Diapositiva 1 - Dipartimento di Informatica e Sistemistica

Dipartimento di
Informatica e Sistemistica
REALIZZAZIONE
DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
Prof. ALESSANDRO DE CARLI
Dott. Ing. VINCENZO SURACI
ANNO ACCADEMICO 2011-2012
Corso di AUTOMAZIONE 1
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
STRUTTURA DEL NUCLEO TEMATICO:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
DALLA PROGETTAZIONE ALLA REALIZZAZIONE
ENGINEERING DEL SISTEMA DI CONTROLLO
IDENTIFICAZIONE DELLE AZIONI DI CONTROLLO
STRUTTURA DEL SISTEMA DI CONTROLLO
CONDIZIONI OPERATIVE
PROBLEMATICHE DI GESTIONE DI UN SISTEMA
COMPLESSO
MODALITÀ DI CONTROLLO
PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE DELLE
MODALITÀ DI CONTROLLO
2
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
DALLA PROGETTAZIONE ALLA
REALIZZAZIONE
3
DALLA PROGETTAZIONE ALLA REALIZZAZIONE
GESTIONE
DI UN PROGETTO COMPLESSO
PROJECT MANAGEMENT
1. SCOPO DEL PROGETTO
2. PROGETTAZIONE CONCETTUALE
3. PREINGEGNERIA
4. INGEGNERIA
5. PROGETTAZIONE DEGLI APPARATI
6. REALIZZAZIONE DEGLI APPARATI
7. COLLAUDO PRESSO I FORNITORI
8. INSTALLAZIONE
9. ADDESTRAMENTO
10. CURVA DI APPRENDIMENTO
SOFTWARE ENGINEERING
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
DEFINIZIONE DELLE FINALITÀ
DEFINIZIONE DEGLI OBIETTIVI
DEFINIZIONE DELLA ARCHITETTURA
PROGETTAZIONE DEI COMPONENTI
REALIZZAZIONE DEI COMPONENTI
VALIDAZIONE DEI COMPONENTI
INTEGRAZIONE DEL SOFTWARE
VALIDAZIONE DEL SOFTWARE
INSTALLAZIONE E TRAINING
MANUTENZIONE E ASSISTENZA
4
DALLA PROGETTAZIONE ALLA REALIZZAZIONE
STRUTTURA
DI UN SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO
SISTEMA
DA
CONTROLLARE
STRUMENTAZIONE
MODALITÀ DI CONTROLLO
5
DALLA PROGETTAZIONE ALLA REALIZZAZIONE
PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE
DI UN SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO
MODELLO &
SIMULAZIONE
DOCUMENTAZIONE
& VALIDAZIONE
FORWARD/REVERSE
ENGINEERING
RACCOLTA
& ANALISI
REQUISITI
DOCUMENTAZIONE
& VALIDAZIONE
REALIZZAZIONE
DOCUMENTAZIONE & VALIDAZIONE
6
DALLA PROGETTAZIONE ALLA REALIZZAZIONE
PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE
DI UN SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO
MODELLO &
SIMULAZIONE
DOCUMENTAZIONE
& VALIDAZIONE
FORWARD/REVERSE
ENGINEERING
RACCOLTA
& ANALISI
REQUISITI
DOCUMENTAZIONE
& VALIDAZIONE
REALIZZAZIONE
DOCUMENTAZIONE & VALIDAZIONE
ARGOMENTO TESINA DI AUTOMAZIONE I
7
DALLA PROGETTAZIONE ALLA REALIZZAZIONE
PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE
DI UN SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO
MODELLO &
SIMULAZIONE
DOCUMENTAZIONE
& VALIDAZIONE
DOCUMENTAZIONE
& VALIDAZIONE
FORWARD/REVERSE
ENGINEERING
RACCOLTA
& ANALISI
REQUISITI
REALIZZAZIONE
DOCUMENTAZIONE & VALIDAZIONE
REALIZZAZIONE DI SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO
8
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
ENGINEERING DEL
SISTEMA DI CONTROLLO
9
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
COME AFFRONTARE IL PROBLEMA
DELLA REALIZZAZIONE
DEL SISTEMA DI CONTROLLO?
PROBLEMATICHE DELLA REALIZZAZIONE
10
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
FINALITÀ DA RAGGIUNGERE CON L’APPLICAZIONE
DEL SISTEMA DI CONTROLLO
SPECIFICHE SULLE PRESTAZIONI E SULLA
EFFICIENZA DEL SISTEMA CONTROLLATO
ARCHITETTURA DEL SISTEMA DI CONTROLLO
FINALIZZATO ALL’AUTOMAZIONE
STRUTTURA DEL SISTEMA DI CONTROLLO
DEI SINGOLI IMPIANTI
STRUTTURA DEL SISTEMA DI CONTROLLO
DEI SINGOLI APPARATI
CONTROLLO LOCALE DEI SINGOLI ELEMENTI
INQUADRAMENTO DEL PROBLEMA
11
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
PREREQUISITI ALLA REALIZZAZIONE
DI UN SISTEMA DI CONTROLLO
È FONDAMENTALE LA CONOSCENZA APPROFONDITA DELLA
STRUTTURA E DELLE MODALITÀ DI FUNZIONAMENTO DEL
SISTEMA DA CONTROLLARE.
È RICHIESTA (SE DISPONIBILE) ANCHE LA CONOSCENZA
DELLE AZIONI DI CONTROLLO APPLICATE NEL SISTEMA
CONTROLLATO.
PREREQUISITI ALLA REALIZZAZIONE
12
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
SISTEMA DI CONTROLLO
FINALIZZATO ALL’AUTOMAZIONE
SISTEMA
COMPLESSO
APPARATI
ELEMENTI
SINGOLI
STRUTTURA DI UN SISTEMA DI PRODUZIONE
STRUMENTAZIONE
IMPIANTI
13
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
ORIGINAL
EQUIPMENT
FORNITORE MANUFACTORY
SEDE GENERALE
DELLA SOCIETÀ
ALTRO
IMPIANTO
CLIENTE
SALA
CONTROLLO
RICEVIMENTO
MOVIMENTAZIONE
MISCELAZIONE
IMPIANTI DI
PRODUZIONE
ESEMPIO DI SISTEMA DI PRODUZIONE
CONFEZIONAMENTO
SERVIZI
SPEDIZIONE
14
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
AZOTO
AZOTO
IDROGENO
IDROGENO ACQUA
COMPRESSORE
COMPRESSIONE
DEPURATORE
SINTESI
EIETTORE
ACQUA
TORRE DI SINTESI
REFRIGERAZIONE
VAPORE
REFRIGERATORE
SEPARAZIONE
NH3
POMPA
SEPARATORE
SEPARAZIONE
NH3
SEPARATORE
POMPA
SCAMBIATORE
SCAMBIATORE
EVAPORATORE
EVAPORATORE
AMMONIACA
LIQUIDA
AMMONIACA
GASSOSA
POMPA
VAPORE
AMMONIACA
LIQUIDA
ESEMPIO DI UN IMPIANTO DI PRODUZIONE
AMMONIACA
GASSOSA
15
