Post on 02-May-2015
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 1
von
8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
L’ Automazione Industriale
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 2
von
8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
Il concetto di automazione
L’ automazione industriale è l’ insieme delle tecniche che tendono a rendere automatico, o più automatico possibile, un processo
Un processo è un insieme definito di attività che elaborando un input (materiale e/o dati) genera un output
La produzione di carta a partire dalla cellulosa
La produzione di rubinetti finiti a partire da semilavorati stampati
La produzione delle buste paga a partire dai dati di ore lavorate e di paga oraria
La produzione di una torta a partire dagli ingredienti
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 3
von
8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
Il processo/1
Il concetto di processo è ricorsivoricorsivo: Produzione di un rubinetto
Produzione della lega a partire dai minerali–Fusione dei minerali–Aggiunta degli elementi di alligazione
» Misurazione delle quantità relative» Aggiunta » Controllo della temperatura» ……..
–…………. Stampa a caldo della lega
–Iniezione della lega nella pressa–Movimentazione della pressa
» Controllo del moto di chiusura» Controllo del moto di apertura» ………….
–Scarico della pressa» Controllo della presa del pezzo» ……………..
–………….. …………………….
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 4
von
8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
Il Processo/2
I limiti che definiscono un processo elementare sono definiti esclusivamente sulla base di considerazioni pratiche e operative, e possono cambiare a seconda di chi e come esamina il fenomeno
Una società di ingegneria considererà un intero treno di laminazione un processo elementare
Il fornitore della parte meccanica considererà un singolo duo di cilindri un processo elementare
………………...
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 5
von
8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
L’ effetto dell’ automazione/1
Contrariamente a quanto si può pensare, l’ effetto dell’ automazione non è una riduzione dei posti di lavoro, ma un aumento della produzione a parità di risorse, e quindi della competitività
Da ciò, indirettamente, deriva un aumento dell’ occupazione
Inoltre, un aumento diretto dell’ occupazione deriva dalla creazione di figure professionali addette specificamente all’ automazione
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 6
von
8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
L’ effetto dell’ automazione/2
L’effetto più importante al giorno d’ oggi nell’ automazione è però l’ aumento di flessibilitàflessibilità
Aumento di flessibilità di prodotto
Aumento di flessibilità di sistema
La flessibilità flessibilità è ciò che permette oggi alle aziende di essere competitive
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 7
von
8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
La piramide frattale dell’ automazione
Attuatori Sensori
PLC
Attuatori Sensori
Bus
PLC
Attuatori Sensori
PLC
Attuatori Sensori
Bus
PLC
DCS
Rete Industriale
DCS
Rete Industriale
Supervisore di fabbrica
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 8
von
8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
La vita dei dati
Salendo nella piramide, il numero dei dati diminuisce,
ma la loro durata nel tempo aumenta
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 9
von
8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
Un nuovo modello di automazione
Campo
Controllo di macchina
EDP
Le tendenze recenti dell’ industria:
• Concentrazione sul “core business”
• Attenzione agli aspetti finanziari
• Outsourcing
• Just-in-time
• Globalizzazione
• Attenzione alla qualità
• Attenzione alla sicurezza
Il processo Il processo non è più non è più
piramidalepiramidale
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 1
0 vo
n 8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
La “rete” dell’ automazione
Controllo di macchina
Sistema gestionale di
fabbrica
Controllo di macchina
Controllore building automation
Richiesta di output da parte della macchina 2 Informazioni sul tipo di
lavorazione richiesto provenienti da altro stabilimento
Dati relativi alla sicurezza
Informazioni sulla qualità e quantità della materia prima provenienti dal subfornitore
Supervisore
Comandi manuali per aumento flessibilità
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 1
1 vo
n 8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
I componenti dell’ automazione - i sensori
I sensori
Già esaurientemente trattati nel resto del corso, sono il canale di ingresso dei dati del processo, e quindi irrinunciabili.
In accordo con il modello frattale proposto, l’ acquisizione e trasmissione della misura è di per sé un processo, che tende sempre di più ad essere automatizzato e integrato completamente nel sensore, che assume in questo caso una caratterizzazione più ampia e meno definita.
