B019037 - AUTOMAZIONE INDUSTRIALE

Italiano

La cella di produzione [BGP11, Fal18, MFR07, FLV00].
Controllo di procedura [BGP11, CB04, But95].
Regolatori lineari e programmazione dinamica [Loc96, For11].
Tecnologie Industriali per le comunicazioni digitali [BGP11, CB04, MFR07].
Linguaggi di programmazione per Controllori PLC [BGP11, CB04].

[BGP11] Claudio Bonivento, Luca Gentili, and Andrea Paoli.
Sistemi di automazione industriale. Architetture e controllo.
McGraw-Hill, Milano, Italia, 2011.
ISBN 978 88 386 6693-3.

[But95] Giorgio C. Buttazzo.
Sistemi in tempo reale.
Pitagora Editrice, Italia, 1995.
ISBN 88 371 1640-3.

[CB04] Pasquale Chiacchio and Francesco Basile.
Tecnologie informatiche per l'automazione.
McGraw-Hill, Milano, Italia, 2a edition, 2004.
ISBN 88 386 6147-2.

[Fal18] Alessandro Falaschi.
Trasmissione dei Segnali e Sistemi di Telecomunicazione.
Edizione 1.6a, 2018, manoscritto di preproduzione, gratuitamente scaricabile all'indirizzo: https://teoriadeisegnali.it/wiki/Libro/TrasmissioneDeiSegnaliESistemiDiTelecomunicazione

[FLV00] Augusto Ferrante, Antonio Lepschy, and Umberto Viaro.
Introduzione ai controlli automatici.
UTET Libreria, Italia, 2000.
ISBN 978 88 251 7335-2.

[MFR07] GianAntonio Magnani, Gianni Ferretti, and Paolo Rocco.
Tecnologie dei sistemi di controllo.
McGraw-Hill, Milano, Italia, 2007.
ISBN 978 88 386 7275-0.

[Loc96] Arturo Locatelli.
Controllo ottimo: elementi di teoria classica.
Pitagora, Italia, 1996.
ISBN 88 371 0869-9.

[For11] Ettore Fornasini.
Appunti di teoria dei sistemi.
Progetto Libreria, Italia, 2011.
ISBN 978 88 964 7732-8

Obiettivo del corso è istruire lo studente sulle problematiche, le soluzioni metodologiche e le tecnologie che sono comunemente usate nella produzione industriale.
Obiettivi nel dettaglio:
- conoscenza delle principali architetture e modelli di riferimento per un Sistema di Produzione Industriale con particolare attenzione per il contesto dell'Industria 4.0 (CA4)
- conoscenza delle tecnologie e degli strumenti più usati per la realizzazione di processi produttivi completamente automatizzati per mezzo di sistemi di controllo industriali (CC5, CC8)
- conoscenza delle principali normative di riferimento per i sistemi di controllo e le reti di comunicazione in ambito industriale (CA4)
- conoscenza delle principali problematiche nella progettazione di una Cella di Produzione intesa come insieme integrato di processi produttivi completamente automatizzati (CC8, CA4, CA5)
- capacità di individuare soluzioni ottimali relativamente alla regolazione delle singole fasi produttive e al loro coordinamento supervisionato mediante sistemi di acquisizione ed elaborazione dati (CC8, CA5, CA7)
- riconoscere gli elementi costitutivi di un sistema per il Basic Control e valutare la loro corretta configurazione rispetto sia agli obiettivi del controllo che alla natura dei processi fisici (CT5, CT10)
- saper tarare un controllore PID e saper progettare analiticamente un regolatore lineare (CT5)
- riconoscere la componentistica di un controllore PLC e valutare la sua corretta configurazione rispetto sia alle prestazioni desiderate che al contesto dei dispositivi con cui è interfacciato (CT5, CT10)
- saper programmare un controllore PLC mediante linguaggi standard (CT5)

Lezioni in aula.

L'esame finale consiste in una prova rivolta a verificare:
- la conoscenza dei modelli e delle architetture di riferimento per i Sistemi di Produzione Industriale;
- la conoscenza delle tecnologie e degli strumenti più comunemente usati nella realizzazione di una Cella di Produzione;
- la conoscenza delle normative di riferimento per sistemi di controllo e reti di comunicazione industriali;
- la conoscenza delle basi teoriche su Basic Control, Procedural Control, Sistemi Real-Time e Reti di Calcolatori;
- la conoscenza delle metodologie per l'interfacciamento dei sistemi digitali con i processi fisici;
- la capacità di riconoscere gli elementi costitutivi dei sistemi di controllo industriali;
- la capacità di valutare la configurazione più adatta per un sistema di controllo industriale (CT5, CT10);
- la capacità di saper programmare un controllore PLC mediante linguaggio Ladder Diagram (CT5).
La prova sarà strutturata in due test scritti e uno orale. Il superamento di entrambi i test scritti rende il test orale facoltativo.

Contesto storico e scientifico dell'automazione industriale. Industria 4.0. Processi automatizzati. Modello di progetto a V. Modello CIM. Infrastruttura di comunicazione aziendale. Norma IEC 61512-1. Architetture elettroniche.

Schema tecnologico della cella di produzione. Adattamento, trasduzione e conversione dei segnali. Convertitori analogico/digitali: la codifica, tecnologie per la codifica, campionamento, segnali limitati in banda, teorema del campionamento, aliasing. Convertitori digitale/analogici: decodifica, interpolazione continua. Basic control e controllori di campo: problema di inseguimento, specifiche del controllo. Controllore PID: storia, equazioni tempo-continue, rappresentazione tempo-discreta, forma incrementale con variabili ausiliarie. Progetto analitico di controllori in retroazione dello stato. Metodi di taratura per controllori PID: primo e secondo metodo di Ziegler-Nichols, metodo di Cohen-Coon, metodi a minimo errore.

Storia dei controllori PLC. La normativa IEC 61131: struttura e moduli fondamentali di un controllore PLC. Modulo processore di un PLC: architettura hardware, architettura software, sistema operativo. Dispositivi real-time: il problema dello scheduling, funzionamento a copia massiva di ingressi e uscite, tempo di scansione, watchdog timer. Moduli di ingresso uscita. Classificazioni delle reti di calcolatori. La Raccomandazione ISO/IEC 7498-1. I livelli della pila ISO-OSI. La normativa IEC 61158. La normativa ISO 11898. La normativa IEC 61131-3: linguaggio Ladder Diagram.