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PORTALE DELLA DIDATTICA

Automazione a fluido

06AFDNE

A.A. 2020/21

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Collaboratori
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Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/13 10 B - Caratterizzanti Ingegneria meccanica
2018/19
Insegnamento dell’orientamento “Automazione”. Ha lo scopo di fornire le conoscenze fondamentali sui sistemi automatici digitali, con particolare riferimento ai sistemi a fluido di tipo pneumatico. I sistemi pneumatici sono sempre analizzati con riferimento alla integrazione con le altre tecnologie usate nei sistemi automatici. Vengono fornite le basi ingegneristiche dell’automazione digitale, con riferimento alle tecniche di uso corrente nelle industrie. Vengono inoltre fornite le basi per la modellazione dei sistemi pneumatici, finalizzate alla progettazione dei componenti e dei sistemi automatici.
This subject belongs to the “Automation” field. It is aimed at giving basic knowledge on the digital automatic systems, with particular reference to fluid systems of pneumatic type. The pneumatic systems are always analysed with reference to integration with other technologies used in automatic systems. The subject gives the engineering bases of the digital automation, with reference to the techniques currently used in industry. It gives also the bases for the modelling of pneumatic systems, aimed at designing of components and of automatic systems.
Nella formazione generale dell’ingegnere meccanico questo insegnamento completa le conoscenze già acquisite nell’ambito del controllo automatico, dove vengono presentate le tecniche di automazione analogica. L’insegnamento fornisce una visione non solo teorica ma anche pratica della materia, per mezzo di esercitazioni svolte in laboratorio. Gli studenti acquisiranno quindi la conoscenza teorica e pratica dei componenti e della struttura dei sistemi automatici digitali a fluido, la capacità di progettare sistemi automatici di tipo semplice, la capacità di scegliere i componenti pneumatici più idonei a determinate applicazioni, la capacità di operare su PLC e su sistemi automatici.
In the general forming of a Mechanical Engineer this subject integrates the knowledge already acquired in the field of automatic control, which presents the analogic automation techniques. The subject gives a vision not only theoretical but also practical of the subject, by means of exercitations performed in laboratory. Therefore the students will acquire both theoretical and practical knowledge of components and structure of fluid digital automatic systems, the ability to design simple automatic systems, the ability to select the pneumatic components most suited to given applications, the ability to operate with PLC and on automatic systems.
Sono richieste conoscenze generali di meccanica con particolare riferimento alla meccanica applicata alle macchine.
Prerequisite for attending the subject is a basic knowledge of mechanics and in particular mechanics of machines.
Struttura dei sistemi automatici. Proprietà dei sistemi pneumatici, minipneumatici, fluidici e microfluidici, in riferimento alle altre tecnologie. Ruolo dei componenti pneumatici integrati in un sistema automatico. Principali componenti pneumatici: cilindri a semplice e a doppio effetto, valvole a due, tre, quattro e cinque bocche, comandi delle valvole e loro simbologia ISO, valvole ausiliarie dei circuiti pneumatici (OR, AND, sequenza, non ritorno, temporizzazione, regolatori di flusso, scarico rapido, economizzatore, ecc.). Struttura dei circuiti pneumatici, regolazione della velocità dei cilindri, caratteristiche operative delle valvole. Principi di algebra logica. Funzioni combinatorie e sequenziali. Operatori logici e relativa simbologia ISO-IEC. Tipi di memorie. Uso logico delle valvole pneumatiche. Sistemi a tempo e ad eventi. Diagrammi funzionali: movimenti-fasi, movimenti-tempi, grafcet descrittivo e funzionale. Sistemi di controllo digitale a logica cablata e a logica programmabile. Circuiti con memorie pari agli attuatori, circuiti con salterelli, con limitatori di impulso, con memorie ausiliarie. Moduli sequenziatori: circuiti e gestione delle emergenze. Comandi con relè, grafcet contratto, progetto