PROGRAMMAZIONE DIDATTICA DISCIPLINARE · MOD PROGRAMMAZIONE ... Collegamenti con Elettrotecnica ed...

Programmazione Disciplinare

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PROGRAMMAZIONE DISCIPLINARE

REV.00 del 21.10.2013

ISTITUTO DI ISTRUZIONE SUPERIORE

"BUCCARI – MARCONI” SISTEMI AUTOMATICI Pag 1 di 9

PROGRAMMAZIONE DISCIPLINARE a.s.2013/2014

Viale Colombo 60 – 09125 Cagliari - Uff. D.S / Segreteria 070300303 – 070301793 070340742 (Sede Via Pisano Tel. 070554758)

[email protected] Fiscale: 92200270921 - Codice Meccanografico: CAIS02300D

PROGRAMMAZIONE DIDATTICA DISCIPLINARE

Disciplina SISTEMI AUTOMATICI a.s.2016/2017

Classe:4° Sez. Y

INDIRIZZO: Elettronica ed Elettrotecnica articolazione Elettrotecnica

Docenti : Prof. Giovanni Antonio Fadda, Sandro Manca

mailto:[email protected]


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ANALISI DELLA SITUAZIONE DI PARTENZA Profilo generale della classe

Il nucleo classe è formato 18 alunni di cui 12 provenienti dalla terza y 5 ripetenti e un alunno proveniente dalla 3W. Al momento la partecipazione alla attività didattica è adeguata. Alunni con bisogni educativi speciali

In questa classe nessun alunno ha manifestato bisogni educativi speciali Livelli di partenza rilevati

Per quanto concerne le conoscenze e le competenze di base la classe presenta una preparazione

mediamente omogenea con qualche alunno con ancora qualche lacuna. Tipologia di prova utilizzata per rilevare i livelli di partenza

E’ stata effettuata una prova orale solo nei confronti dell’alunno proveniente dalla terza w. Livello Livello Livello

Livello

Livello

N. _____ N. _____ N. _____ N. _____ N. _____

PERCORSI MULTIDISCIPLINARI/INTERDISCIPLINARI Collegamenti con Elettrotecnica ed Elettronica e Tecnologie e Progettazioni di Sistemi Elettrici ed

Elettronici nella analisi dei sistemi e Matematica per elaborare dei modelli matematici dei sistemi;

Italiano per redigere relazioni tecniche; Inglese comprendere la documentazione relativa alle tecnologie

impiegate. Obiettivi minimi:

utilizzare, in contesti di ricerca applicata, procedure e tecniche per trovare soluzioni innovative e migliorative, in relazione ai campi di propria competenza; cogliere l’importanza dell’orientamento al risultato, del lavoro per obiettivi e della necessità di assumere responsabilità nel rispetto dell’etica e della deontologia professionale; riconoscere gli aspetti di efficacia, efficienza e qualità nella propria attività lavorativa; saper interpretare il proprio autonomo ruolo nel lavoro di gruppo; essere consapevole del valore sociale della propria attività, partecipando attivamente alla vita civile e culturale a livello locale, nazionale e comunitario; riconoscere e applicare i principi dell’organizzazione, della gestione e del controllo dei diversi processi produttivi; analizzare criticamente il contributo apportato dalla scienza e dalla tecnologia allo sviluppo dei saperi e al cambiamento delle condizioni di vita; riconoscere le implicazioni etiche, sociali, scientifiche, produttive, economiche e ambientali dell’innovazione tecnologica e delle sue applicazioni industriali; Formulazione delle ipotesi operative, attività e metodologie didattiche che si intende porre in essere per lo sviluppo competenze.

La disciplina Sistemi Automatici ha una stretta correlazione con le applicazioni in campo , la cui natura operativa richiede, per essere attuata competenze trasversali teoriche ma ancora di più pratico applicative. E poiché, come ben noto, i concetti teorici alla base della disciplina sono di difficile comprensione per via dell’ elevato livello dell’analisi matematica richiesta, le strategie didattiche e i metodi operativi più efficaci per far acquisire le competenze di questa figura professionale si possono conseguire, più facilmente attraverso l’attività laboratoriale. In questa sede l’alunno viene indirizzato alla realizzazione di progetti di cui si sente protagonista e artefice, viene messo a contatto attraverso la soluzione di problemi, non solo con l’uso del software di settore (programmazione dei PLC , pacchetti SCADA , LabView), ma anche con le più recenti tecnologie informatiche ed elettroniche (vedi Arduino e lo sviluppo delle app con Android) . In questo ambito, l’azione educativa si sposta verso il riflettere sul fare, al fine di rendere gli allievi più consapevoli dei processi di cui sono protagonisti.



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ARTICOLAZIONE ORARIA Sono previste 4 ore settimanali di cui 2 ore di teoria e 2 di attività di laboratorio.

Piano di lavoro relativo al 4°anno

COMPETENZE ABILITA’ CONOSCENZE

n. 1 utilizzare la strumentazione di laboratorio e di settore e applicare i metodi di misura per effettuare verifiche, controlli e collaudi

Utilizzare strumenti di misura virtuali. Programmare sistemi di acquisizione ed elaborazione dati.

Sistemi automatici di acquisizione dati e di misura. Trasduttori di misura. Uso di software dedicato specifico del settore. Gestione di schede di acquisizione dati.

n. 2 utilizzare linguaggi di programmazione, di diversi livelli, riferiti ad ambiti specifici di applicazione

Programmare e gestire nei contesti specifici componenti e sistemi programmabili di crescente complessità. Programmare sistemi di gestione di sistemi automatici.

