28556 - CONTROL SYSTEMS TECHNOLOGIES

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2016/2017

Conoscenze e abilità da conseguire

Structure and use of the main hw/sw tools for control systems in automation (PLC,....). Introduction to the design of automation sw.

Programma/Contenuti

Finalità del Corso

L'obiettivo del corso è illustrare i principali aspetti ingegneristici e tecnologici connessi con la realizzazione, a livello industriale, dei moderni sistemi di controllo e di automazione.

Gli argomenti trattati sono suddivisibili in due tematiche principali:

- architettura e componenti dei sistemi di controllo e automazione industriale;

- software per il controllo e l'automazione.

Nell'ambito della prima tematica vengono brevemente discusse le architetture hardware dei sistemi di controllo mappando gli “schemi funzionali” visti nei moduli di Controlli Automatici in “schemi tecnologici”. Successivamente, vengono presentate le principali classi di dispostivi utilizzati nella realizzazione di sistemi di controllo. Per ogni classe sono analizzati alcuni componenti, con particolare riferimento ad i criteri di scelta e dimensionamento in funzione dell'applicazione considerata.

Nell'ambito della seconda tematica sono presentati i principali aspetti dell'implementazione su sistemi software di algoritmi di controllo e di gestione dell'automazione di processo. In dettaglio, viene introdotta la problematica di gestione delle diverse fasi di funzionamento di un sistema (automazione di processo) tramite lo standard IEC61131. Particolare attenzione è dedicata all'implementazione su PLC (Programmable Logic Controller) che costituisce uno standard-de-facto per l'automazione di processo. Tramite l'utilizzo di un opportuno CAD, sono presentati diversi esempi agli studenti ai quali viene, in seguito, richiesto di affrontare autonomamente un problema di automazione assegnato dal docente.

Propedeuticità

E' indispensabile avere conoscenze di base di Controlli Automatici.

E' consigliabile aver seguito i moduli di Controlli Automatici T-1 ed T-2

Programma

- Generalità sull'architettura tecnologica di sistemi di controllo.

- Trasduttori: definizione, classificazione (sensori e attuatori), caratterizzazione.

- Principali sensori per l'automazione:

Posizione: potenziometro, resolver, encoder. Velocità: dinamo, resolver, encoder. Deformazione, pressione, forza: estensimetri.

Temperatura: termocoppie, termoresistenze, termistori.

Corrente elettrica: shunt resistivo, ad effetto Hall.

- Interfacciamento dei dispositivi di controllo con il processo:

Amplificatore differenziale e di strumentazione. Multiplexers e Sample and Hold. Conversione analogico/digitale, digitale/analogica.

- Generalità sulle unità di elaborazione digitale per il controllo:

Microcontrollori e DSP. PLC. PC industriali.

- Software per il controllo e l'automazione

Cenni sui sistemi Real-Time per applicazioni di controllo.

Gestione delle sequenze operative di macchine e impianti.

Criteri generali di progettazione. Lo standard IEC-1131. La progettazione delle sequenza operative.

Esempi. Illustrazione di un ambiente CAD per la progettazione.

Presentazione dei temi su cui eseguire il progetto.

Cenni su metodologie avanzate per il progetto di SW per l'automazione

- Cenni sui sistemi di comunicazione per l'automazione

- Importanti attuatori per l'automazione: gli azionamenti elettrici

Caratteristiche generali di un azionamento e tipologie dei motori elettrici e tecniche di controllo.

Problematiche relative al controllo del moto. Scelta e dimensionamento di un azionamento.

- Introduzione ai sistemi di motion control

Concetti di base e archietetture

Uno standard di programmazione

Testi/Bibliografia

Materiale fornito dal docente disponibile su AMS-Campus (copie delle slide usate nel corso, istruzioni e modalità di esame, materiale per lo svolgimento dei progetti, esempi di domande di esame e di esercizi, etc.).
Tale materiale sarà usualmente disponibile circa una settimana prima dell'inizio delle lezioni del corso (in generale, sarà abbastanza simile a quello pubblicato a supporto dello stesso insegnamento erogato nell'AA precedente).

Libri:

Bonivento, Gentili, Paoli "Sistemi di automazione industriale - Architetture e controllo" McGraw-Hill, ISBN 88-386-6440-4 (Consigliato, ma non indispensabile per chi segue le lezioni integrando le slide con propri appunti. La parte relativa ai sensori e alla elettronica di interfacciamento non è comunque coperta da questo testo)

Bonfatti, Monari, Sampieri "IEC 1131-3 Programming Methodology" CJ International (Solo per approfondimenti relativi al controllo logico e alla programmazione di PLC).

Metodi didattici

Lezioni di tipo tradizionale sono tenute in aula con l'ausilio di presentazioni PC (copie delle slide presentate sono disponibili su AMS Campus, per alcuni argomenti vengono riportati molti dettagli, per altri meno, quindi, in generale si consiglia di integrarle con propri appunti).

Alcune delle ore in aula vengono dedicate alla presentazione di un CAD per la progettazione del controllo logico per sistemi automatizzati secondo i linguaggi della norma IEC61131-3.

Varie integrazioni ed esercitazioni vengono svolte esclusivamente alla lavagna (per queste parti si raccomanda agli studenti di prendere appunti o di procurarsi appunti di colleghi).

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame consiste delle seguenti tre prove, le prime due obbligatorie, la terza facoltativa.

1) Esame scritto (durata 3.5 ore) con domande sui temi del corso e 2 esercizi:

- il primo relativo a catena di interfacciamento;

- il secondo relativo a scelta e dimensionamento di azionamenti elettrici;

2) Presentazione orale del progetto di controllo logico di un sistema automatizzato (anche a gruppi di non più di tre persone).

3) Esame orale con domande sul programma del corso.

L'ordine in cui sostenere/superare le prime due prove non è vincolato.

Ulteriori importanti informazioni sono riportate in un apposito file pubblicato su AMS Campus, si raccomanda di visionarne attentamente il contenuto (tale file è scaricabile anche senza iscriversi alla suddetta lista di distribuzione).

Strumenti a supporto della didattica

PC e videoproiettore per le presentazioni.

Utilizzo di un tool CAD per lo sviluppo e la simulazione di applicazioni controllo logico.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Matteo Sartini

Consulta il sito web di Christian Conficoni

Consulta il sito web di Matteo Cacciari