL 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



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;



Competenze necessarie per la Professione

All’Università 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 baseES. Come è strutturato un sistema controllato?Commissario dell’Ordine: 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 ?

L’INGEGNERE DELL’AUTOMAZIONE DEVE POTER RISPONDERE ALLE RICHIESTE DEL COMMITTENTE.

L’Ingegnere dell’Automazione può iscriversi all’albo per:

INGEGNERE INDUSTRIALEINGEGNERE DELL’INFORMAZIONE

Finalità dell’istruzione universitaria

DAMMI• QUELLO CHE TI CHIEDO• SUBITO• AL COSTO MINIMO

VOGLIO • UNA SOLUZIONE

INNOVATIVA • NON SPERIMENTALE• ESCLUSIVA• FACILE DA USARE• DI ELEVATA QUALITÀ

VOGLIO ESSERECOMPLETAMENTE

SODDISFATTO

SUBITO VOGLIO GUADAGNARE

TANTISSIMO




APPROCCIO SISTEMATICO ALLA PROGETTAZIONE



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 UN’ATTIVITÀ RIPETITIVA E CICLICA• LO SCOPO DEL PROGETTO È IL RAGGIUNGIMENTO DELL’ OBIETTIVO

PREFISSATOIL RISULTATO DI UN PROGETTO DEVE ESSERE UN PRODOTTO MISURABILE E VERIFICABILE.

PROGETTAZIONE



APPROCCIO CONVENZIONALE AD UNA NUOVA REALIZZAZIONE

COMMITTENTE

PROGETTAZIONE

VALIDAZIONE DELLA FUNZIONALITÀ E DELLE PRESTAZIONI

FUNZIONALITÀ

PRESTAZIONI

MESSA IN ESERCIZIO

MODIFICHE

REALIZZAZIONE DEL PROGETTO

COSTOELEVATO



ANALISI DEI REQUISITI FUNZIONALIREQUISITI FUNZIONALI

PROGETTAZIONE DELLE SPECIFICE FUNZIONALI

STANDARDIZZAZIONE

DOCUMENTAZIONE

COMMITTENTE UTENTE FINALE

ESPERTI PER LA RELIZZAZIONE DELSISTEMA CONTROLLATO



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 parziali6) scelta degli elementi che compongono la nuova realizzazione 7) assemblaggio degli elementi prescelti8) implementazione delle modalità di funzionamento e utilizzazione9) realizzazione dell’interfaccia uomo/macchina10) messa in esercizio della nuova realizzazione



• DEFINIZIONE DELLE PRESTAZIONI RICHIESTE DALL’UTENTE 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



OBIETTIVI

SPECIFICHE

PROGETTAZIONE

REALIZZAZIONE

PROVE DIACCETTAZIONE

PROVE DIFUNZIONALITÀPRESTAZIONI, SPECIFICHE,

COSTO

STRUTTURA DELLA NUOVA REALIZZAZIONE

FINALITÀ, UTILIZZAZIONECONDIZIONI OPERATIVE

PROVE PARZIALISUI COMPONENTI

GUIDA ALLA PROGETTAZIONE SISTEMATICA DI UNA NUOVA REALIZZAZIONE



APPROCCIO INNOVATIVO ALLE NUOVE REALIZZAZIONI

COMMITTENTE

PROGETTAZIONE

VALIDAZIONE DELLA FUNZIONALITÀE DELLE PRESTAZIONI

FUNZIONALITÀ

PRESTAZIONI

MESSA IN ESERCIZIO

MODIFICHEESSENZIALI

REALIZZAZIONE DEL PROGETTO IN REALTÀ VIRTUALE

COSTOBASSO

VERIFICA DELLA FUNZIONALITÀ E DELLE PRESTAZIONI

REALIZZAZIONE DEL PROGETTO MODIFICATO

MODIFICHE MARGINALI

COSTOLIMITATO



PRODUZIONEMODIFICHE

AGGIORNAMENTI

PROGETTAZIONEPER LA

REALIZZAZIONE

REALIZZAZIONEE MESSA

IN ESERCIZIO

PROGETTAZIONECONCETTUALE

SPESE

INVESTIMENTI

CICLO DI VITA DI UN SISTEMA CONTROLLATO

CO

ST

O D

EL

SIS

TE

MA

CO

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RO

LLA

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D

UR

AN

TE

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CIC

LO D

I V

ITA



come lo spiega il committente

come lo interpreta il capo progetto

come lo progetta l’analista

come lo progetta l’informatico

come lo progetta il fornitore

come è documentato il progetto

come è realizzato dall’installatore

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




STRUTTURA DI UN SISTEMA CONTROLLATO

SISTEMA DA CONTROLLARE STRUMENTAZIONE

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

DA SCEGLIERE



IMPIANTI DIPRODUZIONE

FORNITORI DELLA STRUMENTAZIONE

RICHIESTEDEL MERCATO

INNOVAZIONITECNOLOGICHE

SVILUPPO DELLE INNOVAZIONI

SVILUPPO DINUOVI PRODOTTI

CARATTERISTICHEDEL NUOVOPRODOTTO

MODALITÀ DI PRODUZIONE

REALIZZAZIONE DI PROTOTIPI

INVESTIMENTI

REALIZZAZIONE

MESSA INPRODUZIONE

PROGETTAZIONEDEGLI IMPIANTI

PROGETTAZIONEDELLE MODALITÀDI CONTROLLO

REALIZZAZIONE DEL SISTEMA

DI CONTROLLO

VERIFICHE DI VALIDITÀ DEL PRODOTTO

REALIZZAZIONE DEL SISTEMA

DI CONTROLLO

VERIFICHE DI VALIDITÀ DEL PRODOTTO

MESSA INPRODUZIONE

FORNITORI DELLA STRUMENTAZIONE



REQUISITIFUNZIONALIREQUISITI

FUNZIONALIREQUISITI

NON FUNZIONALI

DURANTE LAPROGETTAZIONE

COMPORTAMENTODURANTE 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



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 COMUNICAZIONEINTERFACCIA 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 DELL’INTERFACCIA UOMA-MACCHINA




FONDAMENTI DI MODELLISTICA



MODELLAZIONEPROCEDURA 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 dell’elemento in esame• strutturale descrizione degli elementi che compongono l’elemento in esame• formale rappresentazione formale di conoscenze relative dell’elemento in esame

finalizzata alla comprensione, interpretazione, previsione del suo comportamento• fisico rappresentazione di alcuni aspetti di interesse dell’elemento in esame

tramite un oggetto fisico di complessità limitata• comportamentale descrizione del comportamento e degli interventi sull’elemento

in esame• funzionale descrizione accurata delle attività e delle prestazioni

VERBALE FISICO

COMPORTAMENTALE FUNZIONALE

STRUTTURALE FORMALE



Nell’ambito 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.