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
TORRE DI SINTESI
PRODOTTI
INIZIALI
EIETTORE
SCAMBIATORE DI CALORE
PRODOTTI
FINALI
DEPURATORE
AMMONIACA
GASSOSA
COMPRESSORE
AMMONIACA
LIQUIDA
AZOTO
IDROGENO
GAS NON REAGITI
SEPARATORE
POMPA
SEPARATORE
DISPOSITIVI COSTITUENTI L’IMPIANTO
SERBATOIO
POMPA
SCAMBIATORE DI CALORE
16
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
SCAMBIATORE DI CALORE
A SERPENTINO
SCAMBIATORE DI
CALORE A PIOGGIA
CONTROLLO
DI PORTATA
CONTROLLO
DI PRESSIONE
FC
PC
SERVOVALVOLA
CONTROLLI PRICIPALI DELL’IMPIANTO
VALVOLE A DUE VIE
VALVOLA
A TRE VIE
17
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
RISULTATO DELL’ANALISI DEL SISTEMA CONTROLLATO
IDENTIFICAZIONE DEI SISTEMI DA CONTROLLARE
IDENTIFICAZIONE DELLA STRUMENTAZIONE
ATTUATORI
DISPOSITIVI DI MISURA
RETE DI COMUNICAZIONE
RACCOLTA DEGLI OBIETTIVI DELLE AZIONI DI CONTROLLO
FINALITÀ DEL CONTROLLO
PRESTAZIONI STATICHE DEL SISTEMA CONTROLLATO
PRESTAZIONI DINAMICHE DEL SISTEMA CONTROLLATO
TOLLERANZE SULLE PRESTAZIONI
ANALISI DI UN SISTEMA CONTROLLATO
18
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
RUOLO DELLE
AZIONI DI CONTROLLO
19
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
SISTEMA DA
CONTROLLARE
SISTEMI
NATURALI
COMPLESSI
FINALITÀ DELLA
AUTOMAZIONE
PRODUTTIVITÀ
QUALITÀ DEL
PRODOTTO
IMPIANTI DI
PRODUZIONE
RETI DI
DISTRIBUZIONE
REDDITIVITÀ
DEL SISTEMA
CONTROLLATO
TIPOLOGIE DI AZIONI DI CONTROLLO
DISPOSITIVI PER
L’AUTOMAZIONE
AZIONI DI
CONTROLLO
DISPOSITIVI
DI MISURA
EMPIRICHE O
SISTEMATICHE
ATTUATORI
CONTROLLORI
LOCALI
AUTOMATICHE
O MANUALI
RETI DI
COMUNICAZIONE
SOFTWARE DI
COMUNICAZIONE
CALCOLATORI E
SOFTWARE DI
SUPERVISIONE
IBRIDE
RIGIDE O
FLESSIBILI
20
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
QUANTITÀ
DELLA PRODUZIONE
QUALITÀ
DEL PRODOTTO
PRESTAZIONI
NOMINALI
DI EMERGENZA
LIMITI
SPECIFICHE
VALORE NOMINALE DELLE VARIABILI
TOLLERANZE RISPETTO AI VALORI NOMINALI
AZIONI DI CONTROLLO
CONTINUA
LEGGE DI CONTROLLO
ON-FF
LEGGE DI COMMUTAZIONE
SEGNO DELL’ERRORE
FUNZIONE ANALITICA DELL’ERRORE
E DELLE SUE DERIVATE
AZIONI DI CONTROLLO IN FUNZIONE DELLE SPECIFICHE
21
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
LIMITI DI UNA AZIONE DI CONTROLLO
- VALIDITÀ DELLA MISURA DELLE VARIABILI DA CONTROLLARE IL RISULTATO
FINALE DI UN CONTROLLO A CONTROREAZIONE NON POTRÀ MAI ESSERE
MIGLIORE IN PRECISIONE STATICA E DINAMICA DI QUELLO DEL
DISPOSITIVO DI MISURA;
- CORRETTA SCELTA DELL’ATTUATORE
IL RISULTATO FINALE DI UN CONTROLLO A CONTROREAZIONE DIPENDE
DALLA CAPACITÀ DELL’ATTUATORE DI IMPRIMERE IL FORZAMENTO STATICO
E DINAMICO AL SISTEMA DA CONTROLLARE IN MODO DA RAGGIUNGERE LE
PRESTAZIONI SENZA DANNEGGIARE IL SISTEMA DA CONTROLLARE ;
LIMITI DELLE AZIONI DI CONTROLLO
22
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
GESTIONE OTTIMIZZATA
LIVELLO 3
SISTEMA
COMPLESSO
LIVELLO 2
IMPIANTI
LIVELLO 1
APPARATI
LIVELLO 0
ELEMENTI
SINGOLI
DAGLI OBIETTIVI…
SCELTA DELLE MODALITÀ DI PRODUZIONE
IMPOSIZIONE DELLE VARIABILI DI GESTIONE
DIAGNOSI DEI GUASTI INCIPIENTI
RICONFIGURAZIONE
SUPERVISIONE
MIGLIORAMENTO DEL FUNZIONAMENTO
IMPOSIZIONE DELLE VARIABILI DI CONDUZIONE
MONITORAGGIO
CALIBRAZIONE DELLA STRUMENTAZIONE
INDIVIDUAZIONE DEI GUASTI
COORDINAMENTO
SEQUENZIALIZZAZIONE DELLE VARIABILI
DI COMANDO
ALLARMI
CONTROLLO LOCALE
AZIONE SULLE VARIABILI DI CONTROLLO DEI
SINGOLI ELEMENTI FINALIZZATE AD OTTIMIZZARE LA FEDELTÀ DI RISPOSTA
23
23
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
LIVELLO 3
SISTEMA COMPLESSO
GESTIONE OTTIMIZZATA
AZIONI SULLE VARIABILI
DI GESTIONE
CONDUZIONE
LIVELLO 2
LIVELLO 1
IMPIANTI
APPARATI
SUPERVISIONE
AZIONI SULLE VARIABILI
DI CONDUZIONE
SEQUENZIALIZZAZIONE
DELLE AZIONI
SULLE VARIABILI DI COMANDO
LIVELLO 0
ELEMENTO
SINGOLO
AZIONE
SULLE VARIABILI DI CONTROLLO
DEI SINGOLI ELEMENTI
ELEMENTO
ELEMENTO
SINGOLO
SINGOLO
…ALL’ORGANIZZAZIONE DELLE AZIONI DI CONTROLLO
24
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
APPLICAZIONE DELLE AZIONI DI CONTROLLO
1 - COMANDO PER L’AVVIAMENTO DEL SISTEMA CONTROLLATO
2 - VERIFICA CHE SUSSISTANO TUTTE LE CONDIZIONI CHE ASSICURINO
L’EFFICACIA DELLE AZIONI DI CONTROLLO
3 - APPLICAZIONE DELLE AZIONI DI CONTROLLO FINALIZZATE ALL’AVVIAMENTO
DEL SISTEMA CONTROLLATO
4 - APPLICAZIONE DELLE AZIONI DI CONTROLLO RELATIVE AL FUNZIONAMENTO
NELLE CONDIZIONI OPERATIVE NOMINALI
5 - VERIFICA DEL CORRETTO FUNZIONAMENTO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE SOTTOPOSTO ALL’AZIONE DI CONTROLLO
6 - APPLICAZIONE DI AZIONI DI CONTROLLO ALTERNATIVE SE LA VERIFICA DÀ
ESITO NEGATIVO, ALTRIMENTI APPLICAZIONE DELLE PROCEDURE PER LA
FERMATA DEL SISTEMA CONTROLLATO
7 - COMANDO PER EFFETTUARE LA FERMATA DEL SISTEMA CONTROLLATO
8 - AZIONI DI CONTROLLO FINALIZZATE ALLA FERMATA DEL SISTEMA
CONTROLLATO
APPLICAZIONE DELLE AZIONI DI CONTROLLO
25
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
COMANDO
DI AVVIAMENTO