e applicazione del controllo. Struttura dei PLC e linguaggi di programmazione (programmi sequenziali, lista di istruzioni, ladder, STL, ecc.). scelta tra sistemi con sequenziatori, relè e PLC. Cenni ai controlli con bus. Elettrovalvole e dispositivi base di interfaccia. Principali sensori usati nei sistemi pneumatici automatici. Principi di fluidica: effetto parete e interazione dei getti. Sensori ed interfacce fluidiche. Elementi pneumologici e minipneumatici a membrana. Principali elementi fluidici digitali e proporzionali. Attuatori pneumatici specializzati: vari tipi di cilindri per applicazioni industriali, attuatori flessibili, a più stadi, ecc. Esempi di applicazioni. Dispositivi di presa meccanici e a vuoto. Elementi pneumatici proporzionali e loro applicazioni. Principi di modellazione dei sistemi pneumatici: resistenze, capacità, induttanze pneumatiche. Sistemi a parametri concentrati e distribuiti. Impianti pneumatici: centrali di compressione, trattamento dell’aria, linee pneumatiche, gruppi filtri-riduttori-lubrificatori. Aspetti ecologici e di risparmio energetico.
Structure of automatic systems. Characteristics of: pneumatic systems, in comparison with other alternative technologies. Use of pneumatic elements in automatic circuits. Operation and use of main pneumatic components (one and double effect cylinders; valves with two-three-four-five connections; various kinds of valve commands and their ISO representation; auxiliary valves, such as OR-AND-trigger-NR-timer-flow regulator- rapid vent and economy valves, etc). Structure and lay-out of pneumatic circuits; velocity regulation in pneumatic actuators; identification of working characteristics of valves. Fundamentals of logic algebra. Logic operators and their ISO-IEC representation. Various memory functions. Logic use of pneumatic valves. Open loop and closed loop systems. Different function diagrams: Flow charts, path-step diagram; time-dependent movement; GRAFCET diagrams. Digital control systems, circuit lay-out, programmable logic methods. Circuits with one memory for each actuator; circuits with one-direction end-strokes; circuits with impulse time limitation; circuits with auxiliary memories. Sequence units and circuits. Running of Emergency situations. Relay control systems, contract GRAFCET, control design and application. PLC (Programmable Logic Controller): structure and their programmable editors (STL, that is Statement List, Ladder, etc). Selection of different controls, such as sequential modules or relays or PLC. Bus controls systems. Electro-valves and interfaces. Fundamental sensor types, useful for automatic pneumatic systems. Principles of fluidics: wall effect and interaction of jets. Fluidic sensors. Logic pneumatic elements with membranes. Special pneumatic actuators. Applications. Vacuum grippers. Proportional pneumatic components. Models for pneumatic components and systems: fluid resistance, capacity, inertance. Lamped and distributed parameters systems. Pneumatic plants. Air maintenance groups (filters, pressure reducers). Ecologic topics and energy saving.
Gli argomenti teorici presentati durante le lezioni sono seguiti da esercitazioni di laboratorio, ciascuna della durata di tre ore. Durante le esercitazioni vengono sviluppate una o più prove. Le esercitazioni sono svolte da squadre di studenti che seguono un proprio percorso di esercitazioni che sarà reso noto ad ogni squadra all’inizio del semestre . Ogni squadra preparerà una relazione per ciascuna attività svolta secondo modalità definite ad inizio del semestre. Le esercitazioni vertono su vari temi, quali: - misura delle forze di attrito in cilindri pneumatici; - comandi di base e circuiti pneumatici; - misura delle portate in valvole pneumatiche; - circuiti pneumatici con sequenziatori; - sistemi elettropneumatici con relè; - PLC con programmazione a sequenza e con STL; - PLC con linguaggio ladder (a contatti); - attuatori speciali; - presa con vuoto; - elementi fluidici; - sensori pneumatici e fluidici.