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 1
2 vo
n 8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
I componenti dell’ automazione - gli attuatori/1
Gli attuatori
Per attuatore si intende genericamente tutto ciò che agisce sul processo sotto il controllo del sistema di automazione
E’ una categoria molto vasta, e anche questa è composta da enti che possono essere a pieno diritto considerati processi in sè e per sé.
Vedremo solo alcuni dei molti possibili esempi.
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 1
3 vo
n 8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
I componenti dell’ automazione - gli attuatori/2
Azionamenti elettrici
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 1
4 vo
n 8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
I componenti dell’ automazione - gli attuatori/3
Attuatori pneumatici
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 1
5 vo
n 8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
I componenti dell’ automazione - gli attuatori/3
Attuatori specifici per applicazioni
Attuatore piezoelettrico per aghi per telai automatici
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 1
6 vo
n 8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
I PLC
I dati acquisiti dai sensori e le uscite destinate agli attuatori vengono elaborati e combinati da elementi logici programmabili.
Benchè ci siano varie possibilità, tutte basate su logica a microprocessore, la più diffusa è senza dubbio il PLC, che offre modularità hardware e semplicità di programmazione
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 1
7 vo
n 8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
I supervisori
Il supervisore di un processo svolge le seguenti funzioni:
Coordinamento dei dati e delle logiche di tutti i sottoprocessi (ma ricordarsi che la relazione processo-sottoprocesso è relativa)
Interfaccia tra l’ operatore umano e il processo
L’ interfaccia con livelli informatici superiori
La struttura di un sistema con supervisore
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 1
8 vo
n 8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
La struttura logica di un supervisore
“Sinottico” (=interfaccia operatore)
Data base di campo
Collegamenti al campo
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 1
9 vo
n 8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
La struttura fisica di un supervisore
Collegamenti dal campo
Multiplexer
Collegamento seriale / LAN
Interfaccia ad alta velocità per il back-up caldo
LAN
Stazioni operatore
Server
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 2
0 vo
n 8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
I punti salienti di un supervisore
Interfaccia verso il campo fortemente dipendente dal campo
Multiplexer
Canale verso il/i server
Server in back-up, eventualmente caldo con canale ad alta velocità
Data base per la gestione dei dati
Workstation di supervisione grafiche (X-window, Windows, …)
Collegamento tra i server e le workstation su rete locale
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 2
1 vo
n 8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
L’ interfaccia operatore
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 2
2 vo
n 8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
La regolazione: il PID
* Kp
* Ki *
* Ki * d/dt
Processo
UscitaRiferimento
-+ +
+
+
Il protagonista della grandissima maggioranza delle regolazioni
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 2
3 vo
n 8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
La regolazione: il PID adattativo
* Kp
* Ki *
* Ki * d/dt
Processo
UscitaRiferimento
-+ +
+
+
Il protagonista della grandissima maggioranza delle regolazioni
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 2
4 vo
n 8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
La regolazione: la logica fuzzy/1
0
1
“Bassa” “Alta”“Media”
0 100
23 Variabile di processo
Funzioni di appartenenza
Variabile fuzzy
“Media” per il 75%
“Bassa” per il 20%
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 2
5 vo
n 8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
La regolazione: la logica fuzzy/2
Variabile fuzzy
“Media” per il 75%
“Bassa” per il 20%
Regola fuzzy
“SE la variabile è
MEDIA o MEDIO-
BASSA la risposta
deve essere
INTENSA (30%) -
BASSA (30%)”
“Defuzzificazione”
0
1
“Bassa” “Massima”“Intensa”
0 10018
Variabile di uscita del regolatore
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 2
6 vo
n 8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
La regolazione: le reti neurali
Rete neurale:
• Una struttura
• Una serie di modalità di interazione
• Una serie di pesi, da definire iterativamente
• Una serie di ingressi e uscite
ExcellenceinAutomation&Drives:
Siemens
A A
&D
MC
, m
asse
rini9
8.pp
t, 1
0.09
.99,
slid
e 2
7 vo
n 8
Siemens AG 1998. All rights reserved.©
I sistemi operativi per l’ automazione
Multitasking
Deterministici
Sensibili agli eventi
Prevedibili
“Robusti”