Domande Aperte Automazione industriale

Supporto per la conduzione dell'apparato e gestione di situazioni anomale

Sono di supporto per la conduzione dell'apparato e consentono di gestire in anticipo situazioni anomale e fornire informazioni da usare per la manutenzione preventiva.

Definizione della media aritmetica e limiti di applicabilità

Il calcolo della media aritmetica di un insieme di dati è un'operazione che può essere effettuata solo dopo che sono disponibili tutti i dati di cui si vuole calcolare il valore medio. Se per il calcolo della media aritmetica si usa un dispositivo di calcolo numerico, bisogna tenere conto della lunghezza di parola finita (8-64 bit). Il valore della sommatoria può assumere valori troppo elevati (overflow) per essere rappresentato con la lunghezza di parola del dispositivo di calcolo. Il valore del termine 1/n può assumere valori troppo piccoli (underflow) per essere compatibile con la lunghezza di parola.

Definizione della media mobile e limiti di applicabilità

La media mobile può essere...

calcolata solo per un numero limitato (n) di valori campionati. Si dovrebbe quindi effettuare una stima ricorsiva calcolando la media:

• su un numero prefissato di valori digitalizzati, media mobile
• aggiornandone il valore ad ogni passo, media pesata
• minimizzando ad ogni passo la varianza dell'errore di stima, media adattativa.

Il metodo più semplice e intuitivo per risolvere il problema dell'overflow e dell'underflow consiste nel limitare a k il numero degli elementi utilizzati per il calcolo del valore medio. In questo modo n può essere grande a piacere. A regime la media mobile presenta una dispersione di ampiezza limitata e con andamento di tipo periodico. Tale approccio richiede una occupazione di memoria di k dati su cui viene calcolata in forma ricorsiva la media mobile. Definire la media pesata e spiegarne i limiti di applicabilità. - Per risolvere il problema dell'occupazione di memoria si può stimare la media al

passo attuale j conoscendo il valore della media stimato al passo precedente (j-1). Dopo che è esaurito il transitorio di algoritmo, la media pesata presenta una dispersione di ampiezza limitata con andamento di tipo periodico. La media pesata può essere vista come un sistema controllato con modalità di controllo a controreazione. Per assicurare la stabilità della procedura e per ridurre sia la durata del transitorio di algoritmo sia l'oscillazione residua, l'unica possibilità è quella di agire sul valore da assegnare al guadagno.

Definire la sintassi e le regole di evoluzione del GRAFCET.

SINTASSI STATI:

• Ad ogni stato vanno associate le azioni da intraprendere quando l'elemento o il sistema da controllare è in quello stato.
• Un algoritmo di controllo è attivo quando il sistema si trova in un determinato stato.
• Due stati vanno sempre separati da una transizione.

TRANSIZIONI:

• Ad

ogni transizione va associata a una sola condizione che ne determina l'attivazione (passaggio ad un nuovo stato) • due transizioni successive non separate da uno stato non sono possibili - COLLEGAMENTI • partono da uno stato ed arrivano ad un altro stato • sono indicati di solito con linee verticali, ma è opportuno indicare i collegamenti con frecce per evitare ambiguità. REGOLE DI EVOLUZIONE INIZIALIZZAZIONE • occorre definire gli stati attivi all'inizio del funzionamento • gli stati iniziali possono essere più di uno • si indicano con due quadretti uno dentro l'altro • possono non essere i primi stati di uno schema - ABILITAZIONE DELLE TRANSIZIONI • una transizione si dice abilitata quando lo stato di partenza è attivo • una transizione non abilitata non viene testata • una transizione diventa attiva quando è abilitata e la condizione associata è verificata.

transizione attiva determina il cambio di stato. • il controllo relativo allo stato precedente viene interrotto e viene attivato quello relativo allo stato successivo.

Definire le diverse modalità di applicazione delle azioni di intervento. - L'azione di intervento può essere di tipo continuo, nel caso in cui la modifica del comportamento del sistema controllato possa avvenire senza discontinuità, oppure vi sono modifiche di comportamento dovute alle azioni di intervento che vengono esplicate in maniera intermittente, secondo una cadenza prestabilita; gli eventi di tipo casuale, indicati generalmente come disturbi, hanno una rilevanza determinante nella progettazione delle modalità di controllo e dovrebbero essere individuati prima di procedere alla progettazione.