MODELLOCONCETTUALE

MODELLO FUNZIONALE

descrizione puntuale delle attività e delle prestazioni

MODELLO COMPORTAMENTALEdescrizione del comportamento e

degli interventi sul sistema

MODELLOFISICO

MODELLO STRUTTURALE

descrizione degli elementi che compongono un sistema e delle interazioni

comeè stato realizzato

cosa fa il sistema in esame

comepuò essere riutilizzato



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.

STRUTTURAINDIVIDUAZIONE

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

DINAMICONEL DOMINIO DELLA FREQUENZA



PROGETTAZIONE DI UNSISTEMA CONTROLLATO

FINALITÀ - PRESTAZIONI - SPECIFICHE



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



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 all’interno del sistema da controllare, indicate come variabili di stato.

SISTEMA

VA

RIA

BIL

I DI

ING

RE

SS

OVARIABILI DI INTERVENTO

DISTURBI

VA

RIA

BIL

I D

I US

CIT

A

VARIABILI DI STATO



SISTEMA IN ESAME

FINALITÀ DEL MODELLO

MODALITÀ DI FUNZIONAMENTODA 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



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.

VA

RIA

BIL

ID

I IN

GR

ES

SO

VA

RIA

BIL

ID

I U

SC

ITA

MODELLO

A SCATOLA

NERA

VA

RIA

BIL

ID

I IN

GR

ES

SO

VA

RIA

BIL

ID

I U

SC

ITA

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.

VA

RIA

BIL

ID

I IN

GR

ES

SO

VA

RIA

BIL

ID

I U

SC

ITA

MODELLO COMPLETO

Dal modello completo possono essere ricavati gli altri modelli ma non il viceversa.



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 dell’analista 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 campionamentoT

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



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 all’interno 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.

variabiledi ingresso

variabiledi uscita

u1 y1u2 y2

un yn

••• •••

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 l’andamento delle variabili di uscita e/o delle variabili di stato in funzione del valore delle condizioni iniziali, dell’andamento delle variabili di ingresso e/o dei disturbi.



Anche i modelli dinamici possono essere di tipo parametrico e non parametrico.Nei modelli dinamici non parametrici il comportamento dinamico è caratterizzato dall’andamento 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, l’indagine sul comportamento dinamico di un sistema va effettuata variando l’ampiezza del gradino. L’andamento 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, l’indagine sul comportamento dinamico di un sistema va effettuata variando sia l’ampiezza sia la pulsazione della sinusoide di ingresso.Al variare della pulsazione si rileva che il rapporto fra l’ampiezza della sinusoide di uscita e l’ampiezza 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 l’andamento sia del rapporto fra le ampiezze delle sinusoidi di ingresso e di uscita sia lo sfasamento reciproco.L’andamento del rapporto fra l’ampiezza della sinusoide di uscita e la sinusoide di ingresso e l’andamento dello sfasamento reciproco al variare della pulsazione vengono indicati come risposta armonica.



DETERMINAZIONE SPERIMENTALE DELLA RISPOSTA A GRADINOL’andamento 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.Dall’andamento della variabile di uscita si ricava la durata del transitorio, che risulta essere un parametro molto significativo.

SISTEMA DINAMICO

SOTTO PROVAtempo

u(t

)

0

U

y(t

)

tempo0Y

tempo

y(t

)

0

Y

tempo

y(t

)

0

Y

y(t

)

tempo0Y

RISPOSTA ARMONICALa risposta armonica può essere ricavata sperimentalmente applicando al sistema sotto prova una variabile di ingresso di tipo sinusoidale e registrando l’andamento della variabile di uscita, quando l’escursione della sinusoide di uscita rimane di valore costante.Il campo di escursione della pulsazione va esteso in modo da ottenere che l’escursione dell’ampiezza della sinusoide di uscita risulti significativa.



SISTEMA DINAMICO SOTTO PROVA

DETERMINAZIONE SPERIMENTALE DELLA RISPOSTA ARMONICA

u(t

)

tempo0

U

-Utempo

u(t

)

0

-Y(1)

Y(1)

tempo

u(t

)

0

U

-U

tempo

u(t

)

0-Y(i)

Y(i)

MdB (1) = 20 log10

Y(1)U MdB (i) = 20 log10

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.

0-10-20-30m

odulo

(dB

) DIAGRAMMA DEI MODULI

.1 1 10 (rad/sec)

0-45

-135-180

fase

(gra

di)

-90

DIAGRAMMA DELLE FASI



RISPOSTA A GRADINO RISPOSTA ARMONICA

00

5 10 15 20 25tempo (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. L’andamento 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 l’andamento del transitorio dopo gli istanti iniziali. L’andamento della risposta armonica risulta particolarmente significativo per caratterizzare il comportamento del sistema negli istanti iniziali, ossia quando i fenomeni transitori sono più significativi.

10

0

-10

-20

-30

mod

ulo

(dB

)

.1 1 (rad/sec)



In numerosi sistemi complessi realizzati dall’uomo, le finalità desiderate sono ottenute attivando secondo un ordine prestabilito i vari sottosistemi in modo da poter raggiungere le finalità e la prestazioni desiderate. L’attivazione dei singoli sottosistemi è effettuata in relazione al comportamento che devono avere dopo che sono esauriti gli inevitabili transitori collegati all’avviamento e alla fermata. Ai fini del raggiungimento delle finalità desiderate l’interesse dominante è pertanto quello collegato al funzionamento a regime permanente.L’attivazione 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.L’attivazione 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 l’attivazione di ogni sottosistema.

