34790 - SISTEMI E TECNOLOGIE PER L'AUTOMAZIONE LM

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente: - possiede una buona conoscenza generale delle architetture tecnologiche usate per la realizzazione di sistemi di automazione ed in particolare di automazione industriale; - possiede una ampia capacità di analisi delle architetture tecnologiche di automazione sulla base del concetto di distinzione tra vista funzionale e vista tecnologico-implementativa; - una conoscenza di base delle problematiche di elaborazione e comunicazione real time applicate al caso dell'automazione; - una buona conoscenza di particolari componenti delle architetture tecnologiche di automazione tra cui i Programmable Logic Controllers (PLC), gli azionamenti elettrici e i bus di campo; - una buona capacità di progetto di "controlli logici" (detti anche "software per l'automazione") sulla base dell'utilizzo dei linguaggi della norma IEC61131-3 e di particolari metodologie di approccio; - una buona capacità di definizione della tipologia e della taglia di azionamenti elettrici da usare in problematiche di controllo del moto per sistemi di automazione.

Contenuti

I sistemi di automazione industriale: piramide dell'automazione e suddivisione in livello di controllo e di supervisione.  Schema funzionale e schema tecnologico di un sistema di controllo. Elementi di base di un sistema di controllo. Ruolo delle architetture. Generalità su sensori ed interfacciamento. 

Architettura di un sistema di controllo. La progettazione di sistema ed il processo di sviluppo. I processori per sistemi di controllo: microcontrollori e DSP.

Real time per il controllo: programmazione concorrente, gestione dei processi, sistemi operativi real-time. Interrupt e cambiamenti di contesto. I device process. Gestione del tempo nei sistemi real time. Clock interrupt e clock process. Comunicazione e sincronizzazione di processi. Risorse condivise e problema della mutua esclusione. Semafori e monitor. Deadlock e sua prevenzione. L'inversione di priorità nei sistemi real-time. Schedulazione ed assegnamento delle priorità. Lo schedulatore. metodi di assegnazione della priorità statici e dinamici. EDF e Rate Monotonic Analysis. Il fattore di bloccaggio e l'analisi generalizzata. La schedulazione applicata a problemi generali. La progettazione dell'unità di controllo. Integrazione della funzioni di controllo. La progettazione platform independent e l'hardware/software partitioning.

Introduzione al Controllo Logico, definizioni, descrizione generale, e norma IEC61131-3. Analisi potenzialità linguaggio SFC (Sequential Function Chart): sintassi, concetti di scelta alternativa /convergenza e parallelismo/sincronizzazione. Gestione transizioni per mutua esclusione tra scelte multiple. Concetto di semaforo per gestione di parti di impianto condivise. Gli altri linguaggi della norma. Lo standard IEC61131-3 in CoDeSys.
Introduzione e descrizione dell'approccio ad Attuatore Generalizzato (GA) per la realizzazione del controllo logico di sequenze. Introduzione del concetto di modularità e riutilizzabilità tramite esempio. Realizzazione della diagnostica con approccio a GA. Implementazione in CoDeSys dell'approccio ad attuatore generalizzato.

Introduzione all'argomento dimensionamento azionamenti. Analisi dei movimenti tipici nei sistemi automatici (camma elettrica) e schema di riferimento tipico con formule per inerzia equivalente del carico e modello descrittivo del riduttore. Dimensionamento Azionamenti: descrizione condizioni operative non standard. Descrizione legame profili geometrici e profili temporali. Espressione della coppia richiesta ad un motore per una movimentazione ciclica, concetto di modello termico del motore per dimensionamento, i.e. concetto di coppia r.m.s. e fattore di servizio. Concetto di rapporto di riduzione ottimo (bilanciamento inerzie carico/motore) e ripercussioni sul dimensionamento del motore. Il dimensionamento del convertitore elettronico di potenza. Considerazioni su utilizzo di motori a bassa inerzia.

Architettura di controlo per sistemi complessi. Architetture real-time distribuite per l'automazione. La struttura dei nodi e la Communication Network Interface. Le proprietà di componibilità logica e temporale. La scalabilità.  Nozione di tempo nei sistemi distribuiti. Il tempo globale e la misura degli intervalli temporali. Relazioni di precedenza per l'ordinamento temporale e base del tempo sparsa. I protocolli di agreement. La sincronizzazione interna ed esterna, centalizzata e distribuita. 

Controllo temporale vs controllo logico. La permanenza di una immagine real-time. Relazione tra ritardo di azione ed accuratezza temporale, dipendenza dal jitter in sistemi senza tempo globale.

Introduzione alle reti per sistemi real-time distribuiti. Modello ISO-OSI e sue limitazione per sistemi real-time. MAC e strategie di allocazione. Metodi di allocazione dinamica con rilevazione della collisione: limitazioni di ethernet per sistemi real-time.  Reti con risoluzione della collisione. Struttura e funzionamento di una rete CAN. Reti token-ring e token-bus. Gestione della priorità e determinismo delle reti a token. Architetture TDMA.

Testi/Bibliografia

Copia delle presentazioni fornite dal docente e articoli specialistici sulle tematiche afforntate nel corso

Metodi didattici

Lezione frontale con presentazioni e spiegazioni alla lavagna.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Prova scritta con domande a risposta libera e esercizi.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Carlo Rossi