Definire le principali strutture di collegamento del GRAFCET. - Le principali strutture di collegamento sono Parallelismo, Convergenza, Sincronizzazione che rendono mutuamente esclusive le sequenze.

ad esempio: agiscono sulla stessa parte di impianto con azioni diverse. Descrivere cosa sono i filtri di Butterworth e di Bessel. - I filtri di Butterworth sono in grado di fornire ottime prestazioni come filtri passa-basso, introducono un ritardo di fase in banda. I filtri di Bessel hanno un buon comportamento passa-basso e hanno la massima linearità nella risposta in fase (nella banda passante). Descrivere dettagliatamente i 7 livelli della pila protocollare dei sistemi di telecomunicazione. - PROTOCOLLO DI APPLICAZIONE: 7. Livello di messaggio: Definizione dei servizi per l'utente e del funzionamento. 6. Livello di presentazione: Gestione della sintassi dell'informazione da trasferire. 5. Livello di sessione: Organizzazione del dialogo e sincronizzazione di programmi. - PROTOCOLLO DI TRASPORTO: 4. Corretto trasferimento di dati END-TO-END indipendente dal tipo di rete. 3. Livello di rete: Instradamento logico dei messaggi END-TO-END scelta del percorso. 2. Livello di collegamento: Trasmissione affidabile dei dati tra nodi adiacenti. - PROTOCOLLO FISICO: 1. Livello fisico: Trasmissione dei bit attraverso il mezzo di comunicazione.

Livello di linea Corretta–trasmissione dei pacchetti di dati tra nodi adiacenti e controllo di accesso al mezzo.

1. Livello fisico: Trasmissione di pacchetti di bit su un canale di comunicazione.

Descrivere gli schemi di funzionamento delle principali classi di attuatori presentati nella lezione. - Lo schema strutturale di un attuatore è composto da una variabile di comando in ingresso, un elemento in grado di agire sull'entità dell'energia trasferita dall'alimentazione primaria al sistema da controllare, un elemento in grado di trasferire l'energia dall'alimentazione primaria al sistema da controllare e una variabile di forzamento in output.

Descrivere i componenti hardware e software che compongono la strumentazione dei sistemi di automazione. - La strumentazione ha un ruolo di fondamentale importanza nella realizzazione del sistema di controllo che, collegato al sistema da controllare, rende operativa l’Automazione. La strumentazione comprende:

Componenti hardware quali: dispositivi di misura, controllori locali, attuatori, rete di comunicazione e dispositivi software quali: collegamento dei dispositivi tramite rete di comunicazione, quadro di controllo, software di supervisione, collegamento alle procedure di esercizio e di pianificazione.

Descrivere il principio di funzionamento di una rete neurale. - Le reti neurali sono organizzate in modo che i neuroni che compongono la rete siano organizzati in strati. Il primo strato è collegato alle variabili di ingresso e l'ultimo stato fornisce le variabili di uscita. Fra lo strato di ingresso e quello di uscita possono esserci fino a tre strati intermedi, in cui i singoli neuroni sono collegati a quelli dello strato precedente e quelli dello strato successivo. In particolari applicazioni, alcune uscite da un neurone sono collegate ai neuroni dello stato precedente. In genere, quando la rete comprende un solo strato di neuroni intermedi, è in grado di fornire un modello.