ATTIVAZIONE INIZIALE

SOTTOSISTEMA n

SOTTOSISTEMA n+1

SOTTOSISTEMA n+1

DECISIONE n-1

DECISIONE n

DECISIONE n+1




ORGANIZZAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO



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 all’azione 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 controlloSPECIFICHE richieste del committente per la realizzazione di un sistema controllato.



FUNZIONALITÀ

PRESTAZIONI

SPECIFICHE

ATTIVITÀ

RISULTATI

ELENCODETTAGLIATOSCHEMATICOQUALITATIVO DEI RISULTATI

FINALITÀ



MODALITÀ DI FUNZIONAMENTO

DI TIPO CONTINUORAFFINERIA, DISTILLAZIONE, CEMENTIFICIO, RETI DI DISTRIBUZIONE

AD EVENTI PROGRAMMATILAMINATOI, MACCHINE DA IMBALLAGGIO,…

AD EVENTI SINGOLIMOVIMENTAZIONE DI PARTI MECCANICHE, DI CARRI PONTE,...

CONDIZIONI OPERATIVEFUNZIONAMENTO IN CONDIZIONI NOMINALIAVVIAMENTOFERMATAMALFUNZIONAMENTO PARZIALEEMERGENZA

Prima di procedere all’individuazione 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.



SISTEMADI CONTROLLO

SISTEMADA CONTROLLAREVARIABILI DI COMANDO

DEGLI ATTUATORI

VARIABILI CONTROLLATE

VARIABILI INTERNE

SENSORI

ATTUATORI

RETE DI COMUNICAZIONE

AZIONE DI CONTROLLO

DISTURBI

ATTIVAZIONE DECISIONE

EVENTI

IL RUOLO DELL’OPERATORE PER RENDERE OPERATIVO IL CONTROLLO DI UN SISTEMA



SISTEMA CONTROLLATO


AZIONI DI INTERVENTO

VALUTAZIONE DEGLI EFFETTI DELLE AZIONI

DI INTERVENTO


SISTEMA DA SOTTOPORRE ALL’AZIONE DI CONTROLLO

STRUMENTAZIONERETE DI

COMUNICAZIONEMODALITÀ DI CONTROLLO

SCHEMA FUNZIONALEDI UN SISTEMA CONTROLLATO

AZIONI DI CONOSCENZA



SCELTO DAL PROGETTISTASCELTO DAL COMMITTENTE ASSEGNATO

FINALITÀ DESIDERATE

VERIFICA DEL RAGGIUNGIMENTO

DELLE FINALITÀ E DELLE PRESTAZIONI DESIDERATE

MODALITÀ DI INTERVENTO

VALUTAZIONEDEL RISULTATO

VARIABILI DI COMANDO


VARIABILI DI FORZAMENTO

DISTURBI





CONTROLLOA CATENA APERTA

VARIABILECONTROLLATA

VARIABILEDI COMANDO

DELL’ATTUATORE

DISTURBI

ATTUATORE ESISTEMA

DA CONTROLLARE

PRESTAZIONIDESIDERATE

CONTROLLOA CATENA CHIUSA

DISPOSITIVO DI ELABORAZIONE

DISPOSITIVODI MISURA

MODALITÀDI CONTROLLO


VARIABILEDI COMANDO

DELL’ATTUATORE

ATTUATORE ESISTEMA

DA CONTROLLARE

DISTURBI


DAL CONTROLLO A CATENA APERTA AL CONTROLLO A CATENA CHIUSA




APPROCCIO EMPIRICO

CONSOLIDATEConoscenza superficialedel comportamento del sistema da controllare. La modalità di controllo emula le modalità di intervento di un operatore esperto.

EMERGENTIConoscenza 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.

INNOVATIVEConoscenza approfondita del comportamento del sistema da controllare.La modalità di controllo emula l’esperienza e l’intelligenza degli operatori esperti

CARATTERIZZAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO

APPROCCIO SISTEMISTICO



SCELTO DAL PROGETTISTASCELTO DAL COMMITTENTE ASSEGNATO


VERIFICA DEL RAGGIUNGIMENTO

DELLE FINALITÀ E DELLE PRESTAZIONI DESIDERATE


VALUTAZIONEDEL RISULTATO



VARIABILI DI FORZAMENTO

DISTURBI





PRESTAZIONI


APPROCCIO EMPIRICO

BASATO SOSTANZIALMENTE SULLA INTUIZIONE E SULLA

PRATICA

AUTOMAZIONEDA DILETTANTE

AUTOMAZIONEDA PROFESSIONISTA

APPROCCI ALLA PROGETTAZIONE, ALLA RELIZZAZIONE E ALLA CONDUZIONE DI UN SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO

APPROCCIO SISTEMISTICO

BASATO SU PROCEDURE BEN DEFINITE E SULLA

ESPERIENZA



PRESTAZIONI

MODALITÀ DI CONTROLLOAPPROCCIOEMPIRICO

APPROCCIOSISTEMISTICO

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;