Linguaggi di programmazione visuale per l’acquisizione dati. Programmazione con linguaggi evoluti e a basso livello dei sistemi a microprocessore e a microcontrollore.

n. 3 analizzare il funzionamento, progettare e implementare sistemi automatici

Programmare e gestire nei contesti specifici componenti e sistemi programmabili di crescente complessità. Progettare semplici sistemi di controllo con tecniche digitali integrate.

Elementi fondamentali dei dispositivi di controllo e di interfacciamento. Dispositivi e sistemi programmabili

n. 4 analizzare il valore, i limiti e i rischi delle varie soluzioni tecniche per la vita sociale e culturale con particolare attenzione alla sicurezza nei luoghi di vita e di lavoro, alla tutela della persona, dell’ambiente e del territorio.

Valutare le condizioni di stabilità nella fase progettuale.

Normativa di settore

n. 5 redigere relazioni tecniche e documentare le attività individuali e di gruppo relative a situazioni professionali

Redigere documentazione tecnica e manuali d’uso. Sviluppare programmi applicativi per il monitoraggio ed il collaudo di sistemi

Normativa di settore, software specifico di settore

METODOLOGIA DIDATTICA

Lezione frontale

Lezione partecipata : Modello deduttivo(Sguardo d’insieme, concetti organizzatori anticipati) Modello induttivo (Analisi di casi, dal particolare al generale) Modello per problemi (Situazione problematica, discussione)

Cooperative learning

Brainstorming

STRUMENTI DIDATTICI

Libri di testo Web-Quest



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Testi di consultazione Siti web

Fotocopie Manuale o altro….

Sussidi multimediali LIM

Lavagna luminosa Computer

TIPOLOGIA DI PROVE DI VERIFICA (specificare il numero)

Verifiche orali: 2 per quadrimestre Prove grafiche

Prove scritte: 3 per quadrimestre Prove pratiche: 3 per quadrimestre

Risoluzione di problemi Relazioni tecniche e/o sull’attività svolta:1 3 per quadrimestre

Osservazioni sul comportamento (partecipazione, attenzione, puntualità nelle consegne, rispetto delle regole e dei compagni/e)

Esercizi

CRITERI E GRIGLIE DI VALUTAZIONE

Per la valutazione si terrà conto, in base agli obiettivi fissati, di: · impegno e partecipazione al dialogo educativo;· progressi conseguiti rispetto al livello iniziale; · conoscenza dei contenuti; · rielaborare le dei contenuti; · capacità di analisi, sintesi e applicazione;· capacità di esprimersi con linguaggio tecnico appropriato

VOTO VALUTAZIONE CONOSCENZA CAPACITA' COMPETENZA

Ampia, completa,

Compie relazioni dei concetti Comprende e rielabora i

10 ECCELLENTE chiave in modo trasversale ed contenuti in modo critico ed

approfondita

interdisciplinare originale

9 OTTIMO Ampia, completa Organizza in modo autonomo e Comprende e rielabora i

ed approfondita

corretto le conoscenze contenuti in modo articolato

8 BUONO Completa ed Sa classificare e ordinare in modo Comprende e rielabora i

approfondita

corretto le conoscenze contenuti in modo autonomo

Completa ma non Ordina, sintetizza i contenuti Comprende e rielabora i

7 DISCRETO anche se talvolta necessita di una contenuti in modo personale

approfondita

guida ma non sempre autonomo

Essenziale, ma Organizza le conoscenze in modo Comprende e rielabora i

6 SUFFICIENTE nozionistica e non approfondita

contenuti in modo

semplice e non del tutto autonomo



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elementare ma corretto

Compie valutazioni molto Comprende i contenuti ma

5 MEDIOCRE Superficiale non sempre è in grado di

elementari e non sempre adeguate

rielaborarli in modo corretto

Superficiale e Non riesce a fare valutazioni di Comprende e rielabora i

4 INSUFFICIENTE

contenuti in modo non

frammentaria

quanto appreso

corretto

3 GRAVEMENTE Lacunosa e Non è in grado di correlare i Non rielabora i contenuti

INSUFFICIENTE incompleta concetti chiave

2 SCARSO Nessuna Non è in grado di individuare i Non rielabora i concetti base

conoscenza

concetti base

1 NULLO Nessuna nozione Nessuna Nessuna

COMPETENZE 1 Modellizzazione e implementazione dei sistemi combinatori e sequenziali

U.C. CONOSCENZE ABILITA’

1.Sistemi combinatori

Saper individuare i sistemi a eventi discreti.

Conoscere le diverse tipologie dell’impianto luce di una abitazione.

Identificare i segnali di ingresso e uscita

Saper realizzare il modello matematico tabellare causa - effetti

Saper ricavare la relazione matematica tra ingressi e uscite

2. gli automi Saper individuare i sistemi a eventi discreti

Conoscere gli automi di Moore e Mealy e le relative rappresentazioni grafiche e matematiche


Modellizare un automa utilizzando la normativa CEI 3-35 (sfc) e il diagramma di transizione degli stati

Ricavare le equazioni di transizione di stato e di uscita dal modello grafico del sistema.