O DI FERMATA
COMANDO
DI
AVVIAMENTO
SISTEMA CONTROLLATO
COMPLESSO
COMANDO DI ATTIVAZIONE
IMPIANTO
EVENTO
IMPIANTO
COMANDO DI ATTIVAZIONE
APPARATO
APPARATO
DECISIONE
COMANDO DI ATTIVAZIONE
AZIONE DI
CONTROLLO
ELEMENTO
SINGOLO
ELEMENTO
SINGOLO
ATTIVAZIONE DI UN SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO
ELEMENTO
SINGOLO
26
variabile di comando
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
VERIFICA CHE SUSSISTANO TUTTE LE
CONDIZIONI PER IL
CORRETTO FUNZIONAMENTO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
APPLICAZIONE AL
SISTEMA DA CONTROLLARE DI TUTTE
LE AZIONI DI CONTROLLO CON UN
ANDAMENTO TALE
DA OTTENERE UN
CORRETTO
AVVIAMENTO
APPLICAZIONE AL SISTEMA DA CONTROLLARE
DELLE AZIONI DI CONTROLLO FISSATE AI VALORI CHE ASSICURANO IL MANTENIMENTO
DELLE CONDIZIONI DI FUNZIONAMENTO DESIDERATE
MISURA DELLE VARIABILI CONTROLLATE,
DELLE VARIABILI DI CONTROLLO E DELLE
VARIABILI INTERNE PER RILEVARE EVENTUALI
ANOMALIE DI FUNZIONAMENTO
COMANDO DI
INIZIALIZZAZIONE
tempo
ALGORITMI
DECISIONALI IN
LOGICA BINARIA
PROCEDURE
DECISIONALI IN
LOGICA FUZZY
ALGORITMI PER IL
CONTROLLO A
CATENA APERTA,
CATENA CHIUSA O
IN CONTROREAZIONE
ALGORITMI PER IL CONTROLLO A CATENA
APERTA, CATENA CHIUSA O IN
CONTROREAZIONE
ALGORITMI DECISIONALI IN LOGICA BINARIA PER
L’INDIVIDUAZINE E LA SEGNALAZIONE DELLE
CONDIZIONI DI FUNZIONAMENTO ANOMALO O DI
GUASTO
AVVIAMENTODI UN SISTEMA CONTROLLATO
27
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
STRUTTURA DEL
SISTEMA DI CONTROLLO
28
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
IL RUOLO DELLE TECNOLOGIE
TECNOLOGIE UTILIZZATE
ELETTROTECNICA
ELETTRONICA
INFORMATICA
REALIZZAZIONE
DELLA STRUMENTAZIONE
MECCATRONICA
MECCANICA
CHIMICA
REALIZZAZIONE DEL
SISTEMA DA CONTROLLARE
1960
1970
IL RUOLO DELLE TECNOLOGIE
1980
1990 ANNO
2000
29
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
TECNOLOGIE E FORMAZIONE PROFESSIONALE
NELLA AUTOMAZIONE INDUSTRIALE
INGEGNERIA MECCANICA
POICHÉ LA REALIZZAZIONE DEL SISTEMA DA CONTROLLARE SI BASA SU
TECNOLOGIE MECCANICHE NELLA QUASI TOTALITÀ DELLE APPLICAZIONI
INGEGNERIA CHIMICA
POICHÉ LA PROGETTAZIONE E LA REALIZZAZIONE DI MOLTE
APPARECCHIATURE UTILIZZATE IN UN IMPIANTO DI PRODUZIONE DI TIPO
CONTINUO SONO AFFIDATE PER TRADIZIONE A TALE SETTORE
INGEGNERIA ELETTROTECNICA
POICHÉ LA MOVIMENTAZIONE DELLE PARTI MECCANICHE È DI IMPORTANZA
FONDAMENTALE ED È OTTENUTA QUASI ESCLUSIVAMENTE CON MOTORI
ELETTRICI
INGEGNERIA ELETTRONICA
POICHÉ LA TECNOLOGIA ELETTRONICA HA UN RUOLO DETERMINANTE NELLA
REALIZZAZIONE DELLA STRUMENTAZIONE E DEI DISPOSITIVI DI
ELABORAZIONE
INGEGNERIA INFORMATICA
POICHÉ LE MODALITÀ SISTEMATICHE DI CONTROLLO SONO SVILUPPATE NEL
SETTORE DEDICATO ALL’AUTOMATICA
POICHÉ NELLA REALIZZAZIONE DEL SISTEMA DI AUTOMAZIONE IL SOFTWARE
HA SEMPRE UNA RILEVANZA PREPONDERANTE
RISULTATO
LA TORRE DI BABELE
COMPETENZE PRESUNTE NELL’AUTOMAZIONE INDUSTRIALE
30
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
ELABORAZIONE
DEI DATI E
DELLE INFORMAZIONI
ESERCIZIO
SISTEMA DI PRODUZIONE
IMPIANTI
APPARATI
DISPOSITIVI
ELEMENTI SINGOLI
ELABORAZIONE DEI DATI E DELLE INFORMAZIONI
31
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
GESTIONE ED ESERCIZIO DEL
SISTEMA CONTROLLATO
SUPERVISIONE
DEGLI
IMPIANTI
SOFTWARE
FINALIZZATI
UTILIZZAZIONE
ON-LINE DELLE
BASE DI DATI
BASE DATI
CONDUZIONE
DEGLI APPARATI
CONSENSI ALLA ATTIVAZIONE DELLE AZIONI DI CONTROLLO
COORDINAMENTO, SEQUENZIALIZZAZIONE E TEMPORIZZAZIONE
PER IL RAGGIUNGIMENTO DELLA FUNZIONLITÀ DESIDERATA
CONTROLLORI LOCALI
ATTUATORI - DISPOSITIVI DI MISURA
LA PIRAMIDE DELLE AUTOMAZIONE
32
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
MANUALE
AUTOMATICO
CONTROLLO
ESERCIZIO
PIANIFICAZIONE
GESTIONE
SUPERVISIONE
CONDUZIONE
COORDINAMENTO
BASE DI DATI
BASE DI DATI
STRUMENTAZIONE
BASE
DI DATI
ELEMENTI SINGOLI
LE AZIONI DI CONTROLLO IN UN SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO
33
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
OTTIMIZZAZIONE
DELLA PRODUZIONE
PIANIFICAZIONE
OTTIMIZZAZIONE
DELL’ESERCIZIO
ESERCIZIO
OTTIMIZZAZIONE
DELLA GESTIONE
GESTIONE
DA OPERATORE ESPERTO O
DA OPERATORE ASSISTITO
DA SISTEMA ESPERTO
SEQUENZIALIZZAZIONE
(RIGIDA O FLESSIBILE)
DI EVENTI
A CATENA APERTA
A CONTROREAZIONE
SUPERVISIONE
CONDUZIONE
BASE DI DATI
BASE DI DATI
COORDINAMENTO
STRUMENTAZIONE
BASE
DI
DATI
ELEMENTI SINGOLI
OBIETTIVI DEL SISTEMA CONTROLLATO
34
PROBLEMATICHE
EVENTI ESTERNI
GESTIONE
DEL
SISTEMA
VARIABILI
GESTIONE
DI GESTIONE
CONDUZIONE
COORDINAMENTO
VARIABILI DI
CONDUZIONE
DEGLI IMPIANTI
VARIABILI DI
COMANDO
SISTEMA
CONTROLLATO
CAMPO
COMPLESO
VARIABILI DI
CONTROLLO
CALCOLATORE
DI PROCESSO
CALCOLATORE DI PROCESSO
D C S
PROGRAMMABLE
LOGIC CONTROLLER
DISTRIBUTED CONTROL
SYSTEM
CALCOLATORE DI PROCESSO
D C S
PROGRAMMABLE
LOGIC CONTROLLER
DISTRIBUTED CONTROL
SYSTEM
CALCOLATORE DI PROCESSO
D C S
PROGRAMMABLE
LOGIC CONTROLLER