AUTOMAZIONE INDUSTRIALE

STRUMENTAZIONERETI DI COMUNICAZIONE

STRUTTURA DEL SISTEMA DI CONTROLLOMODALITÀ DI INTERVENTO

BASSE PRESTAZIONI

EMPIRICHERICOPIANO LA CAPACITÀ DI INTERVENTO DI UN OPERATORE ESPERTO

ELEVATE PRESTAZIONI

EVOLUTECONSENTONO DI SUPERARE LA QUALITÀ DELLE PRESTAZIONI OTTENIBILI APPLICANDO MODALITÀ EMPIRICHE

SISTEMA DA COTROLLARE




MODALITÀ FONDAMENTALI DI CONTROLLO



STRUTTURA DEL SISTEMA DA CONTROLLARE

STRUMENTAZIONE


SIS

TE

MA

DA

CO

NT

RO

LL

AR

E

FINALITÀDESIDERATA

PRODUTTIVITÀ

PRESTAZIONI

FUNZIONALITÀ

IMP

IAN

TIS

TA

PR

OC

ES

SIS

TA

CO

NT

RO

LL

IST

A

PROFITTO

PROGETTISTI DEL SISTEMA DA CONTROLLARE

PROFESSIONALITÀ NECESSARIE PER LA PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA CONTROLLATO

PROGETTISTI DEL SISTEMA DI CONTROLLO



SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO

UNITÀ PRODUTTIVAUNITÀ PRODUTTIVAUNITÀ PRODUTTIVA

IMPIANTO IMPIANTOIMPIANTO

APPARATOAPPARATO APPARATO

DISPOSITIVO DISPOSITIVO DISPOSITIVO

RAPPRESENTAZIONE AD ALBERO DELLA STRUTTURA DI UN SISTEMA COMPLESSO

ELEMENTOSINGOLO

ELEMENTOSINGOLO

ELEMENTOSINGOLO



STRUTTURA GERARCHICA DI UN SISTEMA CONTROLLATO

COORDINAMENTO

CONTROLLO DEGLI ELEMENTI SINGOLI

CONDUZIONE

GESTIONE

DISPOSITIVI SINGOLI CONTROLLATI SINGOLARMENTE

OTTIMIZZAZIONE DELLA FEDELTÀ DI RISPOSTA

OTTIMIZZAZIONEDELLA FUNZIONALITÀ

OTTIMIZZAZIONEDELLA PRODUZIONE

OTTIMIZZAZIONEDELLA 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



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, l’alimentazione della energia elettrica, dell’acqua, 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 l’efficienza del sistema di produzione o infine la sicurezza delle maestranze e dell’ambiente;•le apparecchiature e le procedure che consentono di realizzare l’interfaccia uomo-macchina visualizzando le condizioni operative degli elementi singoli, degli apparati, degli impianti e dell’intero 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.



ATTIVAZIONE


COORDINAMENTO

CONDUZIONE

GESTIONE

STRUTTURA DI UN IMPIANTO DI PRODUZIONE

SERVIZI A

USILIA

RI

INTERFACCIA UOMO MACCHINADIAGNOSI DEI GUASTI

RETI DÌ COMUNICAZIONE



STRUTTURA DI UN IMPIANTO DI PRODUZIONE

COORDINAMENTO


CONDUZIONE

GESTIONE

INIZIALIZZAZIONE

INTERFACCIA UOMO-M

ACCHINA

RETI DI COMUNICAZIONE

DIAGNOSI GUASTISERVIZ

I AUSIL

IARI



• TEMPORIZZAZIONE, SEQUENZIALIZZAZIONE E SCELTA DELLE STRATEGIE DI

INTERVENTO• ASSEGNAZIONE DELL’ANDAMENTO 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 DELL’ANDAMENTO 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

CONDUZIONEDEGLI IMPIANTI

COORDINAMENTO

GESTIONEDEL SISTEMA

DI PRODUZIONE

CONTROLLOLOCALE

INIZIALIZZAZIONE



SISTEMACONTROLLATO

COMPLESSO

VARIABILI DI

COMANDO

VARIABILI DI

CONTROLLO

VARIABILI

DI GESTIONE

PRESTAZIONIVARIABILI

CONTROLLATE

STRUMENTAZIONERETI DI COMUNICAZIONE


GE

ST

ION

E

MODALITÀ DI CONDUZIONE, GESTIONE ED ESERCIZIO


VARIABILI DI

CONDUZIONEIMPIANTI

SISTEMA DI CONTROLLOGESTIONE DEL

SISTEMA CONTROLLATOCOMPLESSO

APPARATI

ELEMENTI SINGOLI CO

NTRO

LLOCOORDINAMENTO

AZIONIDI CONTROLLO SUI SINGOLI ELEMENTI

VERIFICA DI APPLICABILITÀ DELLE AZIONI DI CONTROLLO



GESTIONE

CONDUZIONE

COORDINAMENTO

CAMPOELEMENTO SINGOLO


MODALITÀ DI CONTROLLO DEGLI ELEMENTI SINGOLILa finalità delle modalità di controllo degli elementi singolo è quella di ottenere che il comportamento dell’elemento 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

ELEMENTOSINGOLOVARIABILI

DI INGRESSOVARIABILI INTERNE

VARIABILE

DI COMANDO

VARIABILE

CONTROLLATA

PARAMETRI OPERATIVI

STRUTTURA DEL SISTEMA DI CONTROLLO DI UN ELEMENTO SINGOLO



VARIABILE DI COMANDO

ELEMENTOSINGOLO VARIABILE

CONTROLLATA

DISTURBI PREVEDIBILIDISTURBI CASUALIDISTURBI STRUTTURALI

Per effettuare la scelta della modalità di controllo più opportuna, occorre che siano definite:•la variabile di comando;•la variabile controllata;•l’origine e l’entità 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 dell’elemento in esame per gli aspetti che interessano la corretta applicazione della modalità di controllo.

ELEMENTO SINGOLO

CONTROLLATOVARIABILE DI COMANDO

VARIABILE CONTROLLATA

tempo

tempo

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.



VALUTAZIONE DELLE PRESTAZIONI STATICHE DELL’ELEMENTO CONTROLLATOLa valutazione delle prestazioni statiche dell’elemento controllato viene rilevata in base allo scostamento fra il valore della variabile di comando e il valore della variabile controllata nel funzionamento a regime permanenteandamento a gradino della variabile di comandoL’entità dello scostamento, ossia dell’errore, può essere:•finito•nullo

andamento a rampa lineare della variabile di comando. L’entità dello scostamento, ossia dell’errore, può essere:•infinito•finito•nullo

tempo

tempo

Per valutare le prestazioni dell’elemento controllato converrà fare riferimento ad un disturbo di tipo a gradino applicato direttamente sulla variabile controllata.