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COMPETENZA N.2 Microcontrollori


1. Il microcontrollore Arduino

Conoscere la struttura hardware delle schede Arduino

Conoscere l’IDE di Arduino Conoscere la programmazione

in linguaggio C di Arduino

Programmare Arduino Effettuare il debug del software Effettuare misure

2. implementazione segnali digitali

Conoscere la piedinatura della scheda

Conoscere i limiti dei segnali in tensione e corrente dei pin della sceda

Saper effettuare i collegamenti con gli ingressi nella configurazione INPUT e INPUT_PULLUP

Saper effettuare i collegamenti con gli attuattori

3. Timer Conoscere il funzionamento della funzione millis()

Saper realizzare segmenti di codice per la misura del tempo

Saper implementare un timer ritardato alla eccitazione

Saper implementare un timer impulsivo

4. PWM Conoscere le specifiche dei pin PWM

Conoscere gli ambiti nei quali utilizzare la tecnica di controllo pwm

Saper implementare la tecnica pwm per la realizzazione del “dimmer” di una lampada.

Saper utilizzare la tecnica pwm nella regolazione della velocità dei motori in corrente continua.

5 gestione librerie Conoscere il significato di libreria

Saper ricercare in internet la libreria relativa ad un componente specifico

Saper utilizzare le proprietà e i metodi di una libreria

COMPETENZA N.3 Controllori a logica programmabile


1. architettura del controllore a logica programmabile

Conoscere la struttura hardware dei plc Siemens s7-1200 Conoscere il ciclo di scansione del plc

Sapersi orientare nella configurazione del plc

Riconoscere il tipo di segnali da collegare alla morsettiera del plc

Saper collegare ingressi e uscite alla morsettiera del plc

Effettuare la procedura per l’acquisizione dei segnali digitali



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Conoscere la mappatura della memoria

2. Ambiente TIA PORTAL

Conoscere l’indirizzamento IP di una LAN

Conoscenze generali di un elaboratore elettronico

Tecniche drag and drop

Saper configurare una stazione di lavoro in

Sapere realizzare il collegamento in rete del plc

Saper utilizzare le tecniche di diagnostica

3. programmazione in linguaggio a contatti

Significato di memorie a le

istruzioni a bit, byte, word, doppia word, e in virgola mobile

Concetto di indirizzamento nei sistemi a microprocessore

Concetti generali sulla programmazione

Saper utilizzare in modo appropriato le operazioni a bit, byte, word, doppia word e real

Saper impiegare le operazioni di trasferimento e conversione

4. Temporizzatori e contatori

Significato del timer e dei contatori in sistema a microprocessore

Saper utilizzare la struttura dati del temporizzatore

Saper implementare i timer TON TOF e TP

Saper implementare i contatori UP, Down e Up-Down

COMPETENZE 4 Sistemi SCADA


1.struttura del pannello operatore (HMI)

Indirizzamento ip Procedura di configurazione in

TIA Portal

Saper collegare il pannello operatore al PLC

Saper effettuare i test per la verifica del collegamento in rete del sistema di automazione

2. progettazione dei pulsanti

Conoscere le proprietà i metodi e gli eventi degli oggetti grafici

Saper collegare il pulsante alle variabili nel PLC Saper implementare gli eventi premuto e rilasciato

3.progettazione di celle di input-output


Saper collegare l’oggetto alle variabili nel PLC

3.progettazione di di grafici



COMPETENZE 5 Analisi dei sistemi



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1. algebra degli schemi a blocchi

Modellizzazione del sistema come rapporto tra uscita e ingresso

Elaborazione espressioni algebriche

Saper individuare le diverse tipologie degli schemi a blocchi

Saper applicare le regole degli schemi a blocchi

2.analisi in frequenza (diagrammi polari)

Elementi di base dell’algebra vettoriale

Rappresentazione dei vettori sul piano cartesiano

Generalità sui segnali sinusoidali Espressioni di variabili complesse

Saper applicare le regole per il calcolo del modulo e della fase di una espressione complessa

Saper rappresentare in forma grafica il modulo di una espressione complessa al variare di jω

interpretare i diagrammi polari delle funzioni di trasferimento in termini di attenuazione/amplificazione e sfasamento della funzione di trasferimento.

3. Diagrammi di Bode

proprietà dei logaritmi rappresentazione del grafico di

una funzione nel piano cartesiano

Saper calcolare il modulo di una funzione di trasferimento espressa in deciBel al variare della frequenza

Saper tracciare diagrammi di Bode del modulo e fase delle funzione di trasferimento

COMPETENZE 6 LabView


1.Ambiente di programmazione: pannello frontale e diagramma a blocchi e connettori

Conoscenza generale degli ambienti grafici

utilizzare le tecniche drag and drop e di collegamento grafico tra diversi oggetti

Saper gestire pagine grafiche Saper utilizzare il pannello frontale e

il diagramma a blocchi di LabView Saper utilizzare le risorse (esempi,

help, community)

2. Progetto del pannello frontale

Utilizzo delle proprietà degli oggetti grafici

Saper disporre in modo efficace gli oggetti nel pannello frontale

3.Strutture iterative in e processi decisionali 4. programmazione sequenziale

Strutture iterative ne linguaggi di programmazione

Struttura if then else Sistemi sequenziali Modellizzazione dei sistemi

Saper utilizzare il ciclo while e il ciclo for

Saper impiegare appropriatamente struttura case Saper implementare le equazioni di stato e uscita del sistema sequenziale



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automi Saper utilizzare adeguatamente le strutture while , case e lo shift register

