Excellencein Automation&Drives: Siemens A A&D MC, masserini98.ppt, 10.09.99, slide 1 von 8 Siemens...

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Siemens AG 1998. All rights reserved.©

L’ Automazione Industriale


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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


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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» ……………..

–………….. …………………….


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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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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


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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


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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


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La vita dei dati

Salendo nella piramide, il numero dei dati diminuisce,

ma la loro durata nel tempo aumenta


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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


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La “rete” dell’ automazione


Sistema gestionale di

fabbrica


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


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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.


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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.


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Azionamenti elettrici


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Attuatori pneumatici


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Attuatori specifici per applicazioni

Attuatore piezoelettrico per aghi per telai automatici


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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


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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


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La struttura logica di un supervisore

“Sinottico” (=interfaccia operatore)

Data base di campo

Collegamenti al campo


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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


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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


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L’ interfaccia operatore


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La regolazione: il PID

* Kp

* Ki *

* Ki * d/dt

Processo

UscitaRiferimento

-+ +

+

+

Il protagonista della grandissima maggioranza delle regolazioni


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La regolazione: il PID adattativo

* Kp

* Ki *

* Ki * d/dt

Processo

UscitaRiferimento

-+ +

+

+

Il protagonista della grandissima maggioranza delle regolazioni


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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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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


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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


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I sistemi operativi per l’ automazione

Multitasking

Deterministici

Sensibili agli eventi

Prevedibili

“Robusti”

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