Automazione industriale

Lezione 001

In cosa consiste l'automazione industriale e qual è lo scopo del corso di automazione industriale?

Il corso intende fornire la professionalità di base necessaria per affrontare, secondo approcci sistematici, i problemi connessi alla progettazione, alla realizzazione e alla gestione di un sistema controllato complesso naturale o realizzato dall'uomo.

Lezione 002

Domande sugli impianti e sistemi controllati

• Quale, tra i seguenti impianti, non è una rete di distribuzione? Chimica
• Quale, tra i seguenti, non è un impianto di produzione di tipo continuo? Magazzinaggio
• Quale, tra i seguenti, non è un impianto di produzione ad eventi programmati? Petrolchimico
• Quali, tra i seguenti, è un sistema controllato di tipo continuo? Sistema in cui l'azione di intervento sul sistema da controllare è resa operativa per intervalli di tempo di durata indefinita. In tali sistemi deve essere prevista una modalità di intervento relativa all'avviamento e una relativa alla fermata. La finalità delle azioni di controllo è essenzialmente quella di garantire la continuità di funzionamento e il rispetto delle specifiche.
• In quali categorie possono essere classificati i sistemi da controllare? Sistemi controllati di tipo continuo, sistemi controllati in maniera discontinua, reti di distribuzione, domotica.
• Quali, tra i seguenti, è un sistema di domotica? Sistema che deve fornire alcuni servizi ausiliari in un ambiente domestico o industriale.
• Quali, tra i seguenti, è un sistema controllato in maniera discontinua? Sistema in cui i cicli operativi costituiti da avviamento, condizioni nominali di funzionamento e fermata si susseguono con ritmo cadenzato e predefinito.
• Quali, tra i seguenti, è un sistema discreto? Sistema in cui i cicli operativi costituiti da avviamento, condizioni nominali di funzionamento e fermata si susseguono con ritmo cadenzato e predefinito.

Lezione 003

L'uso di tecnologie in automazione industriale

• In automazione industriale, l'uso combinato di tecnologie innovative e metodologie convenzionali comporta: Aumento del costo con un parziale miglioramento delle prestazioni.
• In automazione industriale, l'uso combinato di tecnologie innovative e metodologie innovative comporta: Aumento sensibile del costo di investimento a fronte di un elevato miglioramento delle prestazioni.
• Quali sono le problematiche di base attinenti l'automazione industriale? I problemi collegati alla progettazione, realizzazione e utilizzazione del sistema controllato.
• In automazione industriale, l'uso combinato di tecnologie convenzionali e metodologie innovative comporta: Costo invariato con un marginale miglioramento delle prestazioni.
• In automazione industriale, l'uso combinato di tecnologie convenzionali e metodologie convenzionali comporta: Costo e prestazioni ben definite.

Lezione 004

Caratteristiche degli esperti di automazione industriale

• Quali, tra le seguenti caratteristiche, non è propria di un esperto di automazione industriale? Sovradimensiona il sistema da controllare e la strumentazione per ottenere le prestazioni desiderate.
• L'ingegnere di processo conosce "come far funzionare" il sistema da controllare e il relativo sistema di controllo.
• L'ingegnere di sistema conosce "tutto" del sistema da controllare e del sistema di controllo.
• Come può essere caratterizzato un "sistema complesso"? I sistemi complessi sono sistemi il cui comportamento non è deducibile in maniera semplice a partire dalla sola conoscenza degli elementi che lo compongono. La cooperazione degli elementi determina il comportamento globale e fornisce le proprietà che possono essere differenti da quelle degli elementi che lo costituiscono.
• Come si definisce il concetto di "sistema"? È un insieme di elementi, ognuno caratterizzato da una propria funzionalità, strettamente interagenti tra loro e con l'ambiente per quanto riguarda i flussi di materia, energia e informazione.
• L'ingegnere strumentista conosce come scegliere la strumentazione e come renderla operativa.
• L'ingegnere del controllo conosce come progettare le modalità di controllo e sa scegliere quelle più indicate.
• L'ingegnere della conoscenza conosce come "trattare" i dati e le informazioni provenienti dal sistema controllato e renderli utilizzabili per il controllo.