5. MyDac Segnali di input out digitali Segnali analogici Tecniche di collegamenti

Saper effettuare operazioni di input/output digitali e analogiche

Diagrammi di Bode con myDac

Diagrammi di Bode del modulo e fase

Cablaggio circuiti

Saper analizzare la risposta in frequenza

Mettere in relazione i grafici con i parametri del sistema



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Classe:4° Sez. Z - ENEL


Docenti : Prof. Giovanni Antonio Fadda, Pier Luigi Pilia



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Il nucleo classe è formato 20 alunni provenienti da diversi Istituti tecnici della Sardegna. Al momento la partecipazione alla attività didattica è adeguata. Alunni con bisogni educativi speciali

In questa classe nessun alunno ha manifestato bisogni educativi speciali Livelli di partenza rilevati

Per quanto concerne le conoscenze e le competenze di base la classe risulta diversificata. E’ emerso infatti che il programma del terzo anno così come è stato svolto negli Istituti da cui provengono gli alunni, è risultato talvolta incongruente e in alcuni casi carente. Tipologia di prova utilizzata per rilevare i livelli di partenza

E’ stata effettuata una prova a carattere laboratoriale finalizzata a rilevare i livelli di partenza sulle capacità nella programmazione. Livello Livello Livello

Livello

Livello

N. _____ N. _____ N. _____ N. _____ N. _____

PERCORSI MULTIDISCIPLINARI/INTERDISCIPLINARI

Collegamenti con Elettrotecnica ed Elettronica e Tecnologie e Progettazioni di Sistemi Elettrici ed

Elettronici nella analisi dei sistemi e Matematica per elaborare dei modelli matematici dei sistemi;

Italiano per redigere relazioni tecniche; Inglese comprendere la documentazione relativa alle tecnologie

impiegate. Obiettivi minimi:

utilizzare, in contesti di ricerca applicata, procedure e tecniche per trovare soluzioni innovative e migliorative, in relazione ai campi di propria competenza; cogliere l’importanza dell’orientamento al risultato, del lavoro per obiettivi e della necessità di assumere responsabilità nel rispetto dell’etica e della deontologia professionale; riconoscere gli aspetti di efficacia, efficienza e qualità nella propria attività lavorativa; saper interpretare il proprio autonomo ruolo nel lavoro di gruppo; essere consapevole del valore sociale della propria attività, partecipando attivamente alla vita civile e culturale a livello locale, nazionale e comunitario; riconoscere e applicare i principi dell’organizzazione, della gestione e del controllo dei diversi processi produttivi; analizzare criticamente il contributo apportato dalla scienza e dalla tecnologia allo sviluppo dei saperi e al cambiamento delle condizioni di vita; riconoscere le implicazioni etiche, sociali, scientifiche, produttive, economiche e ambientali dell’innovazione tecnologica e delle sue applicazioni industriali; Formulazione delle ipotesi operative, attività e metodologie didattiche che si intende porre in essere per lo sviluppo competenze.

La disciplina Sistemi Automatici ha una stretta correlazione con le applicazioni in campo , la cui natura operativa richiede, per essere attuata competenze trasversali teoriche ma ancora di più pratico applicative. E poiché, come ben noto, i concetti teorici alla base della disciplina sono di difficile comprensione per via dell’ elevato livello dell’analisi matematica richiesta, le strategie didattiche e i metodi operativi più efficaci per far acquisire le competenze di questa figura professionale si possono conseguire, più facilmente attraverso l’attività laboratoriale. In questa sede l’alunno viene indirizzato alla realizzazione di progetti di cui si sente protagonista e artefice, viene messo a contatto attraverso la soluzione di problemi, non solo con l’uso del software di settore (programmazione dei PLC , pacchetti SCADA , LabView), ma anche con le più recenti tecnologie informatiche ed elettroniche (vedi Arduino e lo sviluppo delle app con Android) . In questo ambito, l’azione educativa si sposta verso il riflettere sul fare, al fine di rendere gli allievi più consapevoli dei processi di cui sono protagonisti.



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ARTICOLAZIONE ORARIA Sono previste 4 ore settimanali di cui 2 ore di teoria e 2 di attività di laboratorio.










Programmare e gestire nei contesti specifici componenti e sistemi programmabili di crescente complessità. Progettare semplici sistemi di controllo con tecniche digitali integrate.

Elementi fondamentali dei dispositivi di controllo e di interfacciamento. Dispositivi e sistemi programmabili








Lezione frontale



Brainstorming



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STRUMENTI DIDATTICI











Esercizi


Per la valutazione si terrà conto, in base agli obiettivi fissati, di: · impegno e partecipazione al dialogo educativo;· progressi conseguiti rispetto al livello iniziale; · conoscenza dei contenuti; · rielaborare le dei contenuti; · capacità di analisi, sintesi e applicazione;· capacità di esprimersi con linguaggio tecnico appropriato