ELEMENTOCONTROLLATOVARIABILE

DI COMANDO

tempoDISTURBOANDAMENTO A REGIME DELLA VARIABILE CONTROLLATA

valore nominale



RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ DESIDERATE

SISTEMA COMPLESSO oppure

ELEMENTO SINGOLO

VARIABILE DI INGRESSO

DELL’ATTUATORE

ATTUATORE


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

DELL’ATTUATORE

MISURA DELLE CONDIZIONI OPERATIVE

AZIONI DI INTERVENTO A CATENA APERTAMODALITÀ DI INTERVENTO DELL’OPERATORE A CONTROREAZIONE



CONTROLLO A CONTROREAZIONE DA DISPOSITIVO

MISURA DELLA VARIABILE COMPROLLATA

+-

ANDAMENTO DESIDERATO

DELLA VARIABILE CONTROLLATA

y*(t)ELEMENTO SINGOLO

ATTUATOREu(t)


y*t)


ATTUATOREANDAMENTO DELLA


VARIABILE DI ERRORE

ON - OFF ON - OFF ON - OFFON - OFF

DI TIPO CONTINUO

DI TIPO CONTINUO SENZA OSCILLAZIONE SOVRAPPOSTA

DI TIPO CONTINUO

DI TIPO CONTINUO

ON - OFF ON - OFFDI TIPO CONTINUO CON

OSCILLAZIONE SOVRAPPOSTADI TIPO

CONTINUO

MODALITÀ DI INTERVENTO DA DISPOSITIVO

e(t)

VARIABILE DI INGRESSO DELL’ATTUATORE

mt)

VARIABILE DI ERRORE



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


COORDINAMENTO

GESTIONEDEL SISTEMA

DI PRODUZIONE

CONTROLLOLOCALE

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 AZIONIDI 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



ON/OFF

VARIABILE CONTROLLATAMINORE DEL VALORE DESIDERATO

ATTUATORE IN ON

VARIABILE CONTROLLATAMAGGIORE DEL VALORE DESIDERATO ATTUATORE IN OFF

DI TIPO CONTINUO

VARIABILE CONTROLLATALONTANA DAL VALORE DESIDERATO

AZIONE DI CONTROLLO PROPORZIONALE ALLA DIFFERENZA FRA IL VALORE DESIDERATO E IL VALORE ISTANTANEO DELLA VARIABILE CONTROLLATA

VARIABILE CONTROLLATAPROSSIMA AL VALORE DESIDERATO

AZIONE DI CONTROLLO PROPORZIONALE ALL’INTEGRALE 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 CONTROLLOCONDIZIONE DI FUNZIONAMENTO

ATTUATORE



VARIABILE DI GESTIONE

DAGLI OPERATORI

VARIABILI DI CODUZIONE

DAGLI OPERATORI

DALL’OPERATORE


DAI DISPOSITIVI PER LA ELABORAZIONE DELLE MODALITÀ DI COORDINAMENTO

DALL’OPERATORE 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




STRUMENTAZIONE - DISPOSITIVI DI MISURA



STRUMENTAZIONEDISPOSITIVIDI MISURA ATTUATORI

RETI DICOMUNICAZIONE

- 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



STRUMENTAZIONE INDUSTRIALE DI MISURAINDUSTRIA DI PROCESSORETI DI DISTRIBUZIONE

STRUMENTAZIONE PER L’INDUSTRIA MANIFATTURIERASTRUMENTAZIONE CINETICA

SENSORI ON-OFF

TRASDUTTORI CORRENTE - TENSIONE - POTENZA

LETTORI CODICI A BARRE

SISTEMI DI VISIONE

STRUMENTAZIONE DI ANALISI GAS E LIQUIDIMISURA PARAMETRI CHIMICI E FISICI

ANALISI COMPOSIZIONE CHIMICA

DISPOSITIVI DI MISURA

STRUMENTAZIONE DA QUADRO E DA PANNELLO



HARDWARESOFTWARE PER LASTRUMENTAZIONE

SOFTWARE PERIL CONTROLLO


STRUMENTAZIONE

FLUSSODI ENERGIA


STRUTTURA DI UN SISTEMA CONTROLLATOINQUADRAMENTO DEI PROBLEMI EMERGENTI

FLUSSO DIINFORMAZIONI

ESPERIENZA

MISURA DELLE CONDIZIONIAMBIENTALI

DISPOSITIVIDI MISURA

DECISIONIOBIETTIVI DEL CONTROLLO

ATTUATORIAZIONI DI

INTERVENTO



STRUMENTAZIONEHARDWARE


CONTROLLORI LOCALI

ATTUATORI


SOFTWARECOLLEGAMENTO 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 l’Automazione.La strumentazione comprende componenti hardware e programmi software come evidenziato nella seguente figura

INTERFACCIA OPERATORE

INTERFACCIA UOMO-MACCHINA



MODALITÀ DI INTERVENTO ATTUATORE

SISTEMA DACONTROLLARE


ANDAMENTO DESIDERATODELLA VARIABILE CONTROLLATA


VARIABILE DI COMANDO

VARIABILE DI FORZAMENTO

DISTURBI

ELEMENTI HARDWARE

SISTEMA DACONTROLLARE

SCHEMA DI PRINCIPIO DI UN CONTROLLO A CATENA CHIUSA

DISPOSITIVI DI MISURATRASDUTTORE dispositivo fisico progettato per trasformare grandezze appartenenti ad un sistema energetico in grandezze equivalenti appartenenti ad un diverso sistema energeticoATTUATORE trasforma un segnale in energiaSENSORE trasforma energia in un segnale


HARDWARE INFORMATICOSOFTWARE PER IL CONTROLLO


ATTUATORE

INTERFACCIACOMUNICAZIONE

INTERFACCIACONTROLLO



CARATTERIZZAZIONE DI UN DISPOSITIVO DI MISURA

GRANDEZZA DA MISURAREPRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DEL SENSORETECNOLOGIE UTILIZZATE PER LA REALIZZAZIONESEGNALE RICAVATO DAL SENSOREINTERFACCIA VERSO L’ELEMENTO A CUI È APPLICATOCAMPO DI APPLICAZIONEPROPRIETÀPRESTAZIONICLASSE DELLA QUALITÀCOSTO

