SSD: ING-INF/04
CFU: 8

Insegnamenti propedeutici (se previsti dall'Ordinamento del CdS)

Nessuno

Eventuali prerequisiti

• Conoscenze di base di elettrotecnica;
• conoscenze di base di elettronica analogica e digitale;
• conoscenze di base di macchine elettriche;
• conoscenze di base sui sistemi di controllo a ciclo chiuso.

Obiettivi formativi

Il corso ha lo scopo:

• di educare lo studente alle problematiche di progettazione hardware e software di sistemi di controllo ed automazione industriale, con particolare enfasi alla programmazione dei controllori a logica programmabile (PLC);
• di ampliare la formazione nel settore della tecnica elettrica attraverso la presentazione delle caratteristiche tecnologico-applicative dei principali componenti per le applicazioni industriali e la definizione di metodi per la progettazione degli impianti elettrici in media e bassa tensione.

È prevista la sperimentazione diretta delle fasi salienti della progettazione e della realizzazione di sistemi di automazione e di sistemi di controllo attraverso l’utilizzo di strumenti professionali e di simulatori di impianto. È prevista anche sperimentazione su prototipi di processi industriali riprodotti in laboratorio.

Risultati di apprendimento attesi

Conoscenza e capacità di comprensione

Nel settore dell’Automazione e Controllo, il percorso formativo intende fornire agli studenti gli strumenti metodologici per la progettazione di software di automazione basato su Controllori a Logica Programmabile (PLC). Verranno introdotti i requisiti principali per i dispositivi di controllo industriale, per focalizzare successivamente l’attenzione sul principio di funzionamento ed i linguaggi di programmazione per PLC.  Lo studente deve dimostrare di avere appreso quali siano i requisiti peculiari dei sistemi hardware e software dedicati al controllo di processi industriali. Lo studente dovrà inoltre dimostrare la conoscenza delle fasi principali di progettazione di un sistema di automazione e del ruolo della validazione delle logiche di controllo mediante strumenti di simulazione.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Nel settore dell’Automazione e Controllo, lo studente deve dimostrare di sapere formalizzare mediante linguaggi formali (come ad esempio, il Sequential Functional Chart, SFC) le specifiche di funzionamento a ciclo chiuso espresse in linguaggio naturale per semplici processi da automatizzare. A partire dalle specifiche formali, poi, lo studente deve dimostrare di sapere sviluppare semplici algoritmi di automazione ed implementarli su un PLC utilizzando i linguaggi previsti dallo standard IEC 61131-3. Lo studente dovrà mostrare la capacità di sviluppare semplici sinottici da utilizzare come pannello utente per la conduzione di un impianto industriale. Infine, lo studente dovrà mostrare la capacità di progettare i test di validazione della logica di controllo avvalendosi anche dell’utilizzo di semplici simulatori di impianto.

Programma - Syllabus

• Introduzione all’automazione industriale
  • L'automazione industriale
  • Modello di un sistema di controllo industriale
  • Modello di un dispositivo di controllo
• Dispositivi di controllo
  • Requisiti di un dispositivo di controllo
  • Controllori per applicazioni generiche
  • Controllori specializzati
• Sensori e Attuatori
  • Caratteristiche di un sensore
  • Sensori di moto
  • Sensori di temperatura
  • Sensori di pressione
  • Sensori di forza
  • Cenni sugli attuatori idraulici
  • Cenni sui motori elettrici
• Condizionamento e conversione dei segnali
  • Richiami sugli amplificatori operazionali
  • Amplificatore da strumentazione
  • Convertitori F/V
  • Convertitori A/D e D/A
• Regolatori Proporzionali-Integrali-Derivativi (PID) industriali
  • Leggi di controllo
  • Taratura manuale e automatica
  • Problemi implementativi (wind-up, commutazione manuale/automatico e automatico/manuale)
  • Realizzazione digitale
  • Taratura automatica di un PID
• Programmazione dei dispositivi di controllo - Lo standard IEC 61131-3
  • Il controllore a logica programmabile (PLC)
  • Variabili e tipi di variabili
  • Linguaggi di programmazione (Structured Text, Ladder Diagram, Functional Block Diagram, Instruction List)
  • Unità di organizzazione della programmazione (Program organization units - POUs)
  • Diagramma funzionale sequenziale (Sequential functional chart - SFC)
  • Macroazioni
  • Traduzione degli SFC
• Sistemi di supervisione controllo e acquisizione dati – SCADA
• Ciclo di sviluppo dei sistemi di automazione

Materiale didattici

Si veda sito web del docente della materia

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Il docente utilizzerà:

• lezioni frontali per circa il 60% delle ore totali,
• esercitazioni in aula mediante l’utilizzo del tool CODESYS (https://www.codesys.com/) e/o in laboratorio per circa il 40% delle ore totali.

Verifica di apprendimento e criteri di valutazione

Modalità di esame

Scritto e orale. I quesiti sono a risposta libera.