VOTO VALUTAZIONE CONOSCENZA CAPACITA' COMPETENZA

Ampia, completa,

Compie relazioni dei concetti Comprende e rielabora i

10 ECCELLENTE chiave in modo trasversale ed contenuti in modo critico ed

approfondita

interdisciplinare originale

9 OTTIMO Ampia, completa Organizza in modo autonomo e Comprende e rielabora i

ed approfondita

corretto le conoscenze contenuti in modo articolato

8 BUONO Completa ed Sa classificare e ordinare in modo Comprende e rielabora i

approfondita

corretto le conoscenze contenuti in modo autonomo

Completa ma non Ordina, sintetizza i contenuti Comprende e rielabora i

7 DISCRETO anche se talvolta necessita di una contenuti in modo personale

approfondita

guida ma non sempre autonomo

Essenziale, ma Organizza le conoscenze in modo Comprende e rielabora i



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6 SUFFICIENTE nozionistica e non approfondita

contenuti in modo

semplice e non del tutto autonomo

elementare ma corretto

Compie valutazioni molto Comprende i contenuti ma

5 MEDIOCRE Superficiale non sempre è in grado di

elementari e non sempre adeguate

rielaborarli in modo corretto

Superficiale e Non riesce a fare valutazioni di Comprende e rielabora i

4 INSUFFICIENTE

contenuti in modo non

frammentaria

quanto appreso

corretto

3 GRAVEMENTE Lacunosa e Non è in grado di correlare i Non rielabora i contenuti

INSUFFICIENTE incompleta concetti chiave

2 SCARSO Nessuna Non è in grado di individuare i Non rielabora i concetti base

conoscenza

concetti base

1 NULLO Nessuna nozione Nessuna Nessuna













Ricavare le equazioni di transizione di



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stato e di uscita dal modello grafico del sistema.








2. implementazione segnali digitali

Conoscere la piedinatura della scheda

Conoscere i limiti dei segnali in tensione e corrente dei pin della sceda

Saper effettuare i collegamenti con gli ingressi nella configurazione INPUT e INPUT_PULLUP










5 gestione librerie Conoscere il significato di libreria



COMPETENZA N.3 Controllori a logica programmabile


1. architettura del controllore a logica programmabile

Conoscere la struttura hardware dei plc Siemens s7-1200 Conoscere il ciclo di scansione del plc

Riconoscere il tipo di segnali da collegare alla morsettiera del plc

Saper collegare ingressi e uscite alla morsettiera del plc



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Sapersi orientare nella configurazione del plc

Conoscere la mappatura della memoria

Effettuare la procedura per l’acquisizione dei segnali digitali

2. Ambiente TIA PORTAL

Conoscere l’indirizzamento IP di una LAN

Conoscenze generali di un elaboratore elettronico

Tecniche drag and drop

Saper configurare una stazione di lavoro in

Sapere realizzare il collegamento in rete del plc

Saper utilizzare le tecniche di diagnostica

3. programmazione in linguaggio a contatti

Significato di memorie a le

istruzioni a bit, byte, word, doppia word, e in virgola mobile

Concetto di indirizzamento nei sistemi a microprocessore

Concetti generali sulla programmazione

Saper utilizzare in modo appropriato le operazioni a bit, byte, word, doppia word e real

Saper impiegare le operazioni di trasferimento e conversione

4. Temporizzatori e contatori

Significato del timer e dei contatori in sistema a microprocessore

Saper utilizzare la struttura dati del temporizzatore

Saper implementare i timer TON TOF e TP

Saper implementare i contatori UP, Down e Up-Down

COMPETENZE 4 Sistemi SCADA


1.struttura del pannello operatore (HMI)

Indirizzamento ip Procedura di configurazione in

TIA Portal

Saper collegare il pannello operatore al PLC

Saper effettuare i test per la verifica del collegamento in rete del sistema di automazione

2. progettazione dei pulsanti


Saper collegare il pulsante alle variabili nel PLC Saper implementare gli eventi premuto e rilasciato

3.progettazione di celle di input-output



3.progettazione di di grafici





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COMPETENZE 5 Analisi dei sistemi


1. algebra degli schemi a blocchi

Modellizzazione del sistema come rapporto tra uscita e ingresso

Elaborazione espressioni algebriche

Saper individuare le diverse tipologie degli schemi a blocchi

Saper applicare le regole degli schemi a blocchi

2.analisi in frequenza (diagrammi polari)

Elementi di base dell’algebra vettoriale

Rappresentazione dei vettori sul piano cartesiano

Generalità sui segnali sinusoidali Espressioni di variabili complesse

Saper applicare le regole per il calcolo del modulo e della fase di una espressione complessa

Saper rappresentare in forma grafica il modulo di una espressione complessa al variare di jω

interpretare i diagrammi polari delle funzioni di trasferimento in termini di attenuazione/amplificazione e sfasamento della funzione di trasferimento.

3. Diagrammi di Bode

proprietà dei logaritmi rappresentazione del grafico di

una funzione nel piano cartesiano

Saper calcolare il modulo di una funzione di trasferimento espressa in deciBel al variare della frequenza

Saper tracciare diagrammi di Bode del modulo e fase delle funzione di trasferimento

COMPETENZE 6 LabView


1.Ambiente di programmazione: pannello frontale e diagramma a blocchi e connettori

Conoscenza generale degli ambienti grafici

utilizzare le tecniche drag and drop e di collegamento grafico tra diversi oggetti

Saper gestire pagine grafiche Saper utilizzare il pannello frontale e

il diagramma a blocchi di LabView Saper utilizzare le risorse (esempi,

help, community)

2. Progetto del pannello frontale

Utilizzo delle proprietà degli oggetti grafici

Saper disporre in modo efficace gli oggetti nel pannello frontale

3.Strutture iterative in e processi decisionali

Strutture iterative ne linguaggi di programmazione

Struttura if then else

Saper utilizzare il ciclo while e il ciclo for

Saper impiegare appropriatamente struttura case



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4. programmazione sequenziale