CRITERI PER LA VALUTAZIONE DELLA QUALITÀ DI UN DISPOSITIVO DI MISURA

COMPORTAMENTO STATICOCOMPORTAMENTO DINAMICOCLASSE DI QUALITÀCAMPO DI MISURACAPACITÀ DI SOVRACCARICOCOMPATIBILITÀ CON LA RETE DI COMUNICAZIONECOMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICACOMPATIBILITÀ CON GLI ALTRI COMPONENTIDISPONIBILITÀ



ATTUATORI DISPOSITIVI DI MISURA- ELETTRICI

- IDRAULICI- PNEUMATICI

- LETTORI CODICI- SENSORI DI PROSSIMITÀ- SENSORI DI FINE CORSA- ANALIZZATORI DELLA VISIONE

- SENSORI ON/OFF- TRASDUTTORI

WORKSTATIONSSOFTWARE SPECIALISTICI PER LA CONDUZIONE E PER LA GESTIONE

- ANALIZZATORI DI MATERIA- MISURATORI DI MATERIA- MISURATORI DI GRANDEZZE FISICHE


DISPOSITIVI DI ELABORAZIONE- P L C- D C S



INQUADRAMENTO DELLA STRUMENTAZIONE

DISPOSITIVIDI MISURA ATTUATORI

RETI DICOMUNICAZIONE

UTILIZZATI PER IL CONTROLLO DEGLI ELEMENTI SINGOLIGRANDEZZA MISURATA DISPONIBILE IN FORMA

•ON/OFF•ANALOGICA•DIGITALE•DIGITALIZZATA•SMART CON USCITE DIGITALIZZATE•INTELLIGENTI CON USCITE DIGITALI

ATTUATORIVARIABILE DI USCITA DI TIPO

•ON/OFF•MOTO CONTINUO•MOTO INCREMENTALE

AZIONAMENTIDI TIPO

•ELETTRICO•IDRAULICO•PNEUMATICO

SUPPORTO FISICO

•ARIA IN PRESSIONE•TENSIONE CONTINUA•TENSIONE MODULATA•CORRENTE CONTINUA

INFORMAZIONI

•VALORE ON/OFF•VALORE ANALOGICO•VALORE DIGITALIZZATO•PROTOCOLLI



FORMATI UTILIZZATI PER LA TRASMISSIONEDELLA GRANDEZZA MISURATA

ANALOGICA CORRENTE CONTINUA CON ESCURSIONE COMPRESA FRA 4 e 20 m A

DIGITALIZZATOSEQUENZA 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



FILTROPASSA-BASSO

TRASDUTTORE AMPLIFICATORE

SENSOREGRANDEZZA

DA MISURARE

SCHEMA FUNZIONALE DI UN DISPOSITIVO DI MISURA

CAMPIONAMENTOE TENUTA

MICROCALCOLATORECONVERTITORE A/D


DISPOSITIVO DI AMPLIFICAZIONE

ED ELABORAZIONE MECCANICO O ELETTRONICO

SENSORE PRIMARIO

GRANDEZZADA MISURARE INERFACCIA PER

L’ADATTAMENTO ALLA RETE DI COMUNICAZIONE




CARATTERIZZAZIONE DI UN DISPOSITIVO DI MISURASENSIBILITÀ: rapporto fra la variazione rilevata dal sensore e la variazione della grandezza da misurareRISOLUZIONE: la più piccola variazione della grandezza misurata che viene rilevata dal sensorePRECISIONE: 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/digitaleSTRUMENTAZIONE SMARTGli strumenti smart forniscono, oltre alla misura della variabile controllata, anche la misura di altre variabili significative per conoscere le condizioni operative dell’apparto su cui sono montati.Tali misure sono di ausilio per la conduzione dell’apparato e consentono di gestire in anticipo situazioni anomale e di fornire informazioni da utilizzare per la manutenzione preventiva

AMPLIFICATORE E CONVERTITORE A/DMICROPROCESSOREELABORAZIONEDIGITALE

SENSORE PRIMARIO

GRANDEZZA CHE CARATTERIZZALA VARIABILE CONTROLLATA

SENSORI SECONDARIGRANDEZZE CHE

INFLUENZANO IL VALORE DELLA VARIABILE CONTROLLATA

INERFACCIA PER L’ADATTAMENTO ALLA RETE DI COMUNICAZIONE


DIGITALE



P L C PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER

P I D REGOLATORI

SOFTWARE DI SUPERVISIONER 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 L’INDUSTRIA MANIFATTURIERAP 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




STRUMENTAZIONE- ATTUATORI E RETI DI COMUNICAZIONE



In un attuatore si distinguono tre parti: •la prima in grado di stabilire l’entità dell’energia prelevata sulla base del valore del valore ottenuto dalla elaborazione dell’entità della azione di intervento;•la seconda in grado di intervenire sulla energia prelevata dalla sorgente primaria;•la terza in grado di trasformare l’energia prelevata nell’energia necessaria per ottenere l’evoluzione 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. L’energia fornita al sistema da controllare può essere di tipo fluidico, termico, elettrico, meccanico. Le prestazioni dell’attuatore condizionano sia le prestazioni ottenibili dall’elemento 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.

