Schema tecnologico di una cella di produzione [BGP11, Fal18, MFR07, FLV00].
Controllo di procedura [BGP11, CB04, But95].
Controllo ottimo 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
Obiettivi Formativi
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 (RM1, RM5 - cc1);
- conoscenza delle tecnologie e degli strumenti più usati per la realizzazione di sistemi di controllo industriali (RM1, RM5 - cc3);
- conoscenza delle principali normative di riferimento per sistemi di controllo e reti di comunicazione in ambito industriale (RM1,RM4 - cc5);
- conoscenza delle principali problematiche legate alle Celle di Produzione e all'interfacciamento dei relativi processi produttivi (RM1, RM4 - cc5, cc8);
- saper progettare uno Schema di Controllo di Campo (ca1, ca2, ca3);
- saper tarare un controllore PID (ca1, ca2, ca3);
- saper strutturare un Sistema di Controllo di Procedura (ca1, ca2, ca3, ca4);
- saper programmare un controllore PLC mediante linguaggi standard (ca1, ca2, ca3, ca4).
Metodi Didattici
Lezioni in aula.
Modalità di verifica apprendimento
L'esame finale consiste in una prova orale 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 dei Controllori di Campo, dei Controllori di Procedura, del Controllo Ottimo, delle Reti di Campo e delle Reti per il Controllo;
- la conoscenza delle problematiche legate all'interfacciamento di sistemi digitali con processi fisici;
- la conoscenza dei metodi di taratura dei controllori PID;
- la conoscenza di linguaggi di programmazione standard per PLC.
- la capacità di saper progettare uno Schema di Controllo di Campo;
- la capacità di saper tarare un controllore PID;
- la capacità di saper strutturare un Sistema di Controllo di Procedura;
- la capacità di saper programmare un controllore PLC mediante linguaggi Ladder Diagram e Sequential Functional Chart.
Una volta per ogni sessione di appelli (estiva e invernale) è data la possibilità di effettuare una prova scritta di esonero dall'esame orale, rivolta a verificare le conoscenze e le capacità sovra indicate attraverso domande a risposta sintetica ed esercizi pratici.
Programma del corso
Il processo produttivo [BGP11, CB04].
L'automazione industriale e l'automatica: processo automatizzato, evoluzione della produzione industriale, industry 4.0, sistemi di produzione moderni, automazione dell'impianto di produzione, automazione del sistema di supporto.
Progettazione di un sistema di produzione: modello a V, collaborative manufacturing, smart factory.
L'architettura "Computer Integrated Manufactoring" (CIM): modello gerarchico piramidale, infrastruttura di comunicazione aziendale, standard ANSI/ISA-88.01-1995 "Batch Control", architetture elettroniche per il controllo.
Schema tecnologico di una cella di produzione [BGP11, Fal18, MFR07, FLV00].
Interfaccia fra impianto di produzione e sistema di supporto: adattamento in potenza, trasduzione, conversione.
Conversione Analogico-Digitale: codifica, campionamento, effetti del campionamento ideale e non ideale, decodifica, interpolazione continua.
Il controllo di campo: problemi del controllo di campo, segnali di riferimento, specifiche del controllo, controllori PID digitali, metodi di taratura, realizzazione software.
Controllo di procedura [BGP11, CB04, But95].
Cenni storici sui controllori logici sequenziali programmabili PLC.
Normative IEC 61131-1 e IEC 61131-2: definizioni e generalità , architettura hardware, moduli, architettura software, sistema operativo, modalità operative.
Modulo processore - Caratteristiche dei dispositivi real-time: programmazione concorrente, scheduler, scheduling vincolato, starvation, deadlock, sistemi hard e soft real-time, sistemi operativi real-time, funzionamento a copia massiva di ingressi e uscite, rilevazione delle attivazioni.
Controllo ottimo e programmazione dinamica [Loc96, For11].
Controllo ottimo Lineare Quadratico (LQ) su orizzonte finito per sistemi a tempo discreto.
Regolatore LQ su orizzonte infinito per sistemi a tempo discreto.
Tecnologie Industriali per le comunicazioni digitali [BGP11, CB04, MFR07].
Moduli I/O - Tecnologie per la connettività: classificazioni delle reti di calcolatori, mezzi fisici di trasmissione, codifica dei segnali, raccomandazione ISO/IEC 7498-1 "modello ISO-OSI", normativa IEC 61158 "Fieldbus", normativa ISO 11898 "Controller Area Network" (CAN).
Linguaggi di programmazione per Controllori PLC [BGP11, CB04].
Normativa IEC 61131-3: linguaggi di programmazione standard di un PLC, programmazione in linguaggio Ladder Diagram, programmazione in linguaggio Structured Text, programmazione in linguaggio Sequential Functional Chart.