Sistemi sequenziali Modellizzazione dei sistemi automi

Saper implementare le equazioni di stato e uscita del sistema sequenziale Saper utilizzare adeguatamente le strutture while , case e lo shift register

5. MyDac Segnali di input out digitali Segnali analogici Tecniche di collegamenti

Saper effettuare operazioni di input/output digitali e analogiche

Diagrammi di Bode con myDac

Diagrammi di Bode del modulo e fase

Cablaggio circuiti

Saper analizzare la risposta in frequenza

Mettere in relazione i grafici con i parametri del sistema



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Classe:5° Sez. w


Docenti : Prof. Giovanni Antonio Fadda, Roberto Dessi



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Il nucleo classe è formato 14 tutti provenienti dalla 4w . Si tratta di un gruppo di alunni che presenta mediamente varie carenze di base della disciplina in particolare nella conoscenza del linguaggio di programmazione, nella modellazione dei sistemi sequenziali e nella conoscenza dei sistemi a microcontrollore. Livelli di partenza rilevati

Sulla base di una prova laboratoriale sono emersi i seguenti risultati: Livello scarso

Livello insufficiente

Livello mediocre

Livello discreto

Livello

N.6 N. 3 N. 3 N. 2 N. _____


Obiettivi minimi: utilizzare, in contesti di ricerca applicata, procedure e tecniche per trovare soluzioni innovative e migliorative, in relazione ai campi di propria competenza; cogliere l’importanza dell’orientamento al risultato, del lavoro per obiettivi e della necessità di assumere responsabilità nel rispetto dell’etica e della deontologia professionale; riconoscere gli aspetti di efficacia, efficienza e qualità nella propria attività lavorativa; saper interpretare il proprio autonomo ruolo nel lavoro di gruppo; essere consapevole del valore sociale della propria attività, partecipando attivamente alla vita civile e culturale a livello locale, nazionale e comunitario; riconoscere e applicare i principi dell’organizzazione, della gestione e del controllo dei diversi processi produttivi; analizzare criticamente il contributo apportato dalla scienza e dalla tecnologia allo sviluppo dei saperi e al cambiamento delle condizioni di vita; riconoscere le implicazioni etiche, sociali, scientifiche, produttive, economiche e ambientali dell’innovazione tecnologica e delle sue applicazioni industriali; Formulazione delle ipotesi operative, attività e metodologie didattiche che si intende porre in essere per lo sviluppo competenze.

La disciplina Sistemi Automatici ha una stretta correlazione con le applicazioni in campo , la cui natura operativa richiede, per essere attuata competenze trasversali teoriche ma ancora di più pratico applicative. E poiché, come ben noto, i concetti teorici alla base della disciplina sono di difficile comprensione, anche a causa dell’ elevato livello dell’analisi matematica richiesta, le strategie didattiche e i metodi operatici più efficaci per far acquisire le competenze di questa figura professionale si possono conseguire, più facilmente attraverso l’attività laboratoriale. In questa sede l’alunno viene indirizzato alla realizzazione di progetti di cui si sente protagonista e artefice, viene messo a contatto attraverso la soluzione di problemi con l’uso delle più recenti tecnologie informatiche ed elettroniche (vedi Arduino e lo sviluppo delle app con Android) . In questo ambito, l’azione educativa si sposta verso il riflettere sul fare, al fine di rendere gli allievi più consapevoli dei processi di cui sono protagonisti.

ARTICOLAZIONE ORARIA Sono previste 2 ore di teoria e 3 di laboratorio in compresenza con l’insegnante Pier Luigi Pilia





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Programmare e gestire nei contesti specifici componenti e sistemi programmabili di crescente complessità. Valutare le condizioni di stabilità nella fase progettuale. Progettare semplici sistemi di controllo con tecniche analogiche e digitali integrate.

Elementi fondamentali dei dispositivi di controllo e di interfacciamento. Dispositivi e sistemi programmabili. Criteri per la stabilità dei sistemi. Controlli di tipo Proporzionale Integrativo e Derivativo







STRUMENTI DIDATTICI






Lezione frontale



Brainstorming



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Esercizi














Ricavare le equazioni di transizione di stato e di uscita dal modello grafico del sistema.








2. implementazione Conoscere la piedinatura della Saper effettuare i collegamenti con gli



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segnali digitali e analogici

scheda Conoscere i limiti dei segnali in

tensione e corrente dei pin della sceda

ingressi nella configurazione INPUT e INPUT_PULLUP


Saper effettuate i collegamenti con i trasduttori









5. gestione librerie Conoscere il significato di libreria



6. le funzioni Conoscere le funzioni della libreria standard dell’IDE

Saper strutturare le funzioni in base ai parametri di ingresso e del valore di ritorno

COMPETENZA N.3 Sistemi di acquisizione


1. acquisizione e conversione in unità ingegneristiche

Conoscere le specifiche dei convertitori analogici- digitale e digitale- analogico

Conoscere le diverse espressioni dell’equazione di una retta

Implementare una routine di acquisizione e conversione

Valutare i risultati della misura in tempo reale

2. misura in automatico delle grandezze fisiche

Conoscere il principio di funzionamento dei trasduttori di temperatura, pressione, velocità ecc,

Conoscere le specifiche dei dei condizionatori di segnali industriali

Effettuare esercitazioni con il plc e NI

myDac sulla misura delle variabili di processo

tracciare le misurazioni su supporti grafici



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COMPETENZE 4 Principi di interfacciamento


1. interfaccia NI myDac

Conoscenza tecniche di interfacciamento di base

conoscenza delle problematiche di base sull’adattamento dei livelli di tensione

utilizzare linguaggi di programmazione visuale per l’acquisizione dati e strumenti di misura

realizzare semplici programmi relativi all’acquisizione e elaborazione dati

2. programmazione NI myDac

Conoscere la struttura del laboratorio integrato NI mYDac.