DALL’ENTITÀ DELL’AZIONE DI INTERVENTO ALLA

QUANTÀ DELLE’ENERGIA PREVEVATA

ENTITÀ DELLA AZIONE DI

INTERVENTO

ELEMTENTO DA CONTROLLARE

SCHEMA FUNZIONALE DI UN ATTUATORE

DISPOSITIVO PER IL PRELIEVO DELLA ENERGIA PRIMRIA


TRASFORMAZIONE DELL’ENERGIA PRELEVATA NELL’ENERGIA UTILE

PER L’EVOLUZIONE DELL’ELEMENTO DA

CONTROLLARE



ATTUATORI

ENERGIA ELETTRICA

ENERGIA FLUIDICA

EN

ER

GIA

CH

IMIC

AE

NE

RG

IA T

ER

MIC

A

IDRAULICI PNEUMATICI

RELÈMOTORI

A SEMICONDUTTORI

MOTORI A COMBUSTIONE

INTERNA

ESPANSIONE

DEFORMAZIONE

ESPLOSIONEELETTROLISI

PANORAMICA SUGLI ATTUATORI



ATTUATORE– DISPOSITIVO UTILIZZATO PER LA TRASFORMAZIONE DI UNA VARIABILE DI COMANDO IN UNA

AZIONE DI INTERVENTO SULL’ELEMENTO 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 DELL’ELEMENTO DA CONTROLLARE

ATTUATORI IDRAULICIMOTORI IDRAULICIATTUATORI PNEUMATICIMOTORI PNEUMATICI

PIEZOELETTRICIMAGNETOSTRITTIVIELETTROCHIMICIBIMETALLICIMETALLI A MEMORIA DI FORMA

ATTUATORI ELETTROMECCANICI

ATTUATORI AD ENERGIA FLUIDICA

ATTUATORI NON CONVENZIONALI

PANORAMICA SUI VARI TIPI DI ATTUATORE

TELERUTTORIELETTROMAGNETIMOTORI A FLUSSO IMPRESSOMOTORI A FLUSSO INDOTTOMOTORI A RILUTTANZAMOTORI A PASSO

MOTO ROTATORIOMOTO LINEARE

ATTUATORI DI FORZAMOTO LINEARE

MOTO ROTATORIO



• 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 NECESSARIEPER LA CARATTERIZZAZIONE DI UN ATTUATORE




SEGNALI DI COMANDODELL’AZIONAMENTO

SCHEMA STRUTTURALE DI UN AZIONAMENTO

RETEMONOFASE O TRIFASE

CONVERTITOREAC/DC

FILTRO DI LIVELLA-MENTO DELLA TEN-SIONE IN CONTINUADISSIPATORE DELLA

ENERGIA DI RECUPERO

MOTORE

DISPOSITIVO DI ALIMENTAZIONE DEL MOTORE

DISPOSITIVODI COMANDO DELL’AZIONAMENTO

CONVERTITOREDC/AC oppure DC/DC

DISPOSITIVODI COMANDODEL MOTORE

AZIONAMENTO



ATTUATORIRETETRIFASE

MOTOREASINCRONO POMPA SERBATOIO


ATTUATORELINEARE

CARICO

SEGNALE DI COMANDODELLA VALVOLA

MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA

DISPOSITIVODI COMANDO

VALVOLALINEARE

ALIMENTAZIONEELETTRICA

AMPLIFICATOREELETTROVALVOLA

RETE DI ALIMENTAZIONEDI ARIA COMPRESSA

SCHEMA STRUTTURALE DI UN ATTUATORE IDRAULICO O PNEUMATICO



ALSERBATOIO

DALLAPOMPA

SPOSTAMENTODELLO STELO

V1 V2

DISPOSITIVODI COMANDO DELLA VALVOLA

ALLA CAMERA 1 DELL’ATTUATORE

OTTURATORE

MISURA DELLA POSIZIONE DELLO STELO

ALLA CAMERA 2 DELL’ATTUATORE

STRUTTURA DI UNA VALVOLA IDRAULICA



SS TT RR UU MM EE NN TT AA ZZ II OO NN EE

APPARATI SINGOLIAPPARATI SINGOLI

SUPERVISIONECONDUZIONE

GESTIONE

PIANIFICAZIONE

COORDINAMENTO

CO

MP

LE

SS

ITA

’ DE

L C

ON

TR

OL

LO

DISPOSITIVI DIELABORAZIONE

WORKSTATION

PERSONAL COMPUTERS

D C S

D C S

ORIZZONTETEMPORALE

MESI

GIORNI

ORE

MINUTI

SECONDI

MILLISECONDI

VE

LO

CIT

A’ D

I EL

AB

OR

AZ

ION

E

VOLUME DATI

MEGABYTE

KILOBYTE

BYTE

BIT



SEGNALIINFORMAZIONI

MIT

TE

NT

ED

ES

TIN

AT

AR

IO

UTILIZZAZIONECODIFICA DECODIFICARETE DI

COMUNICAZIONE

STRUTTURA DI UNA COMUNICAZIONE PER MEZZO DELLA RETE

PNEUMATICA

tempo1950 20001975

TEC

NO

LOG

IA

DO

MIN

AN

TE

ANALOGICA DIGITALE

BUS DI CAMPO

TECNOLOGIA DELLA RETE DI COMUNICAZIONE

TIPOLOGIE DEI SISTEMI DI COMUNICAZIONE- PNEUMATICA PRESSIONE VARIABILE FRA 3 E 15 psi

- SMART ANALOGICA 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



PROBLEMI EMERGENTI NELLA COMUNICAZIONEAttualmente 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 informazioni3)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 l’adeguamento 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 comuneIl segnale di uscita deve avere:•impedenza di uscita adeguata•basso rapporto segnale/rumore•disaccoppiamento da altri canali



8 - 12 BITDAGLI ELEMENTI SINGOLI CONVERSIONE ANALOGICA DIGITALE

16 BIT32 BIT

ELABORAZIONESU PC O DCS

AGLI A TTUATORI

ALGORITMO DI CONTROLLO

CONVERSIONE DIGITALE ANALOGICA

CAMPO DI ESCURSIONE DELLA VARIABILE DI COMANDO

4 - 20 mA± 10 V

RICOSTRUZIONE DELL’ANDAMENTO E FILTRAGGIO

COLLEGAMENTI PUNTO-PUNTO COLLEGAMENTI BASATI SU BUS DI CAMPO

CONSISTENZA DEI DATI



ATTUATORI

SENSORI

D C S

P L C

SCADA

SENSORBUS

DEVICEBUS

FIELDBUS

TPC/IPETHERNET

TEMPO CICLO < 100 ms

LIVELLOIMPIANTO

WORKSTATIONVISORI


ELABORATORE FINALIZZATO

ALLA GESTIONE

RETE A LIVELLO DI IMPIANTI

WORKSTATIONVISORI

PROTOCOLLO

ATTUATORI

M


PROTOCOLLO


DISTRIBUTED COMPUTER

SYSTEM

LIVELLOAZIENDA

TEMPO CICLO < 1000 ms

PROTOCOLLO TCP/IP

GESTIONE DELL’SISTEMA DI PRODUZIONE

COLLEGAMENTO AD INTERNET

TEMPO CICLO < 10 ms

LIVELLOELEMENTI SINGOLI

ATTUATORI

M

SENSORI

RETE A LIVELLO DI ELEMENTI SINGOLI

PROGRAMMABLE LOGIC

CONTROLLER




PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLERDISTRIBUTED CONTROL SYSTEMINTERFACCIA UOMO - MACCHINA



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 nell’ambiente 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


