Appunti riassuntivi di Tecnologie per l'automazione industriali

• Sistema semi-automatico = apparato fatto da macchinari, che alimentato da una fonte di energia, è in grado di eseguire quasi automaticamente le azioni funzionali + il raggiungimento di qualche risultato.
• Processo (parzialmente) automatizzato = processo produttivo in cui i flussi di energia, materiali ed informazioni sono gestiti senza l'intervento diretto dell'uomo.

Processo produttivo

• Prog. lavoro
• Sistema controllo
• Fonte energia ausiliaria

Processo automatizzato

Sistema di produzione

= l'infrastruttura necessaria a svolgere tutte le operazioni di un processo automatizzato.

• Si divide in:
  • Impianto di produzione
  • Sistema di supporto
• È costituito da 4 componenti:
  • Corpo meccanica
  • Corpo elettrica
  • Corpo elettronica
  • Corpo informatica
• Sistema di supporto = sistemi informativi per le attività di gestione aziendale, produzione e pianificazione:
  • ERP (Enterprise Resource Planning) = software che pianifica le risorse aziendali
  • CAD (Computer Aided Design)
  • DSS (Decision Support System) = software di supporto alle decisioni

• Progettazione di un sistema di produzione:
  • 1º ramo (rinvia a si fa rilievi e determina problemi e stato produttivo)
  • 2º ramo (integra le soluzioni per ciascun sotto problema)
• Computer Integrated Manufacturing (CIM) = lega ed integra fra loro l'impianto di produzione e il sistema di supporto (e il software)
• Architettura CIM = descrive il sistema di produzione mediante un modello gerarchico ripartendo suddivisioni in livelli:
  • Livello di campo = livello + basso = comprende macchinari, dispositivi, prodotti che interagiscono direttamente nella manipolazione delle risorse fisiche.

1. Livello di macchina: Comprende le macchine operatrici in quanto singole unità funzionali.
2. Livello di cella: Da cella, l'insieme delle macchine operatrici che descrivono un'area di lavorazione completamente autonoma e connessa. Appartengono al livello di cella costrutto di supporto e non le singole macchine operatrici.
3. Livello di stabilimento: Racchiude tutte le celle di un impianto. È un'operazione di sistema informativo che raggruppa le procedure di programmazione e la produzione.
4. Livello di azienda (più alto): A esso appartengono tutti i processi gestionali che partono dal supporto alle attività dei livelli inferiori.

Flussi di informazioni nel modello CIM:

• Flusso verticale (connessioni inter-livello): Dato da tutte le strutture di controllo che intervengono a livelli centrali e giù ai livelli di cella.
• Flusso orizzontale: Connessioni intra-livello tra processi e sistemi allo stesso livello.

• Rete aziende
• Rete di campo:
  • Livello di campo – Realizza comunicazioni chiave del livello di campo e connessioni verticali tra livello di campo e di macchina.
• Rete per il controllo:
  • Livello di macchina e di cella – Realizza connettività fra i sistemi dei livelli di macchina e di cella.
• Rete per le informazioni (rete enterprise): Comprende la parte dell'infrastruttura vincolata dall'impianto di produzione. Realizza comunicazioni fra tutti i sistemi dei livelli di stabilimento e di azienda e garantisce connessioni con i sistemi del livello di cella.

Convertitore DAC (Decodifica + Interpolazione Continua)

1. Decodifica:
   • Decodificatore a resistenze pesate: un circuito resistivo chiuso su un amplificatore.
   • Decodificatore R-2R a scala: è una rete resistiva a scala (formata da resistenze con due valori di resistenza R e 2 R).
   Processo: Il convertitore ADC elabora la misura del processo. Nell'output il controllore usa i codici elaborati dagli ADC.
2. Interpolazione continua

   Calcolare al termine del campionamento:

   Si adotta un segnale _K a scala continua. Vi è interpolazione:

   Estrarre delle armoniche di riferimento.

• Controllori di campo: agiscono direttamente con i processi.
• Controllore PID: controllo proporzionale, integrativo, derivativo (PID)
• Controllori PID industriali: dispositivi elettronici digitali.
• Controllore PID incapsulati nelle macchine operatrici.
• Controllore PID modulari: schede elettroniche inserite in dispositivi di controllo.

ottenuto il modello approssimato del sistema i parametri del controllore PID sono calcolati con le regole di taratura sintetizzate nella seguente tabella (costruita in maniera analitica)

Metodi a minimo errore

(Metodi di Ziegler-Nichols e Cohen-Coon obiettivo: le specifiche dinamiche del sistema controllato)

Metodi a Minimo Errore:

• obiettivo: specifiche statiche del controllo
• si differenziano per l’indice di prestazione di regime usato.
• determinazione parametri K_p, T_i, T_d del controllore PID mediante tecniche di ottimizzazione applicate ad opportuni funzionali di costo argomento: errore di scostamento e(t) prodotto dal modello approssimato scelto.
• funzionali di costo più comunemente usati:

1. Integral Square Error (ISE): ∫₀^∞ [e(t)]²dt;
2. Integral Absolute Error (IAE): ∫₀^∞ |e(t)|dt;
3. Integral Time Absolute Error (ITAE): ∫₀^∞ t |e(t)| dt.

• molteplici specifiche statiche
• l’eventuale ricorso a differenti tipologie di errori

grande varietà di possibili combinazioni, per ciascuna delle quali è possibile individuare apposite regole di taratura:

1. problemi di variazione del set-point
2. ottimizzazione dell’integral absolute error
3. modello approssimato (A4).

3) Tipologia di Connessione

• Reti punto-punto: Causare logici distinti che collegano i nodi della rete a coppie, realizzati da accoppiamenti di collegamenti fisici.
• Reti broadcast: Tutti i nodi vedono traulette che, informazionali scambiate, sono in via unica, pur alcuni calcolatori legge esclusivamente i dati destinati da l’utente.

4) Topologia

• Reti a stella: Un nodo centrale a tutti gli altri; gli altri nodi non hanno ulteriori collegamenti fra di loro.
• Reti ad albero: Ogni possibile coppia di nodi ha solo un percorso che li congiunge.
• Reti a maglia: Per ottenere il secondario ed ogni nodo costituire connessioni non previste con altri nodi.
• Reti ad anello: Tutti i nodi in comune ad un anello e ogni arco è collegano con i 2 successivi nodi.
• Reti a bus: Tutti i nodi sono connessi esclusivamente con unico canale fisico comunicativo.

Architettura ISO-OSI

È modello di riferimento per descrivere protocolle della rete calcolatori. I livelli sono detti layers: il modello strutturato con una realeizzazione del protocollo di comunicazione avviene attraversare 2 passaggi:

• Fase di trasmissione
• Fase di ricezione

7 layers:

• Livello fisico: Operazione riguarda il contenuto trasferimento dei singole bit dal nodo trasmittente al ricevente.
• Livello di collegamento: In cui si preparano tutti i dati, necessari alla comunicazione associandoli in pacchi, dette frame.
• Livello di rete: In cui si suddivide l'informazione da trasmettere in pacchetti, o altri a dimensione o segmento e si supervisiona il loro instradamento.
• Livello di trasporto: Si sincronizza controllo dell’insieme originale da unire in concentrato.
• Livello di sessione: Coordina la trasmissione delle informazioni ai singoli all’interno di un comunicazione.
• Livello di prestazione: Esegue di funzionalità necessarie a codificare e decodificare l’informazione originale, in modo da renderla comprensibile.