Conoscere i principali componenti di un Virtual Instrument

Conoscere il pannello frontale e lo schema a blocchi

Utilizzare la piattaforma myDac per acquisire e analizzare i segnali dei sensori

Tracciare in automatico grafici delle misure

COMPETENZE 5 Controlli automatici


1. il controllo automatico

Conoscere le principali strutture di

un controllo automatico Conoscere le tecniche di

modellizzazione dei sistemi di controllo nello spazio s e t

Conoscere gli obbiettivi del controllo

Rappresentare i sistemi di controllo elettrici, meccanici e idraulici nello spazio t e s.

Utilizzare il software di settore per l’analisi delle funzioni di trasferimento

2. Controllo statico Conoscere i tipi di sistema Conoscere il teorema del valore

finale

Valutare l’errore statico a transitorio esaurito

Verificare l’effetto dei disturbi sull’errore statico.

3. Controllo dinamico

Conoscere l’andamento qualitativo del transitorio

Saper valutare il tempo di ritardo, il tempo salita, il tempo assestamento e la sovraelongazione

Saper classificare il comportamento in base allo smorzamento

4. Regolatore PID Conoscere le derivate e gli integrali

Conoscere l’espressione matematica nello spazio t del PID

Saper tracciare la risposta open loop del regolatore per segnali in ingresso canonici

Saper rappresentare lo schema a blocchi del regolatore



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Conoscere la FDT del regolatore nello spazio s

Saper valutare l’influenza dei regolatori P,I,D sul controllo statico e dinamico

Implementare via software il regolatore PID

5. La stabilità dei sistemi di controllo

Conoscere i diagrammi di Bode Conoscere i regolatori PID Conoscere il criterio di stabilità di

Bode

Tracciare i diagrammi di Bode della funzione di trasferimento ad anello della funzione di trasferimento.

Utilizzare il software specifico per l’analisi sulla stabilità delle fdt e la determinazione delle reti correttrici

6. Controllo digitale Conoscere le equazioni a tempo discreto

Conoscere il regolatore PID Conoscere i sensori e gli attuatori Conoscere l’acquisizione e la

conversione in unità ingegneristiche

Saper rappresentare il regolatore pid in forma discreta

Saper implementare il regolatore PID in linguaggio C



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Classe:5° Sez. Y


Docenti : Prof. Giovanni Antonio Fadda, Pier Luigi Pilia



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Il nucleo classe è formato 17 alunni di cui 12 provenienti dalla 4y, 4 ripetenti e un nuovo alunno . Si tratta di un gruppo di alunni adeguatamente scolarizzato che, nel corso dell’anno scolastico precedente, non ha mai creato problemi di natura disciplinare a testimonianza anche di un buon rapporto interpersonale. Livelli di partenza rilevati

Sulla base dei risultati dello scrutinio dell’anno scolastico 2015-16 il livello medio promossi dalla 4y si può ritenere mediamente sufficiente. Tipologia di prova utilizzata per rilevare i livelli di partenza

Poiché tutti gli alunni sono stati miei allievi nell’anno precedente mentre il nuovo alunno è stato sottoposto a verifica nell’esame di integrazione. Livello Livello Livello

Livello

Livello

N. _____ N. _____ N. _____ N. _____ N. _____


Obiettivi minimi: utilizzare, in contesti di ricerca applicata, procedure e tecniche per trovare soluzioni innovative e migliorative, in relazione ai campi di propria competenza; cogliere l’importanza dell’orientamento al risultato, del lavoro per obiettivi e della necessità di assumere responsabilità nel rispetto dell’etica e della deontologia professionale; riconoscere gli aspetti di efficacia, efficienza e qualità nella propria attività lavorativa; saper interpretare il proprio autonomo ruolo nel lavoro di gruppo; essere consapevole del valore sociale della propria attività, partecipando attivamente alla vita civile e culturale a livello locale, nazionale e comunitario; riconoscere e applicare i principi dell’organizzazione, della gestione e del controllo dei diversi processi produttivi; analizzare criticamente il contributo apportato dalla scienza e dalla tecnologia allo sviluppo dei saperi e al cambiamento delle condizioni di vita; riconoscere le implicazioni etiche, sociali, scientifiche, produttive, economiche e ambientali dell’innovazione tecnologica e delle sue applicazioni industriali; Formulazione delle ipotesi operative, attività e metodologie didattiche che si intende porre in essere per lo sviluppo competenze.

La disciplina Sistemi Automatici ha una stretta correlazione con le applicazioni in campo , la cui natura operativa richiede, per essere attuata competenze trasversali teoriche ma ancora di più pratico applicative. E poiché, come ben noto, i concetti teorici alla base della disciplina sono di difficile comprensione, anche a causa dell’ elevato livello dell’analisi matematica richiesta, le strategie didattiche e i metodi operatici più efficaci per far acquisire le competenze di questa figura professionale si possono conseguire, più facilmente attraverso l’attività laboratoriale. In questa sede l’alunno viene indirizzato alla realizzazione di progetti di cui si sente protagonista e artefice, viene messo a contatto attraverso la soluzione di problemi con l’uso delle più recenti tecnologie informatiche ed elettroniche (vedi Arduino e lo sviluppo delle app con Android) . In questo ambito, l’azione educativa si sposta verso il riflettere sul fare, al fine di rendere gli allievi più consapevoli dei processi di cui sono protagonisti.

