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
Il processo/1
Il concetto di processo è ricorsivo:
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
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Stampa a caldo della lega
Iniezione della lega nella pressa
Movimentazione della pressa
Controllo del moto di chiusura
Controllo del moto di apertura
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Scarico della pressa
Controllo della presa del pezzo
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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
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La ragion d’ essere dell’ automazione
L’effetto più importante al giorno d’ oggi nell’ automazione è l’ aumento di flessibilità
Aumento di flessibilità di prodotto
Aumento di flessibilità di sistema
La flessibilità è alla fine di tutto la principale arma competitiva delle aziende
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
La vita dei dati
Salendo nella piramide, il numero dei dati diminuisce, ma la loro durata nel tempo aumenta
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 non è più piramidale
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
I componenti dell’ automazione - i sensori
I sensori
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.
I componenti dell’ automazione - gli attuatori/3
Attuatori specifici per applicazioni Attuatore piezoelettrico per aghi per telai automatici
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
I supervisori
La struttura di un sistema con supervisore 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 logica di un supervisore
“Sinottico” (=interfaccia operatore) Data base di campo Collegamenti al campo
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
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
L’ interfaccia operatore
La regolazione: il PID
* Kp * Ki * * Ki * d/dt Processo Uscita Riferimento - + + + + Il protagonista della grandissima maggioranza delle regolazioni
La regolazione: il PID adattativo
* Kp * Ki * * Ki * d/dt Processo Uscita Riferimento - + + + + Il protagonista della grandissima maggioranza delle regolazioni
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%
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