formatta e lo esegue. Il programma viene scritto utilizzando un linguaggio di programmazione specifico per il PLC, come ad esempio il linguaggio ladder o il linguaggio di programmazione strutturato. Una volta scritto, il programma viene caricato nel PLC tramite un software di programmazione. Durante l'esecuzione, l'elaborazione del programma avviene in cicli continui. Il PLC legge gli input provenienti dai sensori, esegue le istruzioni del programma in base a queste letture e produce gli output corrispondenti. Il processo di elaborazione del programma si ripete ciclicamente, garantendo un controllo continuo e in tempo reale del sistema controllato dal PLC.valutazione delle prestazioni dinamiche. Il processo di valutazione delle prestazioni dinamiche consiste nell'analizzare il comportamento di un sistema nel tempo, in risposta a un input di tipo gradino. Durante questo processo, vengono valutati diversi parametri per comprendere le prestazioni del sistema. I parametri principali che vengono valutati sono: 1) Tempo di risposta: rappresenta il tempo impiegato dal sistema per raggiungere il valore di regime stabile dopo l'applicazione dell'input di tipo gradino. Un tempo di risposta più breve indica una maggiore efficienza del sistema. 2) Tempo di assestamento: rappresenta il tempo necessario affinché il sistema raggiunga un valore stabile entro una determinata tolleranza rispetto al valore di regime. Un tempo di assestamento più breve indica una maggiore velocità di stabilizzazione del sistema. 3) Tempo all'emivalore: rappresenta il tempo necessario affinché il sistema raggiunga il 50% del valore di regime dopo l'applicazione dell'input di tipo gradino. Questo parametro fornisce informazioni sulla velocità di risposta del sistema. 4) Sovraelongazione: rappresenta la differenza tra il valore massimo raggiunto dal sistema durante il transitorio e il valore di regime. Una sovraelongazione elevata indica una risposta del sistema più instabile. Durante il processo di valutazione delle prestazioni dinamiche, è possibile utilizzare diverse tecniche di analisi, come ad esempio l'analisi dei diagrammi di risposta al gradino o l'utilizzo di modelli matematici per simulare il comportamento del sistema nel tempo. In conclusione, il processo di valutazione delle prestazioni dinamiche fornisce informazioni importanti sul comportamento di un sistema nel tempo, consentendo di valutare la sua efficienza, velocità di risposta e stabilità.valutazione dell'effetto delle diverse classi di disturbi. - I disturbi possono essere prevedibili, casuali o strutturali. I prevedibili sono in genere determinati da cause esterne all'elemento da controllare, quelli casuali possono avere origine da cause esterne o collegate alla sua struttura e al suo funzionamento, quelli strutturali sono determinati da una modifica delle caratteristiche costruttive. Per valutare l'effetto di un disturbo sull'andamento della variabile controllata conviene fare riferimento ad un disturbo di tipo a gradino nel caso di disturbo prevedibile. Nel caso di disturbo casuale solo in alcune applicazioni si riesce a caratterizzarne l'andamento attraverso l'escursione massima, il contenuto armonico, lo spettro di potenza, ecc. Descrivere il processo di valutazione delle prestazioni statiche. – Nel processo di valutazione delle prestazioni statiche si valuta, a regime, il valore assoluto dell'errore inteso come ilelaborare i dati e delle grandezze fisiche che influenzano il comportamento del sistema. Queste variabili sono controllate internamente dal sistema stesso e possono includere ad esempio la temperatura, la pressione, la velocità, la posizione, etc. - Variabili esterne: sono quelle che rappresentano le grandezze di interesse esterne al sistema controllato. Queste variabili possono essere controllate da un operatore o da un sistema di controllo esterno e possono includere ad esempio la temperatura dell'ambiente circostante, la velocità del vento, la luminosità, etc. - Variabili di controllo: sono quelle variabili che vengono utilizzate per regolare il comportamento del sistema controllato. Queste variabili sono solitamente generate da un sistema di controllo e possono includere ad esempio il segnale di controllo inviato a un attuatore, la tensione di alimentazione di un motore, etc. - Variabili di riferimento: sono quelle variabili che rappresentano il valore desiderato per una determinata grandezza controllata. Queste variabili sono solitamente impostate dall'operatore o dal sistema di controllo e vengono confrontate con il valore effettivo della grandezza controllata per determinare il discostamento e regolare di conseguenza le variabili di controllo. In un sistema controllato, il ruolo delle variabili coinvolte è quello di monitorare e regolare il comportamento del sistema al fine di raggiungere il valore desiderato per le grandezze controllate. Le variabili interne e esterne forniscono informazioni sullo stato del sistema e dell'ambiente circostante, mentre le variabili di controllo e di riferimento vengono utilizzate per regolare il sistema e mantenere il valore desiderato.