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.

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.

Sono richieste conoscenze generali di meccanica con particolare riferimento alla meccanica applicata alle macchine.

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.

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.

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.

Slides; Esercitazioni di laboratorio;

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Elaborato scritto prodotto in gruppo;

Exam: Written test; Group essay;

... 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 due valutazioni parziali: una scritta e una valutazione riguardante le relazioni sulle attività 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. La valutazione riguardante le attività di laboratorio, svolta di norma alla fine del periodo didattico, consiste nella discussione individuale delle relative relazioni prodotte in gruppo. Il voto di ciascuna valutazione è espresso in trentesimi e deve essere maggiore o uguale a 18/30. Il voto di esame è dato dalla media pesata delle due votazioni parziali: prova scritta pesa 1/3, valutazione delle attività di laboratorio pesa 2/3. I risultati dell’esame vengono comunicati sul portale della didattica, insieme alla data in cui gli studenti possono visionare il compito e chiedere chiarimenti.

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.