Mastertitelformat
Mastertitelformatbearbeiten
bearbeiten
L’ Automazione Industriale
Dateiname/Verfasser
1
Il concettobearbeiten
di automazione
Mastertitelformat
– L’ automazione industriale è l’ insieme delle tecniche che
tendono a rendere automatico, o più automatico possibile, un
processo
– Un processo è un insieme definito di attività che elaborando
un input (materiale e/o dati) genera un output
– La produzione di carta a partire dalla cellulosa
– La produzione di rubinetti finiti a partire da semilavorati
stampati
– La produzione delle buste paga a partire dai dati di ore
lavorate e di paga oraria
– La produzione di una torta a partire dagli ingredienti
2
Il processo/1
Mastertitelformat
bearbeiten
– Il concetto di processo è ricorsivo:
– Produzione di un rubinetto
– Produzione della lega a partire dai minerali
– Fusione dei minerali
– Aggiunta degli elementi di alligazione
-
Misurazione delle quantità relative
Aggiunta
Controllo della temperatura
……..
– ………….
– Stampa a caldo della lega
– Iniezione della lega nella pressa
– Movimentazione della pressa
-
Controllo del moto di chiusura
Controllo del moto di apertura
………….
– Scarico della pressa
-
Controllo della presa del pezzo
……………..
– …………..
– …………………….
3
Il Processo/2
Mastertitelformat
bearbeiten
– I limiti che definiscono un processo elementare sono definiti
esclusivamente sulla base di considerazioni pratiche e
operative, e possono cambiare a seconda di chi e come
esamina il fenomeno
– Una società di ingegneria considererà un intero treno di
laminazione un processo elementare
– Il fornitore della parte meccanica considererà un singolo
duo di cilindri un processo elementare
– ………………...
4
La ragion bearbeiten
d’ essere dell’ automazione
Mastertitelformat
L’effetto più importante al giorno d’ oggi nell’ automazione è l’
aumento di flessibilità
– Aumento di flessibilità di prodotto
– Aumento di flessibilità di sistema
La flessibilità è alla fine di tutto la principale arma competitiva
delle aziende
5
La piramide
frattale dell’ automazione
Mastertitelformat
bearbeiten
Supervisore di fabbrica
DCS
DCS
Rete Industriale
Rete Industriale
PLC
PLC
PLC
PLC
Bus
Attuatori
Sensori
Attuatori
Sensori
Bus
Attuatori
Sensori
Attuatori
Sensori
6
La vita deibearbeiten
dati
Mastertitelformat
Salendo nella piramide, il
numero dei dati diminuisce,
ma la loro durata nel
tempo aumenta
7
Un nuovo bearbeiten
modello di automazione
Mastertitelformat
Le tendenze recenti dell’ industria:
EDP
• Concentrazione sul “core business”
• Attenzione agli aspetti finanziari
• Outsourcing
• Just-in-time
• Globalizzazione
Il processo
non è più
piramidale
• Attenzione alla qualità
Controllo di macchina
• Attenzione alla sicurezza
Campo
8
La “rete” dell’
automazione
Mastertitelformat
bearbeiten
Dati relativi alla sicurezza
Sistema
gestionale di
fabbrica
Controllore building
automation
Supervisore
Informazioni sulla qualità e
quantità della materia prima
provenienti dal subfornitore
Controllo di
macchina
Comandi manuali per
aumento flessibilità
Richiesta di output da parte
della macchina 2
Controllo di
macchina
Informazioni sul tipo di
lavorazione richiesto
provenienti da altro
stabilimento
9
I componenti
dell’ automazione - i sensori
Mastertitelformat
bearbeiten
I sensori
Sono il canale di ingresso dei dati del processo, e quindi
irrinunciabili.
In accordo con il modello frattale proposto, l’ acquisizione e
trasmissione della misura è di per sé un processo, che tende
sempre di più ad essere automatizzato e integrato
completamente nel sensore, che assume in questo caso una
caratterizzazione più ampia e meno definita.
10
Mastertitelformat
bearbeiten
I componenti
dell’ automazione - gli attuatori/3
Attuatori specifici per applicazioni
Attuatore piezoelettrico
per aghi per telai
automatici
11
I PLC
Mastertitelformat
bearbeiten
I dati acquisiti dai sensori e le uscite
destinate agli attuatori vengono elaborati
e combinati da elementi logici
programmabili.
Benchè ci siano varie possibilità, tutte
basate su logica a microprocessore, la più
diffusa è senza dubbio il PLC, che offre
modularità hardware e semplicità di
programmazione
12
I supervisori
Mastertitelformat
bearbeiten
– Il supervisore di un processo svolge le seguenti funzioni:
– Coordinamento dei dati e delle logiche di tutti i
sottoprocessi (ma ricordarsi che la relazione processosottoprocesso è relativa)
– Interfaccia tra l’ operatore umano e il processo
– L’ interfaccia con livelli informatici superiori
La struttura di un sistema con supervisore
13
La struttura
logica di un supervisore
Mastertitelformat
bearbeiten
“Sinottico” (=interfaccia operatore)
Data base di campo
Collegamenti al campo
14
La struttura
fisica di un supervisore
Mastertitelformat
bearbeiten
Stazioni operatore
LAN
Multiplexer
Interfaccia ad
alta velocità per il
back-up caldo
Server
Collegamenti dal campo
15
Collegamento seriale / LAN
I punti salienti
di un supervisore
Mastertitelformat
bearbeiten
– Interfaccia verso il campo fortemente dipendente dal campo
– Multiplexer
– Canale verso il/i server
– Server in back-up, eventualmente caldo con canale ad alta
velocità
– Data base per la gestione dei dati
– Workstation di supervisione grafiche (X-window, Windows, …)
– Collegamento tra i server e le workstation su rete locale
16
L’ interfaccia
operatore
Mastertitelformat
bearbeiten
17
La regolazione:
il PID
Mastertitelformat
bearbeiten
* Kp
+
Riferimento
* Ki * 
+
-
Uscita
Processo
+
+
* Ki * d/dt
Il protagonista della grandissima maggioranza delle regolazioni
18
La regolazione:
il PID adattativo
Mastertitelformat
bearbeiten
* Kp
+
Riferimento
* Ki * 
+
-
Uscita
Processo
+
+
* Ki * d/dt
Il protagonista della grandissima maggioranza delle regolazioni
19
La regolazione:
la logica fuzzy/1
Mastertitelformat
bearbeiten
1
Variabile fuzzy
“Media” per il 75%
Funzioni di appartenenza
“Bassa” per il 20%
“Bassa”
“Media”
“Alta”
0
0
100
23
Variabile di processo
20
La regolazione:
la logica fuzzy/2
Mastertitelformat
bearbeiten
Variabile fuzzy
“Media” per il 75%
Regola fuzzy
“SE la variabile è
“Defuzzificazione”
1
MEDIA o MEDIOBASSA la risposta
deve essere
“Bassa” per il 20%
INTENSA (30%) BASSA (30%)”
“Bassa” “Intensa” “Massima”
0
0
18
100
Variabile di uscita del regolatore
21
La regolazione:
le reti neurali
Mastertitelformat
bearbeiten
Rete neurale:
• Una struttura
• Una serie di modalità di
interazione
• Una serie di pesi, da
definire iterativamente
• Una serie di ingressi e
uscite
22
I sistemi operativi
per l’ automazione
Mastertitelformat
bearbeiten
– Multitasking
– Deterministici
– Sensibili agli eventi
– Prevedibili
– “Robusti”
23