DISTRIBUTED CONTROL
SYSTEM
VARIABILI CONTROLLATE
IL RUOLO DEL PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
35
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
GESTIONE
DEL SISTEMA
COMPLESSO
CONDUZIONE
DEGLI IMPIANTI
IN FUNZIONE DEL VALORE DELLE VARIABILI DI GESTIONE:
1. ATTIVAZIONE E DISATTIVAZIONE DEGLI IMPIANTI
2. ASSEGNAZIONE DEL VALORE ALLE VARIABILI DI CONDUZIONE
VALUTAZIONE DELLA FUNZIONALITÀ E DELLA EFFICIENZA DEL SISTEMA
CONTROLLATO COMPLESSO
SUPERVISIONE: VERIFICA CHE IL FUNZIONAMENTO DEI SISTEMI
CONTROLLATI A LIVELLO DI CAMPO E DI COORDINAMENTO SIA
CORRETTO
GESTIONE DELLE CONDIZIONI DI FUNZIONAMENTO IN EMERGENZA
ASSEGNAZIONE DEL VALORE ALLE VARIABILI DI COMANDO
CONFIGURAZIONE DEI PARAMETRI DEGLI ALGORITMI DI CONTROLLO
COORDINAMENTO
SISTEMA DI
PRODUZIONE
CAMPO
VERIFICA CHE SUSSISTANO LE CONDIZIONI PER IL CORRETTO
FUNZIONAMENTO DEI SISTEMI CONTROLLATI A LIVELLO DI CAMPO
TEMPORIZZAZIONE E SEQUENZIALIZZAZIONE DEL VALORE DELLE
VARIABILI DI RIFERIMENTO IN INGRESSO AI SISTEMI CONTROLLATI A
LIVELO DI CAMPO
ASSEGNAZIONE DELL’ANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE DI
CONTROLLO
ELABORAZIONE DEGLI ALGORITMI DI CONTROLLO A CATENA APERTA, A
CATENA CHIUSA E A CONTROREAZIONE
MISURA DELLE VARIABILI CONTROLLATE, DELLE VARIABILI DI STATO, DI
INGRESSO E DEI DISTURBI
STRUMENTAZIONE DI BASE
36
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
GESTIONE
DEL SISTEMA
COMPLESSO
CONDUZIONE
DEGLI IMPIANTI
IN FUNZIONE DEL VALORE DELLE VARIABILI DI GESTIONE:
1. ATTIVAZIONE E DISATTIVAZIONE DEGLI IMPIANTI
2. ASSEGNAZIONE DEL VALORE ALLE VARIABILI DI CONDUZIONE
VALUTAZIONE DELLA FUNZIONALITÀ E DELLA EFFICIENZA DEL SISTEMA
CONTROLLATO
COMPLESSO DI LABORATORIO
STRUMENTAZIONE
SUPERVISIONE: VERIFICA CHE IL FUNZIONAMENTO DEI SISTEMI
CONTROLLATI A LIVELLO DI CAMPO E DI COORDINAMENTO SIA
CORRETTO
GESTIONE DELLE CONDIZIONI DI FUNZIONAMENTO IN EMERGENZA
ASSEGNAZIONE DEL VALORE ALLE VARIABILI DI COMANDO
CONFIGURAZIONE DEI PARAMETRI DEGLI ALGORITMI DI CONTROLLO
PLC
COORDINAMENTO
SISTEMA DI
PRODUZIONE
CAMPO
CONTROLLORI
VERIFICA
CHE SUSSISTANOA
LELOGICA
CONDIZIONI PROGRAMMABILE
PER IL CORRETTO
FUNZIONAMENTO DEI SISTEMI CONTROLLATI A LIVELLO DI CAMPO
TEMPORIZZAZIONE E SEQUENZIALIZZAZIONE DEL VALORE DELLE
VARIABILI DI RIFERIMENTO IN INGRESSO AI SISTEMI CONTROLLATI A
LIVELO DI CAMPO
ASSEGNAZIONE DELL’ANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE DI
CONTROLLO
REGOLATORI PID O CONTROLLORI DEDICATI
ELABORAZIONE DEGLI ALGORITMI DI CONTROLLO A CATENA APERTA, A
CATENA
CHIUSA
E A CONTROREAZIONE
ALGORITMI
DI CONTROLLO
A CONTROREAZIONE
MISURA DELLE VARIABILI CONTROLLATE, DELLE VARIABILI DI STATO, DI
DI CAMPO
INGRESSO E STRUMENTAZIONE
DEI DISTURBI
STRUMENTAZIONE DI BASE
37
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
GESTIONE
DEL SISTEMA
COMPLESSO
CONDUZIONE
DEGLI IMPIANTI
IN FUNZIONE DEL VALORE DELLE VARIABILI DI GESTIONE:
1. ATTIVAZIONE E DISATTIVAZIONE DEGLI IMPIANTI
2. ASSEGNAZIONE DEL VALORE ALLE VARIABILI DI CONDUZIONE
VALUTAZIONE DELLA FUNZIONALITÀ E DELLA EFFICIENZA DEL SISTEMA
CONTROLLATO
COMPLESSO DI LABORATORIO
STRUMENTAZIONE
SUPERVISIONE: VERIFICA CHE IL FUNZIONAMENTO DEI SISTEMI
CONTROLLATI A LIVELLO DI CAMPO E DI COORDINAMENTO SIA
CORRETTO
GESTIONE DELLE CONDIZIONI DI FUNZIONAMENTO IN EMERGENZA
ASSEGNAZIONE DEL VALORE ALLE VARIABILI DI COMANDO
CONFIGURAZIONE DEI PARAMETRI DEGLI ALGORITMI DI CONTROLLO
DCS
COORDINAMENTO
SISTEMA DI
PRODUZIONE
CAMPO
VERIFICA CHE SUSSISTANO LE CONDIZIONI PER IL CORRETTO
FUNZIONAMENTO DEI SISTEMI CONTROLLATI A LIVELLO DI CAMPO
VERIFICA
CHE SUSSISTANO
LE CONDIZIONI PER
IL VALORE
CORRETTO
TEMPORIZZAZIONE
E SEQUENZIALIZZAZIONE
DEL
DELLE
VARIABILI
DI
RIFERIMENTO
IN
INGRESSO
AI
SISTEMI
CONTROLLATI
FUNZIONAMENTO DEI SISTEMI CONTROLLATI A LIVELLO DI CAMPO A
LIVELO DI CAMPO
DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM
ASSEGNAZIONE DELL’ANDAMENTO DESIDERATO DELLA VARIABILE DI
CONTROLLO
ELABORAZIONE DEGLI ALGORITMI DI CONTROLLO A CATENA APERTA, A
CATENA CHIUSA E A CONTROREAZIONE
MISURA DELLE VARIABILI CONTROLLATE, DELLE VARIABILI DI STATO, DI
INGRESSO E STRUMENTAZIONE
DEI DISTURBI
DI CAMPO
STRUMENTAZIONE DI BASE
38
MOLTISSIMI
D C S
PC
INDUSTRIALI
LIMITATO
NUMERO DEI SEGNALI
DI INGRESSO E DI USCITA
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
REGOLATORI
PLC
SEQUENZIALIZZATORI
DIGITALE
ANALOGICO
NATURA DEI SEGNALI
DISPOSITIVI DI ELABORAZIONE
39
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
CONDIZIONI OPERATIVE
DI FUNZIONAMENTO
40
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
MODALITÀ DI FUNZIONAMENTO
DI TIPO CONTINUO
RAFFINERIA, DISTILLAZIONE, CEMENTIFICIO,..
RETI DI DISTRIBUZIONE
AD EVENTI PROGRAMMATI
LAMINATOI, MACCHINE DA IMBALLAGGIO,…
BATCH (INTERMITTENTE)
MISCELATORI, FERMENTAZIONE, …
AD EVENTI SINGOLI
MOVIMENTAZIONE DI PARTI MECCANICHE,
DI CARRI PONTE, DI LOCOMOTORI,...
CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI CONTROLLATI
41
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
CONDIZIONI OPERATIVE
FUNZIONAMENTO IN CONDIZIONI
NOMINALI
AVVIAMENTO
FERMATA
MALFUNZIONAMENTO PARZIALE
EMERGENZA
CONDIZIONI OPERATIVE
42
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
UTENTE FINALE
INSTALLAZIONE
MESSA IN
SERVIZIO
SOCIETÀ DI INGEGNERIA
COSTRUTTORE
DEL SISTEMA DI CONTROLLO E DI GESTIONE
STRUTTURA HARDWARE
STRUMENTAZIONE
RETI DI COMUNICAZIONE
QUADRI
SOFTWARE APPLICATIVO
CONNESSIONE DELLA STRUMENTAZIONE,
SUPERVISIONE E GESTIONE ALLARMI
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI PRODUZIONE DI TIPO CONTINUO 43
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
UTENTE FINALE
SYSTEM
INTEGRATOR
COSTRUTTORE
DEL SISTEMA DI CONTROLLO E DI GESTIONE
STRUTTURA HARDWARE
STRUMENTAZIONE
RETI DI COMUNICAZIONE QUADRI
SOFTWARE APPLICATIVO
CONNESSIONE DELLA STRUMENTAZIONE,
SUPERVISIONE E GESTIONE ALLARMI
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI PRODUZIONE AD EVENTI
44
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
IMPIANTO DI PRODUZIONE DI TIPO CONTINUO
SALA CONTROLLO
- IMPOSIZIONE DELL’ANDAMENTO DELLE VARIABILI DI COMANDO
- VISUALIZZAZIONE DELLA MISURA DELLE VARIABILI CONTROLLATE
- SEGNALAZIONI DI CONDIZIONI DI FUNZIONAMENTO ANOMALE
APPARATO
APPARATO
APPARATO
APPARATO
IMPIANTO
SPECIFICHE DELLA PRODUZIONE
- GARANZIA SULLA QUALITÀ DEL PRODOTTO
- PRODUZIONE ORARIA
- RENDIMENTO
PECULIARITÀ DI UN SISTEMA DI PRODUZIONE DI TIPO CONTINUO
45
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
CONDIZIONI OPERATIVE
CONDIZIONI
NOMINALI DI
FUNZIONAMENTO
variabile
controllata
variabile di
comando
DI UN IMPIANTO DI PRODUZIONE DI TIPO CONTINUO
tempo
VARIABILI DI COMANDO E VARIABILI CONTROLLATE
46
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
y3
y2
y1,…, y6
y3n
y4
VALORE
NOMINALE
VARIABILI CONTROLLATE
y2n
y4n
y1n
y1
CONDIZIONI NOMINALI
DI FUNZIONAMENTO
y5n
y5
y6n
y6
CONDIZIONI DI
FUNZIONAMENTO
ENTRO LE SPECIFICHE
CONDIZIONI ATTUALI
DI FUNZIONAMENTO
ANALISI DELL’ANDAMENTO DELLE VARIABILI CONTROLLATE
47
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
SISTEMI DI PRODUZIONE AD EVENTI PROGRAMMATI
QUADRO DI COMANDO
- SEQUENZIALIZZAZIONE DEGLI EVENTI
- APPLICAZIONE TEMPORIZZATA DELLE VARIABILI DI COMANDO
- SEGNALAZIONI DI CONDIZIONI DI FUNZIONAMENTO ANOMALE
APPARATO
APPARATO
APPARATO
APPARATO
IMPIANTO
SPECIFICHE DELLA PRODUZIONE
- GARANZIA SULLA QUALITÀ DEL PRODOTTO
- CADENZA NELLA PRODUZIONE
- AFFIDABILITÀ DI FUNZIONAMENTO DEI SINGOLI SISTEMI CONTROLLATI
PECULIARITÀ DI UN SISTEMA DI PRODUZIONE AD EVENTI PROGRAMMATI
48
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
CONDIZIONI OPERATIVE
CICLO DI LAVORO
CICLO DI LAVORO
eventi
variabile
di comando
variabile
controllata
DI UN IMPIANTO DI PRODUZIONE
AD EVENTI PROGRAMMATI
tempo
VARIABILI DI COMANDO E DELLE VARIABILI CONTROLLATE
49
49
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
SISTEMI DI PRODUZIONE BATCH
QUADRO DI COMANDO
- SEQUENZIALIZZAZIONE DEGLI EVENTI
- APPLICAZIONE TEMPORIZZATA DELLE VARIABILI DI COMANDO
- SEGNALAZIONI DI CONDIZIONI DI FUNZIONAMENTO ANOMALE
APPARATO
APPARATO
APPARATO
APPARATO
IMPIANTO
SPECIFICHE DELLA PRODUZIONE
- GARANZIA SULLA QUALITÀ DEL PRODOTTO
- CADENZA NELLA PRODUZIONE
- AFFIDABILITÀ DI FUNZIONAMENTO DEI SINGOLI SISTEMI CONTROLLATI
PECULIARITÀ DI UN SISTEMA DI PRODUZIONE AD EVENTI PROGRAMMATI
50
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
CONDIZIONI OPERATIVE
WAITING…
eventi
variabile
di comando
variabile
controllata
DI UN IMPIANTO DI PRODUZIONE
DI TIPO BATCH
tempo
VARIABILI DI COMANDO E DELLE VARIABILI CONTROLLATE
51
51
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
RETI DI DISTRIBUZIONE
QUADRO DI TELECOMANDO
- TELERICEVIMENTO DELLE VARIABILI MISURATE
- TELETRASMISSIONE DELLE VARIABILI DI COMANDO
- SEGNALAZIONI DI CONDIZIONI DI FUNZIONAMENTO ANOMALE
TELETRASMISSIONE
APPARATO
APPARATO
APPARATO
ATTARATO
RETE DI DISTRIBUZIONE
SPECIFICHE
- QUALITÀ DEL PRODOTTO
- COSTANZA DEI PARAMETRI DEL PRODOTTO DISTRIBUITO
- CONTINUITÀ DI FORNITURA DEL PRODOTTO
PECULIARITÀ DI UNA RETE DI DISTRIBUZIONE
52
52
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
CONDIZIONI OPERATIVE
parametro caratteristico
variabile
di comando
variabile
disturbo controllate
DI UNA RETE DI DISTRIBUZIONE
tempo
VARIABILI DI COMANDO, DI QUELLE CONTROLLATE E DEL DISTURBO 53
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
PROFESSIONALITÀ RICHIESTE
IMPIANTO
INTEGRATORE DI SISTEMA
RETE DI IMPIANTO
DISPOSITIVO
DISPOSITIVO
DISPOSITIVO
DISPOSITIVO DISPOSITIVO
INSTALLAZIONE E
TEMPORIZZAZIONE
DEI DISPOSITIVI
RETE DI CAMPO
ELEMENTO
SINGOLO
ELEMENTO
SINGOLO
ELEMENTO
SINGOLO
ELEMENTO
SINGOLO
ELEMENTO
SINGOLO
PROFESSIONALITÀ RICHIESTE
STRUMENTISTA
CONOSCENZA DELLA
STRUMENTAZIONE DA
CAMPO
MESSA IN FUNZIONE
DEI CONTROLLORI LOCALI
54
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
PROFESSIONALITÀ RICHIESTE
SISTEMA COMPLESSO
RETE DI SISTEMA
IMPIANTO
IMPIANTO
IMPIANTO
IMPIANTO
IMPIANTO
RETE DI IMPIANTO
DISPOSITIVO
DISPOSITIVO
DISPOSITIVO
DISPOSITIVO DISPOSITIVO
PROFESSIONALITÀ RICHIESTE
PIANIFICATORE DELLA
PRODUZIONE
INTEGRATORE DI SISTEMA
INSTALLAZIONE DELLA RETE
E MESSA IN FUNZIONE
DELLA SUPERVISIONE
INTEGRATORE DI SISTEMA
INSTALLAZIONE DELLA RETE
E MESSA IN FUNZIONE
DELLA SUPERVISIONE
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
PROBLEMATICHE DI GESTIONE
DI UN SISTEMA COMPLESSO
56
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
GESTIONE TECNICA E PRODUTTIVA DI UN IMPIANTO
1 - CONFIGURAZIONE DEGLI ELEMENTI (DISPOSITIVI DI MISURA,
ATTUATORI, CONTROLLORI LOCALI) INSERITI IN UN IMPIANTO
2 - IMPOSTAZIONE DEI PARAMETRI DEI DISPOSITIVI DI MISURA E DEI
CONTROLLORI LOCALI
3 - RACCOLTA DELLE INFORMAZIONI E DEI DATI TECNICI RELATIVI AGLI
ELEMENTI CHE REALIZZANO UN IMPIANTO
4 - RACCOLTA DELLE INFORMAZIONI E DEI DATI TECNICI RELATIVI ALLA
STRUMENTAZIONE
5 - RACCOLTA DELLE INFORMAZIONI RELATIVE ALLE PARTI DI RICAMBIO, ALLE SOSTITUZIONI ED AI FORNITORI
6 - ACQUISIZIONE E MEMORIZZAZIONE DEI DATI RELATIVI ALLA