STRUMENTAZIONE NECESSARIA PER

L’ELABORAZIONE DEL PROGRAMMA DI ATTIVAZIONE

AMBENTE IN CUI OPERA IL SISTEMA CONTROLLATO

COMANDI

RETE LOGICA oppure PLC

VARIABILI DI ATTIVAZIONE



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 l’applicazione 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 l’esecuzione 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.



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.



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

INDICATORILED

ALI

ME

NTA

TOR

E

ESPANSIONE DI MEMORIA

MO

DU

LI I

NO

UT

/OU

TP

UT

MO

DU

LI

INO

UT

/OU

TP

UT

MO

DU

LI

INO

UT

/OU

TP

UT

CPU


BATTERIA TAMPONE

CONNESSIONERETE

SCHEMA A BLOCCHI DI UN PLC

UNITÀ DI MEMORIA

BATTERIATAMPONE

RTC (REAL TIME

CLOCK)

MODULI I/O E DEDICATI

INTERFACCE DI COMUNICAZIONE

(SERIALI, ETHERNET,

BUS DI CAMPO, REMOTE,

DI SERVIZIO, INTERNE)

ALIMENTATORE VAC / VDC

SISTEMA DI CONNESSIONE MECCANICA (GUIDA DIN

PANNELLO, RACK,FRONTE QUADRO,

PIASTRA …)

CPU



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 l’altra, procedendo dall’alto 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 dell’esecuzione di un programma deve essere inviato dall’esterno.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 l’INSTRUCTION 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.



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 produzioneLa 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 configurazioneIn particolare i moduli sono posizionati nel sistema da controllare in corrispondenza dei punti in cui la loro azione è necessaria per rendere operativa l’azione 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 sottosistemiLa topologia della rete può essere modificata, aggiungendo o togliendo moduli, anche quando il sistema da controllare è in funzioneIl 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 dell’interfaccia uomo-macchina



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:•L’interfaccia 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.




COORDINAMENTO

GESTIONEDEL SISTEMA

DI PRODUZIONE

CONTROLLO LOCALE

INIZIALIZZAZIONE

REMOTE TERMINAL UNITLa 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 R T U R T U R T U

R T U

R T U

R T U

R T U



ELABORAZIONEALLARMI/EVENTI

ELABORAZIONECONTROLLIAUTOMATICI

ELABORAZIONECOMANDI

OPERATORE

ELABORAZIONEDATI

INTELLIGENZA

TRATTAMENTO DATI

BASE DI DATI DEL COMPORTAMENTO DEL SISTEMA CONTROLLATO

INTERFACCIA DI COMUNICAZIONE CON

GLI ATTUATORI E I DISPOSITI VI DISURA

VARIABILI MISURATEVARIABILIDI COMANDO

ESPERIENZA

BASE DELLA CONOSCENZA

DATA LOGGING

INFRASTRUTTURA PERLA COMUNICAZIONE

CON SISTEMI ESTERNI

STRUTTURA DEL SISTEMA INFORMATIVO PER IL CONTROLLO DI UN SISTEMA COMPLESSO

INTERFACCIAUOMO-MACCHINA



INTERFACCIA UOMO-MACCHINA•aiuto all’operatore 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


COORDINAMENTO

GESTIONEDEL SISTEMA

DI PRODUZIONE

CONTROLLO LOCALE

INIZIALIZZAZIONE

ELABORAZIONIDAI DATI ALLE INFORMAZIONI

•analisi statistiche sull’andamento 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



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 dell’interfaccia uomo-macchina.La realizzazione delle pagine grafiche può essere effettuata con l’ausilio 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•l’andamento 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. Nell’area operativa grafica è visualizzata l’informazione dominante, mentre nelle altre aree informazioni secondarie utili per la conoscenza delle condizioni operative.



• 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



RACCOLTA DEI DATI•MISURA DI TUTTE LE VARIABILI DI INTERESSE PER IL SISTEMA CONTROLLATO•COSTRUZIONE IN MEMORIA DI UN’IMMAGINE DELLE GRANDEZZE FISICHE

•LA VALIDITÀ DELL’IMMAGINE È LIMITATA TEMPORALMENTE•LA DURATA DELL’INTERVALLO 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 HARDWAREMONITORAGGIO DEGLI ALLARMI•ANALISI DELLE INFORMAZIONI DAL CAMPO CHE POSSONO RICHIEDERE L’INTERVENTO AUTOMATICO DEL CONTROLLO E/O DELL’OPERATORE•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 DELL’EVENTO PRIMARIO CHE HA SCATENATO L’ALLARME•LOG TEMPORALE DEGLI EVENTI

•SISTEMI ESPERTI PER AIUTARE L’OPERATORE NELL’ANALISI DEL GUASTO



ESEMPIO DI REALIZZAZIONE DI UN INTERFACCIA UOMO MACCHINA



ESEMPIO UNA PAGINA GRAFICA PER LA VISIONE DI UNA PARTE DELL’IMPIANTO



ESEMPIO UNA PAGINA GRAFICA PER LA VISIONE DELLA STRUTTURA FUNZIONALI DI UN IMPIANTO



ESEMPIO DI UNA PAGINA GRAFICA CON l?ANDAMENTO IN TEMPO REALEDI ALCUNE VARIABILI



ESEMPIO DI UNA PAGINA GRAFICA CON L’ELENCO IN TEMPO REALEDEGLI ALLARMI

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

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