Lezione 005

Caratteristiche e finalità di un sistema di automazione industriale

• Cosa sono la finalità di un sistema di automazione industriale? Raggiungimento degli obiettivi richiesti dal committente da parte del sistema da controllare, quando è sottoposto ad opportune azioni di intervento.
• Cosa sono le prestazioni di un sistema di automazione industriale? Attività che è in grado di svolgere il sistema da controllare quanto è sottoposto alle azioni di intervento.
• Cosa sono le funzionalità di un sistema di automazione industriale? Attività richieste dal committente affinché il sistema da controllare, per effetto delle azioni di intervento, possa raggiungere le finalità per le quali è stato progettato e realizzato.
• Come viene verificato il soddisfacimento delle prestazioni e delle specifiche? Le azioni di intervento caratterizzano il modo con il quale vengono raggiunte le finalità del sistema controllato e quindi le prestazioni. La modalità di intervento permette di soddisfare le specifiche.
• Cosa sono le specifiche di un sistema di automazione industriale? Formalizzazione delle richieste del committente per la realizzazione di un sistema controllato.
• Cosa sono le condizioni operative di un sistema di automazione industriale? Sono le condizioni nominali di funzionamento, in relazione alle quali sono state definite la funzionalità, le prestazioni e le specifiche.
• Come viene fissata la finalità e la funzionalità del sistema a cui viene applicata l'automazione? Le finalità sono determinate dalla struttura del sistema da controllare e sono imposte tramite le azioni di intervento. La funzionalità del sistema è garantita agendo sulla struttura del sistema da controllare e sulle modalità secondo cui devono essere applicate le azioni di intervento.
• Cosa contraddistingue un sistema semplice da un sistema complesso? Il numero di elementi che li contraddistinguono. Un sistema complesso è costituito da un insieme di numerosi elementi, aventi tra loro interazioni di vario tipo.

Lezione 007

Composizione e relazioni dei sistemi controllati

• Da quali elementi è composto un sistema controllato e quali relazioni legano tali elementi? Un sistema controllato è composto da un sistema da controllare e un sistema di controllo. Quest'ultimo sceglie le azioni di intervento sulla base della valutazione dell'effetto ottenuto.
• Un attuatore, quali variabili gestisce? In ingresso la variabile di comando e in uscita la variabile di forzamento.
• Dato un sistema controreazionato, quali elementi sono interessati dal flusso di energia? Attuatori e sistema da controllare.

Lezione 008

Modalità di intervento su un sistema

• Quali sono le possibili modalità di intervento su un elemento singolo? Possono essere manuali o automatiche, attuate attraverso una modalità di controllo a catena aperta, a catena chiusa o a controreazione, attraverso l'uso di attuatori e di dispositivi di misura.
• Quali sono le principali modalità di intervento e che prestazioni possono garantire? A catena aperta, a catena chiusa e a controreazione. La prima non garantisce alcuna prestazione, la seconda garantisce prestazioni solo nel comportamento statico (regime), la terza garantisce prestazioni anche nel comportamento dinamico (transitorio).

Lezione 009

Rapporto costo/prestazioni e struttura di sistemi controllati

• Qual è il rapporto costo/prestazioni delle singole parti di un sistema controllato? L'ordine corretto, dal valore più alto a quello più basso è: sistema da controllare, strumentazione, controllo statico, controllo dinamico.
• Qual è la struttura generale di un sistema controllato? Un sistema controllato complesso è la risultante dell'unione di due sistemi: sistema da controllare e sistema di controllo. Un sistema controllato complesso comprende più impianti. Un impianto è costituito da più apparati. Un apparato è costituito da più dispositivi. Un dispositivo è costituito da più elementi singoli. Ogni elemento singolo è costituito da più componenti.

Lezione 010

Organizzazione degli interventi nei sistemi complessi

• Come sono organizzati gli interventi che vengono di solito effettuati in corrispondenza dei singoli livelli gerarchici con cui è rappresentata la struttura di un sistema complesso? Le variabili di gestione e le variabili controllate sono da input per il sistema di controllo il quale genera i valori delle variabili di conduzione, comando e controllo che pilotano rispettivamente i livelli di conduzione, coordinamento e campo.
• Quale significato si può attribuire al termine modalità di controllo? Una modalità di controllo è caratterizzata da un'azione di intervento e un'azione di conoscenza. La prima è finalizzata all’applicazione delle azioni in grado di influenzare l'evoluzione del sistema da controllare. La seconda, in maniera diretta o indiretta, misura l'effetto dell'azione di intervento.
• Quali sono, in ordine di importanza, gli obiettivi fondamentali da raggiungere con gli interventi sui singoli elementi? Fedeltà di risposta e, in seconda battuta, attenuazione degli effetti dei disturbi.
• Quali finalità devono avere gli interventi sugli elementi singoli? La finalità dell'azione di controllo è quella di assicurare la fedeltà di risposta nell'evoluzione desiderata, nonché l'attenuazione degli effetti degli interventi non previsti (disturbi e variazioni del comportamento dell'ambiente).