Some practical tutorial lessons are carried on in laboratory. During these laboratories, some practical tutorial lectures allow to develop one or more experimental tests on pneumatic components and systems. In laboratories, students work in teams with a personal study programme, previously established. Experimental results and diagrams, are required at the exam, for each laboratory test. Main typical subjects are: - friction forces measure in pneumatic cylinders; - basic controls types and pneumatic circuits analysis; - flow rate measures in pneumatic valves; - sequential modules circuits analysis; - electro-pneumatic and relays circuits analysis; - PLC with various editors (STL, Ladder) analysis. - specialised pneumatic actuators; - vacuum grippers; - fluidic elements; - pneumatic and fluidic sensors; - etc.
G.Belforte, Manuale di Pneumatica, II Edizione, Tecniche Nuove, Milano, 2005. Materiale aggiuntivo sarà messo a disposizione degli studenti iscritti, per le lezioni / esercitazioni / laboratori. G. Belforte, A. Manuello Bertetto, L. Mazza, Pneumatica: corso completo, Tecniche Nuove, Milano, 1998.
G.Belforte, Manuale di Pneumatica, II Edizione, Tecniche Nuove, Milano, 2005. Materiale aggiuntivo sarà messo a disposizione degli studenti iscritti, per le lezioni / esercitazioni / laboratori. G. Belforte, A. Manuello Bertetto, L. Mazza, Pneumatica: corso completo, Tecniche Nuove, Milano, 1998.
Modalità di esame: prova scritta; elaborato scritto prodotto in gruppo;
L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma ufficiale dell'insegnamento e la capacità di applicare tale conoscenza alla soluzione di esercizi. Concorrono alla valutazione complessiva tre valutazioni parziali: una scritta e due valutazioni in itinere di relazioni di laboratorio. La prova scritta, di norma, prevede la risposta aperta a tre quesiti, relativi a tutti gli argomenti trattati a lezione e nel laboratorio. I quesiti possono comprendere la soluzione di esercizi per verificare la capacità di analizzare situazioni pratiche e applicare le conoscenze a casi particolari, vincolati da definite specifiche tecniche. La durata della prova scritta è di circa 2 ore. Durante la prova non possono essere consultati appunti o libri. Il voto della prova scritta è espresso in trentesimi e deve essere maggiore o uguale a 18/30. Sono previste inoltre due attività di verifica in itinere: una alla fine del primo gruppo di esercitazioni di laboratorio (di norma a metà del periodo didattico) e una al termine delle attività di laboratorio (di norma alla fine del periodo didattico). Le verifiche consistono nella discussione delle relazioni relative alle attività di laboratorio. Il voto di ciascuna attività è espresso in trentesimi e deve essere maggiore o uguale a 18/30. Il voto di esame è dato dalla media delle tre votazioni parziali. I risultati dell’esame vengono comunicati sul portale della didattica, insieme alla data in cui gli studenti possono visionare il compito e chiedere chiarimenti.
Exam: written test; group essay;
The exam is aimed at ascertaining the knowledge of the topics listed in the official program of the subject and the ability to apply this knowledge to the solution of exercises. Three partial evaluations contribute to the overall evaluation: one written and two ongoing evaluations of laboratory reports. The written test, as a rule, provides the open answer to three questions, related to all the topics covered in class and in the laboratory. The questions can include the solution of exercises to verify the ability to analyze practical situations and apply the knowledge to particular cases, constrained by defined technical specifications. The duration of the written test is about 2 hours. During the test, notes or books can not be consulted. The written test score is expressed in thirtieths and must be greater than or equal to 18/30. There are also two ongoing verification activities: one at the end of the first group of laboratory exercises (usually halfway through the teaching period) and one at the end of the laboratory activities (usually at the end of the teaching period). The verifications consist in discussing the reports related to laboratory activities. The rating of each activity is expressed in thirtieths and must be greater than or equal to 18/30. The exam grade is given by the average of the three partial votes. The results of the exam are communicated on the teaching portal, together with the date on which the students can view the task and request clarification.


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