ARTICOLAZIONE ORARIA



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Sono previste 2 ore di teoria e 3 di laboratorio in compresenza con l’insegnante Pier Luigi Pilia Piano di lavoro relativo al 5°anno









Programmare e gestire nei contesti specifici componenti e sistemi programmabili di crescente complessità. Valutare le condizioni di stabilità nella fase progettuale. Progettare semplici sistemi di controllo con tecniche analogiche e digitali integrate.

Elementi fondamentali dei dispositivi di controllo e di interfacciamento. Dispositivi e sistemi programmabili. Criteri per la stabilità dei sistemi. Controlli di tipo Proporzionale Integrativo e Derivativo







STRUMENTI DIDATTICI


Lezione frontale



Brainstorming



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Esercizi


COMPETENZA N.1


1. acquisizione e conversione in unità ingegneristiche

Conoscere le specifiche dei convertitori analogici- digitale e digitale- analogico

Conoscere le diverse espressioni dell’equazione di una retta

Conoscere la programmazione del plc e NI myDac

Implementare una routine di acquisizione e conversione

Valutare i risultati della misura in tempo reale

2. misura in automatico delle grandezze fisiche

Conoscere il principio di funzionamento dei trasduttori di temperatura, pressione, velocità ecc,

Conoscere le specifiche dei dei condizionatori di segnali industriali

Effettuare esercitazioni con il plc e NI

myDac sulla misura delle variabili di processo

tracciare le misurazioni su supporti grafici

COMPETENZE 2 DESCRIZIONE………..


1. programmazione plc

Conoscere le istruzioni a bit, byte,

word, doppia word, e in virgola mobile

Conoscere il funzionamento di temporizzatori e contatori del plc

Conoscere le istruzioni di: assegnazione e trasferimento, gestione del tempo(orodatario), elaborazione analogica, conversione

Effettuare programmi per la gestione degli azionamenti elettrici e dei controlli automatici

Implementare il modello matematico degli automi di Moore

Strutturare i programmi in subroutine



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Conoscere la programmazione modulare

2. programmazione NI myDac

Conoscere la struttura del laboratorio integrato NI mYDac.

Conoscere i principali componenti di un Virtual Instrument

Conoscere il pannello frontale e lo schema a blocchi

Utilizzare la piattaforma myDac per acquisire e analizzare i segnali dei sensori

Tracciare in automatico grafici delle misure

3. programmazione Arduino

Conoscere l’IDE Conoscere la programmazione

strutturata in C

Gestire sensori e attuatori via software

Effettuare programmi per la gestione dei controlli automatici

4. Programmazione sistema PicNet

Conoscere la struttura a bus nella domotica

Conoscere i principali componenti del sistema

Conoscere le strutture di programmazione

Realizzare l’implementazione per la gestione di impianti domotici

COMPETENZE 3 DESCRIZIONE………..


1. il controllo automatico




Conoscere gli obbiettivi del controllo

Rappresentare i sistemi di controllo elettrici, meccanici e idraulici nello spazio t e s.

Utilizzare il software di settore per l’analisi delle funzioni di trasferimento

2. Controllo statico e dinamico




Valutare l’errore statico a transitorio esaurito

Verificare l’effetto dei disturbi sull’errore statico.

3. Regolatore PID Conoscere le derivate e gli integrali

Conoscete la risposta in open loop dei regolatori proporzionale, integrale e derivativo per segnali in ingresso a gradino e a rampa

Tracciare il diagramma di Bode dei regolatori Implementare via software il regolatore PID

4. La stabilità dei Conoscere i diagrammi di Bode Tracciare i diagrammi di Bode della



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sistemi di controllo Conoscere i regolatori PID Conoscere il criterio di stabilità di

Bode

funzione di trasferimento ad anello della funzione di trasferimento.

Utilizzare il software specifico per l’analisi sulla stabilità delle fdt e la determinazione delle reti correttrici

COMPETENZE 4 e 5 DESCRIZIONE………..


1. progetto di gestione di una unità abitativa con la domotica

Conoscere la normativa CEI Conoscere le principali effetti della

corrente elettrica sul corpo umano

Conoscere le principali norme sulla sicurezza

Utilizzare la normativa di settore Effettuare il cablaggio in base alla

normativa vigente

2. progetto per la regolazione della velocità di un motore in corrente continua

Conoscere la normativa CEI Conoscere le principali effetti della

corrente elettrica sul corpo umano


Conoscere il funzionamento del motore in cc

Conoscere le tecniche di interfacciamento

Utilizzare la normativa di settore Effettuare il cablaggio in base alla

normativa vigente Tracciare in automatico il grafico

della variabile controllata Effettuare l’ottimizzazione attraverso

la taratura dei parametri di regolazione

3. progetto per il controllo automatico di livello


Conoscere il funzionamento del motore in cc

Conoscere le tecniche di interfacciamento

Tracciare in automatico il grafico della variabile controllata

Effettuare l’ottimizzazione attraverso la taratura dei parametri di regolazione


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