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PORTALE DELLA DIDATTICA

Automazione dei sistemi meccanici

06IHINE

A.A. 2022/23

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 71
Esercitazioni in laboratorio 9
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Manuello Bertetto Andrea Professore Ordinario ING-IND/13 71 0 0 0 3
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/13 8 B - Caratterizzanti Ingegneria meccanica
2022/23
L'insegnamento ha lo scopo di far conoscere i diversi sistemi di automazione attualmente utilizzati in ambito industriale e di fornire le nozioni di base per una progettazione e per un uso razionale degli stessi.
The subject is aimed at providing the knowledge of different automation systems currently used in industrial sphere and provides the bases for the design and correct use of such systems.
L’insegnamento ha l’obiettivo di mettere in grado la/lo studentessa/e di: 1 – Conoscere e comprendere i principi di funzionamento dei principali attuatori e dei sensori più utilizzati in impianti e processi sapendo scegliere tra diverse soluzioni in funzione di obiettivi e ottimizzazione di rapporto tra costi e prestazioni; 2 - Conoscere e comprendere le modalità e le strategie di controlli sia in anello chiuso sia in anello aperto e di dimostrare di possedere i criteri che ne determinano la scelta in funzione dello scenario industriale in cui tali controlli sono utilizzati; 3 - Conoscere e comprendere le modalità e le strategie di controlli sia discreti sia continui e di dimostrare di possedere i criteri che ne determinano la scelta in funzione dello scenario industriale in cui tali controlli sono utilizzati; 4 - Conoscere e comprendere le operazioni aritmetico-logiche, operando in una ottica di semplificazione delle prestazioni richieste al fine di una traduzione efficiente in linguaggi di programmazione 5 – Conoscere e possedere i linguaggi di programmazione, nel rispetto dello standard IEC 61131. Possedere tecniche di progettazione di sistemi automatici di controllo discreto definendo sequenze simultanee e alternative, utilizzando sequenziatore di eventi, operando in tecnica batch. 6 - Conoscere e comprendere le strategie di controllo con relè ausiliari. Dimostrare di sapere definire Sequential Functional Chart (SFC), per la definizione delle condizioni delle transizioni e delle azioni. 7 - Conoscere e comprendere le metodologie di traduzione del linguaggio evoluto SFC in linguaggio diffuso Ladder. 8 – Conoscere e comprendere i principi dei controlli continui e sapere confrontare prestazioni e complessità di sistemi ad anello aperto e anello chiuso, operando in modo autonomo con tecniche di controllo discreto, PID e Fuzzy, anche su esempi sperimentali. 9 – Conoscere e possedere i principi dell’automazione distribuita delle reti conoscendo topologia, metodi di accesso, reti o bus di campo.
Lo studente dovrà acquisire conoscenze riguardanti le caratteristiche dei sistemi automatici di tipo industriale, in particolare verranno descritte le principali tipologie di sensori, attuatori e componenti per il controllo della potenza nei sistemi automatici; verranno inoltre fornite conoscenze sulle logiche di controllo e sui dispositivi per il controllo automatico dei sistemi meccanici. Lo studente acquisirà le capacità necessarie per la progettazione di massima e il corretto uso di sistemi automatici industriali.
Sono richieste conoscenze di base di meccanica teorica e applicata e conoscenza dei principi di base del controllo continuo dei sistemi lineari.
Sono richieste conoscenze di base di meccanica teorica e applicata e conoscenza dei principi di base del controllo continuo dei sistemi lineari.
Introduzione al problema dell’Automazione dei Sistemi Meccanici. Struttura dei sistemi automatici, introduzione ai sensori e attuatori. Valvole di regolazione ed attuatori per processi industriali: classificazione, tipi ed esempi. Trasmissione dei segnali di misura. Immunità ai disturbi elettromagnetici. Controllo discreto Controllori logici programmabili (PLC): struttura e hardware dei PLC: CPU, tipi di memorie; moduli di ingresso e di uscita. Ciclo di scansione sincrona e asincrona. Tipi di dato, registri ed indirizzi, l'accesso alla memoria. Linguaggio Ladder: bobine, contatti, regole fondamentali, istruzioni e circuiti di base. Temporizzatori, contatori, schemi di applicazione. Istruzioni per il controllo di un programma. Operazioni aritmetico-logiche. Istruzioni di trasferimento e di scorrimento. Linguaggi di programmazione, lo standard IEC 61131. Tecniche di progettazione dei sistemi automatici di controllo discreto. Sequenze simultanee e alternative. Sequenziatore di eventi. Tecnica batch. Sistemi con relè ausiliari. Sequential Functional Chart (SFC), modi per la definizione delle condizioni delle transizioni e delle azioni. Traduzione del SFC in linguaggio Ladder. Esempi di applicazioni nei sistemi meccanici. Controllo continuo Confronto fra sistemi ad anello aperto e anello chiuso. Requisiti di un sistema di controllo. Regolazione P.I.D. Taratura dei parametri dei controllori P.I.D. Esempi di applicazioni nei sistemi meccanici. Controllo con la logica fuzzy: Operazioni principali, fuzzificazione, le regole, defuzzificazione. Controllori fuzzy. Funzione di approssimazione fuzzy. Esempi di applicazioni nei sistemi meccanici. Introduzione nell’automazione distribuita. Trasmissione dei segnali tra dispositivi digitali. Reti per l'automazione: topologia, metodi di accesso, reti o bus di campo. Le mappe di Karnaugh: metodo e esempi per 2-6 variabili; applicazione negli impianti industriali.