CONDUZIONE
7 - MANUTENZIONE DI RIPRISTINO, PREVENTIVA, PROGRAMMATA,
PREDITTIVA
GESTIONE TECNICA
57
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
STATO
CORRENTE
SISTEMA
ESPERTO
LINEE DI
TENDENZA
INTERFACCIA
OPERATORE
CONTROLLO
STATISTICO
DELLA
PRODUZIONE
DIAGNOSI
DEI GUASTI
GESTIONE
ALLARMI
BASE DATI
DEL SISTEMA
DI PRODUZIONE
SUPPORTO ALLA
MANUTENZIONE
DRIVERS
INFORMAZIONI
SUL SISTEMA DI
PRODUZIONE
INFORMAZIONI
SUI DISPOSITIVI
DI MISURA
DATI
MISURATI
GESTIONE CENTRALIZZATA DELLE BASI DATI
INFORMAZIONI
SULLA GESTIONE
58
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
PROCEDURE DI DATA PROCESSING
1 - RESIDENTI NELLO STRUMENTO DI MISURA O NELL’ATTUATORE E
FINALIZZATE AL MIGLIORAMENTO DELLE GRANDEZZE MISURATE
(FONDOSCALA, LINEARIZZAZIONE, INTERPOLAZIONE)
2 - UTILIZZATE PER DEFINIRE L’ANDAMENTO DESIDERATO DELLA
VARIABILE CONTROLLATA (ELIMINARE RUMORE)
3 - FINALIZZATE A RENDERE SIGNIFICATIVI I DATI PER LA SUPERVISIONE E LA GESTIONE (EVIDENZIARE IL TREND)
4 - DI TIPO CONVENZIONALE OPPURE INNOVATIVO (CUSTOMIZZATO)
GESTIONE DEI DATI
59
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
RICHIESTE DELL’UTENTE FINALE PER IL
DATA PROCESSING
1 - IDONEO ALLA ELABORAZIONE DELLE MISURE PROVENIENTI DALLA
STRUMENTAZIONE DI CAMPO (ANALOG – Banda Passante O DIGIT – hz/bit)
2 - COMPATIBILE CON IL DISPOSITIVO DI ELABORAZIONE DISPONIBILE
(INTERFACCIA FISICA, OPTO/ELETTRICA, PROTOCOLLARE)
3 - TEMPO DI ELABORAZIONE COMPATIBILE CON IL COMPORTAMENTO
DINAMICO DEL SISTEMA DA CUI PROVENGONO I VALORI MISURATI
(REAL TIME, SINCRONO/ASINCRONO)
4 - COMPATIBILE CON I SOFTWARE DI ELABORAZIONE DISPONIBILI
5 - COMPATIBILE CON LE EDIZIONI PRECEDENTI
6 - TRASPARENTE PER GLI AGGIORNAMENTI E LA MANUTENZIONE
(USO DI STANDARD E DOCUMENTAZIONE FORMALE)
GESTIONE DEI DATI
60
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
DIAGNOSI DEI GUASTI
1 - GUASTI EVIDENTI E LATENTI SEGNALATI DALLA STRUMENTAZIONE
DEI DISPOSITIVI DI MISURA O DEGLI ATTUATORI
2 - STRUMENTAZIONE CON AUTODIAGNOSTICA
3 - ELIMINAZIONE DEI VALORI MISURATI ANOMALI O FUORI NORMA
4 - INTERPRETAZIONE DEI DATI MISURATI VISUALIZZATI DALL’UTENTE
(APPROCCIO STATISTICO)
5 - VALUTAZIONE DEL GRADO DI FUNZIONALITÀ DI MACCHINE E
APPARATI (ENTRO/FUORI NORMA, TEMPO ALLA MANUTENZIONE)
GESTIONE DEI GUASTI
61
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
MODALITÀ DI MANUTENZIONE
1 - REATTIVA, A SEGUITO DI GUASTO ACCERTATO
2 – PREVENTIVA, A SEGUITO DI EVENTI
2a - PROGRAMMATA, A SEGUITO DI TIMEOUT
2b - DETERMINATA DAL MANIFESTARSI DI UN GUASTO
LATENTE
3 -FINALIZZATA AL MANTENIMENTO DELLA MASSIMA
EFFICIENZA (RELIABILITY CENTERED MAINTENANCE RCM)
GESTIONE DELLA MANUTENZIONE
62
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
MODALITÀ DI CONTROLLO
63
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
APPARATI
REALIZZATI CON
TECNOLOGIE MECCANICHE
SISTEMA DI
CONTROLLO
STRUMENTAZIONE
SISTEMA
COMPLESSO
REALIZZATA CON TECNOLOGIE
MECCANICHE
ELETTRICHE
ELETTRONICHE
INFORMATICHE
MECCATRONICHE
MODALITÀ DI CONTROLLO
REALIZZAZIONE DEL SISTEMA DI CONTROLLO
64
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
AUTOMAZIONE PROFESSIONALE
ADATTAMENTO
DEL MODELLO
RICONFIGURAZIONE
PARAMETRI
MODELLO
DEL SISTEMA DA
CONTROLLARE
DIAGNOSI
DI GUASTI
INDIVIDUAZIONE
DEI SINTOMI
MISURE
MODALITÀ
DI CONTROLLO
IMPIANTO
AUTOMAZIONE DI BASSO LIVELLO
LIVELLI
DI AUTOMAZIONE
PROBLEMI
EMERGENTI
65
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
COMPETENZE PER L’AUTOMAZIONE
STRUMENTAZIONE
TECNOLOGIE
MECCANICA
CHIMICA
ELETTROTECNICA
ELETTRONICA
INFORMATICA
VINCOLI
AZIONI DI CONTROLLO
CONTROLLO MANUALE
CONTROLLO AUTOMATICO
CONTROLLORI LOCALI
COORDINAMENTO
SUPERVISIONE
GESTIONE
ESERCIZIO
PRESTAZIONI
COMPETENZE NECESSARIE PER L’AUTOMAZIONE INDUSTRIALE
66
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
MODALITÀ DI CONTROLLO
EMPIRICHE
SISTEMATICHE
SENZA MODELLO
CON MODELLO
- SENZA PROVE PRELIMINARI
- CON PROVE PRELIMINARI
- CARATTERISTICA STATICA
(SOLO FUNZIONALITÀ)
- NELLA DINAMICA DOMINANTE
(PRESTAZIONI REGOLAZIONE)
- NELLA DINAMICA DOMINANTE E
NELLA DINAMICA SECONDARIA
(PRESTAZIONI INSEGUIMENTO)
- NELLA DINAMICA NOMINALE E
NELLA DINAMICA INCERTA
(DISTURBI ALEATORI)
- COMPORTAMENTALE
(INPUT/OUTPUT)
- STATISTICO
SCELTA DI BASE NELLA PROGETAZIONE DI UN SISTEMA CONTROLLATO
67
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
MODALITÀ DI CONTROLLO
EMPIRICHE
SENZA MODELLO
SISTEMATICHE
CON MODELLO
- CONTROLLORI LOCALI
A CATENA APERTA
PI STANDARD
PI CON AUTOTUNIG
- CONTROLLORI LOCALI
A CATENA APERTA
PID CON TUNIG OTTIMIZZATO
PID A GUADAGNO PROGRAMMATO
PID FUZZY
- COORDINAMENTO DELLE
AZIONI DI CONTROLLO
PLC CON PROGRAMMA RIGIDO
- COORDINAMENTO DELLE AZIONI DI
CONTROLLO
PLC CON PROGRAMMA FLESSIBILE
- SUPERVISIONE
CONTROLLO MANUALE DA
OPERATORE DI IMPIANTO
- SUPERVISIONE
CONTROLLO MANUALE ASSISTITO
DA SISTEMA ESPERTO E
CONTROLLORI INTELLIGENTI
SUDDIVISIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
68
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
È MOLTO DIFFUSA L’OPINIONE CHE BASANDOSI SOLO SULL’EMPIRISMO E SULLA ESPERIENZA
SI POSSA RENDERE FUNZIONANTE UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE, UN VOLTA
INSTALLATA LA STRUMENTAZIONE
CIÒ CONTINUA A FAR CREDERE CHE UNA PREPARAZIONE METODOLOGICA
ADEGUATA NON RISULTI DI CONCRETA UTILITÀ
Quelli che s’innamoran di pratica sanza scienza, son come ‘l nocchiere, ch’entra in
navillo sanza timone o bussola, che mai ha certezza di dove si va.
Leonardo da Vinci
ANCHE PERCHÉ GLI IMPIANTI SONO SOVRADIMENSIONATI, OVVERO SONO STATI
REALIZZATI IN MODO CHE POSSANO FUNZIONARE ANCHE SENZA UN SISTEMA DI
AUTOMAZIONE ADEGUATO, SENZA TENER CONTO DELLE PRESTAZIONI E DEI
BENEFICI CHE POSSONO ESSERE OTTENUTI APPLICANDO MODALITÀ DI
CONTROLLO ADEGUATE OSSIA PRENDENDO IN CONSIDERAZIONE
CONGIUNTAMENTE LA PROGETTAZIONE E LA REALIZZAZIONE DEL SISTEMA
DA CONTROLLARE E DEL SISTEMA DI CONTROLLO
APPROCCIO ALLE METODOLOGIE
69
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
DIMENSIONAMENTO
• Dimensionamento di un sistema rispetto
alle specifiche e all’effetto di disturbi
prevedibili.
