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L’ Automazione Industriale
Il concetto di automazione
 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
 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
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input (materiale e/o dati) genera un output
Il processo/1
 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
……………..
–…………..

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…………………….
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–………….
Il Processo/2
 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
laminazione un processo elementare
 Il fornitore della parte meccanica considererà un singolo duo di
cilindri un processo elementare
 ………………...
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 Una società di ingegneria considererà un intero treno di
L’ effetto dell’ automazione/1
 Contrariamente a quanto si può pensare, l’ effetto dell’
automazione non è una riduzione dei posti di lavoro, ma un
aumento della produzione a parità di risorse, e quindi della
competitività
 Inoltre, un aumento diretto dell’ occupazione deriva dalla
creazione di figure professionali addette specificamente all’
automazione
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 Da ciò, indirettamente, deriva un aumento dell’ occupazione
L’ effetto dell’ automazione/2
L’effetto più importante al giorno d’ oggi nell’ automazione è però
l’ aumento di flessibilità
 Aumento di flessibilità di prodotto
La flessibilità è ciò che permette oggi alle aziende di essere
competitive
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 Aumento di flessibilità di sistema
La piramide frattale dell’ automazione
Supervisore di fabbrica
DCS
DCS
PLC
Rete Industriale
PLC
PLC
PLC
Bus
Attuatori
Sensori
Attuatori
Sensori
Bus
Attuatori
Sensori
Attuatori
Sensori
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Rete Industriale
Salendo nella piramide, il
numero dei dati diminuisce,
ma la loro durata nel
tempo aumenta
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La vita dei dati
Un nuovo modello di automazione
Le tendenze recenti dell’ industria:
EDP
• Concentrazione sul “core business”
• Attenzione agli aspetti finanziari
• Just-in-time
• Globalizzazione
Il processo
non è più
piramidale
• Attenzione alla qualità
Controllo di macchina
• Attenzione alla sicurezza
Campo
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• Outsourcing
La “rete” dell’ automazione
Dati relativi alla sicurezza
Sistema
gestionale di
fabbrica
Controllore building
automation
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
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Supervisore
I componenti dell’ automazione - i sensori
I sensori
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.
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Già esaurientemente trattati nel resto del corso, sono il canale di
ingresso dei dati del processo, e quindi irrinunciabili.
I componenti dell’ automazione - gli attuatori/1
Gli attuatori
E’ una categoria molto vasta, e anche questa è composta da enti
che possono essere a pieno diritto considerati processi in sè e
per sé.
Vedremo solo alcuni dei molti possibili esempi.
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Per attuatore si intende genericamente tutto ciò che agisce sul
processo sotto il controllo del sistema di automazione
I componenti dell’ automazione - gli attuatori/2
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Azionamenti elettrici
I componenti dell’ automazione - gli attuatori/3
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Attuatori pneumatici
I componenti dell’ automazione - gli attuatori/3
Attuatori specifici per applicazioni
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Attuatore piezoelettrico
per aghi per telai
automatici
I PLC
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
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I dati acquisiti dai sensori e le uscite
destinate agli attuatori vengono elaborati
e combinati da elementi logici
programmabili.
I supervisori
 Il supervisore di un processo svolge le seguenti funzioni:
 Coordinamento dei dati e delle logiche di tutti i sottoprocessi (ma
ricordarsi che la relazione processo-sottoprocesso è relativa)
 Interfaccia tra l’ operatore umano e il processo
La struttura di un sistema con supervisore
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 L’ interfaccia con livelli informatici superiori
La struttura logica di un supervisore
Data base di campo
Collegamenti al campo
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“Sinottico” (=interfaccia operatore)
La struttura fisica di un supervisore
Stazioni operatore
Multiplexer
Interfaccia ad
alta velocità per il
back-up caldo
Server
Collegamenti dal campo
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Collegamento seriale / LAN
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LAN
I punti salienti di un supervisore
 Interfaccia verso il campo fortemente dipendente dal campo
 Multiplexer
 Canale verso il/i server
 Server in back-up, eventualmente caldo con canale ad alta
 Data base per la gestione dei dati
 Workstation di supervisione grafiche (X-window, Windows, …)
 Collegamento tra i server e le workstation su rete locale
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velocità
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L’ interfaccia operatore
La regolazione: il PID
* Kp
+
Riferimento
* Ki * 
-
Processo
+
+
* Ki * d/dt
Il protagonista della grandissima maggioranza delle regolazioni
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+
Uscita
La regolazione: il PID adattativo
* Kp
+
Riferimento
* Ki * 
-
Processo
+
+
* Ki * d/dt
Il protagonista della grandissima maggioranza delle regolazioni
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+
Uscita
La regolazione: la logica fuzzy/1
1
Variabile fuzzy
“Media” per il 75%
“Bassa” per il 20%
“Bassa”
“Media”
“Alta”
0
0
100
23
Variabile di processo
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Funzioni di appartenenza
La regolazione: la logica fuzzy/2
Variabile fuzzy
“Media” per il 75%
Regola fuzzy
“SE la variabile è
“Defuzzificazione”
1
MEDIA o MEDIOBASSA la risposta
“Bassa” per il 20%
INTENSA (30%) BASSA (30%)”
“Bassa” “Intensa” “Massima”
0
0
18
100
Variabile di uscita del regolatore
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deve essere
La regolazione: le reti neurali
Rete neurale:
• Una struttura
• Una serie di modalità di interazione
• Una serie di ingressi e uscite
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• Una serie di pesi, da definire
iterativamente
I sistemi operativi per l’ automazione
 Multitasking
 Deterministici
 Prevedibili
 “Robusti”
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 Sensibili agli eventi