Introduzione al problema dell’Automazione dei Sistemi Meccanici. Struttura dei sistemi automatici, introduzione ai sensori e attuatori. Trasmissione dei segnali di misura. Immunità ai disturbi elettromagnetici. Controllo discreto: Controllori logici programmabili (PLC): struttura e hardware dei PLC: CPU, tipi di memorie; moduli di ingresso e di uscita. Ciclo di scansione sincrona e asincrona. Tipi di dato, registri ed indirizzi, l'accesso alla memoria. Linguaggio Ladder: bobine, contatti, regole fondamentali, istruzioni e circuiti di base. Temporizzatori, contatori, schemi di applicazione. Istruzioni per il controllo di un programma. Operazioni aritmetico-logiche. Istruzioni di trasferimento e di scorrimento. Linguaggi di programmazione, lo standard IEC 61131. Tecniche di progettazione dei sistemi automatici di controllo discreto. Sequenze simultanee e alternative. Sequenziatore di eventi. Tecnica batch. Sistemi con relè ausiliari. Sequential Functional Chart (SFC), modi per la definizione delle condizioni delle transizioni e delle azioni. Traduzione del SFC in linguaggio Ladder. Esempi di applicazioni nei sistemi meccanici. Controllo continuo: Confronto fra sistemi ad anello aperto e anello chiuso. Requisiti di un sistema di controllo. Regolazione P.I.D. Taratura dei parametri dei controllori P.I.D. Esempi di applicazioni nei sistemi meccanici. Controllo con la logica fuzzy: Operazioni principali, fuzzificazione, le regole, defuzzificazione. Controllori fuzzy. Funzione di approssimazione fuzzy. Esempi di applicazioni nei sistemi meccanici. Introduzione nell’automazione distribuita. Trasmissione dei segnali tra dispositivi digitali. Reti per l'automazione: topologia, metodi di accesso, reti o bus di campo. Le mappe di Karnaugh: metodo e esempi per 2-6 variabili; applicazione negli impianti industriali. Valvole di regolazione per processi industriali: Classificazione e tipi delle valvole. Tipi dei corpi e otturatori delle valvole. Bilanciamento e miglioramento delle caratteristiche degli otturatori lineari e rotativi. Coefficiente di ricupero delle valvole. Coefficienti di portata, condizioni standard di prova. Attuatori per le valvole: pneumatici a membrana, a membrana rotolante, a membrana multi molla, a cilindro pneumatico. Attuatori oleodinamici e elettrici. Posizionatori per attuatori pneumatici: pneumatico con la valvola a cassetto e elettropneumatico con relè pilota. Posizionatori elettronici.
In laboratorio. Programmazione di PLC con linguaggio Ladder. PLC: controllo P.I.D. della pressione in un serbatoio. Controllo fuzzy: carrello con pendolo inverso. Durante ogni esercitazione vengono sviluppate una o più gruppi di prove. Le esercitazioni devono essere svolte da singole squadre di studenti che seguono ciascuna un proprio percorso con assistenza in laboratorio. Ciascuno studente dovrà redigere una relazione sulle attività di laboratorio. La relazione comprende un testo che descrive gli scopi, le attrezzature usate, le modalità di prova, ecc. e contiene tutti i dati sperimentali misurati ed elaborati.
In laboratorio virtuale: Programmazione di PLC con linguaggio Ladder. PLC: controllo P.I.D. della pressione in un serbatoio. Controllo fuzzy: carrello con pendolo inverso. Durante ogni esercitazione vengono sviluppate una o più gruppi di prove. Le esercitazioni devono essere svolte da singole squadre di studenti che seguono ciascuna un proprio percorso con assistenza in laboratorio. La relazione comprende un testo che descrive gli scopi, le attrezzature usate, le modalità di prova, ecc. e contiene tutti i dati sperimentali misurati ed elaborati.
Testi di riferimento: 1) V.Viktorov, F.Colombo, "Automazione dei sistemi meccanici: Corso di base", CLUT, 2016. 2) G. Belforte, A. Manuello, L. Mazza "Pneumatica. Corso completo.", Tecniche Nuove, 1998.
Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico 1) V.Viktorov, F.Colombo, "Automazione dei sistemi meccanici: Corso di base", CLUT, 2016, 225 p. 2) P.Muroni, "Valvole di regolazione per processi industriali", GISISERVIZI, 2001, 209 p. 3) V.Viktorov, "Mappe di Karnaugh. Valvole di regolazione", Appunti disponibili presso il Centro Stampa del Politecnico, 2016, 70 p.
Modalità di esame: Prova scritta (in aula);
Exam: Written test;
L’esame prevede una prova scritta sull'intero programma dell'insegnamento con domande teoriche e esercizi. Per accedere all'esame deve essere presentata la relazione sulle esercitazioni svolte in laboratorio. La durata della prova scritta è di 100 minuti primi, non si possono usare testi, dispense, formulari, eccetera. La valutazione massima della prova scritta è di 30 punti. La relazione sarà valutata fino ad un massimo di 2 punti. Il voto finale è composto dalla valutazione dello scritto e dal voto della relazione. Per il superamento dell'esame è richiesta una votazione minima di 18/30. I risultati dell’esame scritto vengono comunicati sul portale della didattica, insieme alla data in cui gli studenti possono visionare il compito. L’esame intende accertare: 1. La conoscenza dei componenti si un sistema di automazione meccanica e, in particolare, i principi di funzionamento di sensori, interfacce, attuatori, come da programma e come spiegato e svolto a lezione ed esercitazione; 2. I principi di funzionamento e programmazione di PLC; 3. La conoscenza delle modalità di trasmissione dei segnali; 4. Le tecniche di progettazione dei sistemi automatici di controllo discreto; 5. Le tecniche di progettazione dei sistemi automatici di controllo continuo anche non lineare; 6. La conoscenza delle attività svolte durante le esercitazioni di laboratorio, oggetto di relazione scritta.
Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
Exam: Written test;
In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.
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