SISTEMA DIMENSIONATO CORRETAMENTE
SISTEMA SOVRADIMENSIONATO
campo di escursione della variabile
controllata previsto dalle specifiche
Tempo di assestamento
valore nominale
variabile controllata
effetto del
disturbo prevedibile
variabile controllata
variabile controllata
valore nominale
variabile controllata
campo di escursione della variabile
controllata previsto dalle specifiche
Tempo di assestamento
effetto del
disturbo prevedibile
tempo
CORRETTO DIMENSIONAMENTO E SOVRADIMENSIONAMENTO
tempo
70
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
MODALITÀ EMPIRICHE
RICAVATE DALLA INTUIZIONE E DALL’ESPERIENZA
MODALITÀ SISTEMATICHE
CONSOLIDATE
RICAVATE DA UNA CONOSCENZA SUPERFICIALE DEL COMPORTAMENTO DEL
SISTEMA DA CONTROLLARE E REALIZZATE CON DISPOSITIVI CHE COPIANO LE
MODALITÀ DI INTERVENTO DI UN OPERATORE ESPERTO (AD ES. PID)
EMERGENTI
RICAVATE DA UNA CONOSCENZA APPROFONDITA DEL COMPORTAMENTO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE PER RAGGIUNGERE PRESTAZIONI
CHE UN OPERATORE ESPERTO NON POTREBBE MAI OTTENERE
(Dinamica secondaria, Inseguimenti, aleatorietà)
INNOVATIVE
RICAVATE DA UNA CONOSCENZA APPROFONDITA DEL COMPORTAMENTO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE NEL SISTEMA DI PRODUZIONE
E REALIZZATE CON DISPOSITIVI CHE COPIANO L'ESPERIENZA E LA
FLESSIBILITÀ DI OPERATORI ESPERTI
CLASSIFICAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
71
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
SCELTA DI UNA MODALITÀ DI CONTROLLO
SISTEMA DA
CONTROLLARE
DIMENSIONATO
SENZA TENERE
TENERE CONTO
DELLA MODALITÀ
DI CONTROLLO
DIMENSIONATO
IN FUNZIONE
DELLA MODALITÀ
DI CONTROLLO
MODALITÀ
DI CONTROLLO
EMPIRICHE
PRESTAZIONI
SI ACCETTANO QUELLE
CHE SI RIESCONO AD
OTTENERE
SISTEMATICHE
- CONVENZIONALI
VENGONO IMPOSTE
TRAMITE LE MODALITÀ DI
CONTROLLO IN MODO:
- EMERGENTI
- RIGIDO
- INNOVATIVE
- FLESSIBILE
SCELTA DI UNA MODALITÀ DI CONTROLLO
72
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
APPLICAZIONI SENZA TEORIA
SECONDO IL PRINCIPIO: “PURCHÉ FUNZIONI E ASSICURI I MARGINI DI
CONVENIENZA ECONOMICA, TUTTO VA BENE”
TEORIA SENZA APPLICAZIONI
SECONDO IL PRINCIPIO: “UNA VOLTA FORMULATO IL PROBLEMA,
DEFINITO IL MODELLO E SODDISFATTE LE IPOTESI, SI DIMOSTRA CHE
...”
APPLICAZIONE DELLA TEORIA A PROBLEMI SIGNIFICATIVI E TEORIA
MIRATA ALLE APPLICAZIONI
SECONDO IL PRINCIPIO “MIGLIORARE LA QUALITÀ DELLE PRESTAZIONI
MEDIANTE L’APPLICAZIONE E L’ESTENSIONE DELLA TEORIA A
PROBLEMI CONCRETI”
APPROCCI ALLA APPLICAZIONE DELLE METODOLOGIE
73
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
APPROCCIO DA TEORICO
• ENUNCIAZIONE DI UNA METODOLOGIA IN FUNZIONE DELLA FORMULAZIONE
DEL MODELLO
• DIMOSTRAZIONE DELLA SUA VALIDITÀ FORMALE
• APPLICAZIONE SU UN ESEMPIO IDEALIZZATO
APPROCCIO DA INGEGNERE
• COMPRENSIONE DEL SIGNIFICATO DI UNA METODOLOGIA SISTEMATICA
• MESSA A FUOCO DEI LIMITI DI VALIDITÀ PRATICA (AD ES. MODALITÀ DI
CONTROLLO EVOLUTE PER UN SISTEMASOVRADIMENSIONATO)
• MODALITÀ DI ESECUZIONE DELLE ELABORAZIONI DELLE MODALITÀ DI
CONTROLLO (AD ES. TEMPO DI ESECUZIONE DEL MICROPROCESSORE)
• MODALITÀ DI APPLICAZIONE A CASI REALI (SCELTA STRUMENTAZIONE)
• SEMPLIFICAZIONI, VERIFICHE DI VALIDITÀ, POSSIBILI ESTENSIONI
APPROCCIO ALLA APPLICAZIONE DELLE METODOLOGIE
74
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
ESEMPIO DI APPLICAZIONE A LIVELLO DI CAMPO
VARIABILE
CONTROLLATA
VARIABILE DI
FORZAMENTO
tempo
SPECIFICHE:
FACENDO RIFERIMENTO AD UNA VARIABILE DI COMANDO DI TIPO A GRADINO,
IL CONTROLLORE LOCALE DEVE ESSERE REALIZZATO IN MODO CHE:
- LA VARIABILE CONTROLLATA SIA PRIVA DI OSCILLAZIONI;
- LA VARIABILE DI FORZAMENTO NON SUPERI MAI IL VALORE MASSIMO
PREFISSATO;
- IL VALORE CORRISPONDENTE AL FUNZIONAMENTO A REGIME PERMANENTE SIA RAGGIUNTO NEL TEMPO MINIMO.
SPECIFICHE NELLA REALIZZIONE DI UN CONTROLORE LOCALE
75
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
APPROCCIO EMPIRICO:
VIENE REALIZZATO IL SISTEMA CONTROLLATO
IMPONENDO AL VALORE DESIDERATO DELLA
VARIABILE CONTROLLATA UN ANDAMENTO TALE
DA OTTENERE CHE VENGA RAGGIUNTO
tempo
L’OBIETTIVO DESIDERATO SENZA PROVOCARE
FENOMENI INDESIDERATI E SENZA IMPORRE
DURATA DEL
VINCOLI STRINGENTI SULLA DURATA DEL
TRANSITORIO
TRANSITORIO E SULLA QUALITÀ DELLA FEDELTÀ
DI RISPOSTA
APPROCCIO SISTEMATICO:
VIENE REALIZZATO IL SISTEMA CONTROLLATO
PROGETTANDO L’ALGORITMO DI CONTROLLO IN
tempo
MODO DA OTTENERE CHE VENGA RAGGIUNTO
L’OBIETTIVO DESIDERATO RISPETTANDO TUTTI I
DURATA DEL
VINCOLI SULLA QUALITÀ DELLE PRESTAZIONI E
TRANSITORIO
SULLA FEDELTÀ DI RISPOSTA NONCHÉ SULLA
MINIMIZZAZIONE DELLA DURATA DEL TRANSITORIO
76
APPROCCI
REALIZZIONE DI UN CONTROLORE LOCALE
PROBLEMI ALLA
EMERGENTI
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
MODALITÀ DI CONTROLLO
- CONSOLIDATE
- PLC;
- REGOLATORI ON-OFF;
- PI STANDARD.
- EMERGENTI
- PID EVOLUTI;
- CONTROLLO ADATTATIVO;
- CONTROLLO ROBUSTO;
- CONTROLLO PREDITTIVO.
- INNOVATIVE
- SISTEMI ESPERTI;
- CONTROLLORI FUZZY;
- CONTROLLORI NEURO-FUZZY;
- CONTROLLORI INTELLIGENTI.
CLASSIFICAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
77
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
SISTEMA DI AUTOMAZIONE
MODALITÀ DI CONTROLLO
DEL SISTEMA DI PRODUZIONE
DEI SINGOLI IMPIANTI
DI OGNI APPARATO
IN CONDIZIONI DI FUNZIONAMENTO
NOMINALI
DI EMERGENZA
DI GUASTO
DIFFUSIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
78
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
INNOVATIVE
DIFFUSIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
GESTIONE E
PIANIFICAZIONE
EMERGENTI
SUPERVISIONE
CONVENZIONALI
CORDINAMENTO
EMPIRICHE
CONTROLLORI LOCALI
MODALITÀ DI CONTROLLO
79
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
DIFFUSIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
AZIONI DI CONTROLLO
ALTRI
SETTORI
APPLICAZIONI
INDUSTRIALI
A CATENA
APERTA
A CONTROREAZIONE
APPARATO
SINGOLO
MOLTO
DIFFUSO
DIFFUSO
IMPIANTO
DIFFUSO
IN VIA DI SVILUPPO
SISTEMA
COMPLESSO
DIFFUSO
IN VIA DI SVILUPPO
DIFFUSIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
80
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
CONTROLLO
INTELLIGENTE
CONTROLLO
ADATTATIVO
ROBUSTO
CONTROLLO A
LOGICA CABLATA
(RELÉ)
CONTROLLO
PROGRAMMATO
(PLC)
CONTROLLO CON
REGOLATORI P I D
1960
1970
1980
DIFFUSIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
1990
ANNO 2000
81
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE
DEL SISTEMA DI CONTROLLO
82
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
PROGETTAZIONE DEL SISTEMA DI
CONTROLLO DI UN SISTEMA COMPLESSO
COME AFFRONTARE LA PROGETTAZIONE DEL SISTEMA DI
CONTROLLO PER UN SISTEMA COMPLESSO?
COME AFFRONTARE LE SCELTE DI BASE SULLA
STRUMENTAZIONE E SULLE MODALITÀ DI CONTROLLO?
COME REALIZZARE IL DISPOSITIVO DI CONTROLLO ?
QUALI SONO LE METODOLOGIE DI SUPPORTO ALLA
PROGETTAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO ?
PROGETTAZIONE DEL SISTEMA DI CONTROLLO
83
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
PROGETTAZIONE DEL SISTEMA DI AUTOMAZIONE
PRESTAZIONI E
SPECIFICHE
- STABILITÀ
- ATTENUAZIONE DELL’EFFETTO DEI DISTURBI
- PRECISIONE STATICA E DINAMICA
- ROBUSTEZZA E OTTIMIZZAZIONE RISORSE
MODELLAZIONE E
SIMULAZIONE IN
REALTÀ VIRTUALE
SCELTA DELLA
STRUMENTAZIONE
- DELL’APPARATO INSERITO NELL’IMPIANTO (Statica)
- DELL’APPARATO PER LA PROGETTAZIONE DELLA
STRATEGIA DI CONTROLLO (Dinamica continua)
- DELL’IMPIANTO PER LA PROGETTAZIONE DELLE
AZIONI DI COORDINAMENTO (Dinamica Discreta)
- DELL’IMPIANTO PER LA PROGETTAZIONE DELLE
MODALITÀ DI GESTIONE (Ricerca Operativa)
- DELL’IMPIANTO PER LA PROGETTAZIONE DEGLI
ALLARMI (Statistica)
- DIMENSIONAMENTO DEGLI APPARATI
- SCELTA DELLA STRUMENTAZIONE DI MISURA
- DIMENSIONAMENTO DEGLI ATTUATORI
PROGETTAZIONE DEL SISTEMA DI AUTOMAZIONE
84
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
PROGETTAZIONE DEL SISTEMA DI AUTOMAZIONE
QUANDO LA STRUTTURA DELL’IMPIANTO È ASSEGNATA
VANNO INDIVIDUATE:
LE VARIABILI CONTROLLATE (Fornite dal progettista Impianto)
LE VARIABILI DI FORZAMENTO (Fornite dal progettista dell’impianto)
I DISTURBI (Prevedibili  Controllo sul dimensionamento, Casuali)
I PARAMETRI OPERATIVI (Valori nominali delle condizioni di funz.)
VA SCELTA:
LA STRUMENTAZIONE DI MISURA E GLI ATTUATORI
L’ARCHITETTURA DEL SISTEMA DI AUTOMAZIONE
LA RETE DI COMUNICAZIONE LOCALE
VANNO PROGETTATE:
LE STRATEGIE DI CONTROLLO DEI SINGOLI APPARATI
LE MODALITÀ DI COORDINAMENTO DEGLI APPARATI
DI CONDUZIONE DELL’IMPIANTO
DI GESTIONE DEI SINGOLI IMPIANTI
VANNO VALUTATI I RISULTATI PRIMA DI APPORTARE MODIFICHE
PROGETTAZIONE DEL SISTEMA DI AUTOMAZIONE
85
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
SCELTA DELLA STRUMENTAZIONE:
- SENSORI (grandezza fisica – grandezza fisica);
- TRASDUTTORI (grandezza fisica – grandezza elettrica);
- ATTUATORI (energia primaria – energia di ingresso);
- RETI DI COMUNICAZIONE (informazione);
- CONTROLLORI LOCALI (variabile di controllo);
- DISPOSITIVI DI ELABORAZIONE.
SCELTA DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO
- CONSOLIDATE
- EMERGENTI
- INNOVATIVE
- PLC;
- REGOLATORI ON-OFF (RELÈ);
- PI STANDARD.
- PID EVOLUTI;
- CONTROLLO ADATTATIVO;
- CONTROLLO ROBUSTO;
- CONTROLLO PREDITTIVO.
- SISTEMI ESPERTI;
- CONTROLLORI FUZZY;
- CONTROLLORI NEURO-FUZZY;
- CONTROLLORI INTELLIGENTI.
SCELTA DI BASE NELLA PROGETAZIONE DI UN SISTEMA CONTROLLATO
86
PROGETAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
87
- METODOLOGIE DI SUPPORTO ALL’AUTOMAZIONE INDUSTRIALE:
- DATA PROCESSING
- FILTRAGGIO DAL RUMORE;
- APPROSSIMAZIONE;
- INTERPOLAZIONE;
- PREVISIONE;
- AGGREGAZIONE.
- MODELLAZIONE CON TECNICHE HARD E SOFT COMPUTING
- PER IL CONTROLLO DI UN APPARATO;
- PER IL CONTROLLO DI UN IMPIANTO;
- PER LA GESTIONE DI UN SISTEMA DI PRODUZIONE.
- OTTIMIZZAZIONE CON TECNICHE DI HARD E SOFT COMPUTING
- FONDAMENTI DI INFORMATICA PER L’AUTOMAZIONE INDUSTRIALE
- STRUTTURE HARDWARE DI TIPO DEDICATO;
- SOFTWARE DI SUPERVISIONE E GESTIONE;
- SOFTWARE DI SUPPORTO ALLA SIMULAZIONE (Simulink);
- SOFTWARE DI SUPPORTO ALLA PROGETTAZIONE DELLE
MODALITÀ DI CONTROLLO (Matlab);
- SISTEMI OPERATIVI (LinuxRT, WindowsCE).
METODOLOGIE DI SUPPORTO ALLA AUTOMAZIONE INDUSTRIALE
87
PROGETAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
ERP
ENTERPRISE
RESOURCE PLANNING
MES
MANUFACTURING
EXECUTION SYSTEMS
88
• PROGRAMMAZIONE DELLA
PRODUZIONE
• PREVISIONE VENDITE
• PIANI DI BILANCIO
• FATTURAZIONE
• ORDINI DI VENDITA
• ORDINI DI LAVORAZIONE
• SPECIFICHE SULLA QUALITÀ
• MANUTENZIONE
• SUPPORTO ALLE DECISIONI
SOFTWARE DI SUPPORTO ALLA AUTOMAZIONE INDUSTRIALE
88
PROBLEMATICHE
MEN
MULTI
ENTERPRISE
NETWORK
COMUNICAZIONE
ERP
ENTERPRISE
RESOURCE PLANNING
LIVELLO DI COMUNICAZIONE
MESMANAGEMENT/MANUFACTORING
EXECUTION SYSTEM
LIVELLO DI COMUNICAZIONE
CONTROLLO DEI SINGOLI APPARATI
LIVELLO DI COMUNICAZIONE
SENSORI, TRASDUTTORI, ATTUATORI, ELEMENTI SINGOLI,
INFRASTRUTTURE
FORNITURE DELL’ENERGIA NECESSARIA PER IL CONTROLLO
LA PIRAMIDE DELL’AUTOMAZIONE
89