Sistemi di Controllo Industriale

Il corso illustra gli argomenti fondamentali per comprendere, realizzare e mantenere sistemi di controllo industriale ed analizza, nel dettaglio, tutti gli elementi che costituiscono l’“anello di controllo”. Propone una formazione trasversale, che spazia dalla pneumatica all’informatica, dalla meccanica all’elettromeccanica fino all’elettronica.

Lezione 1: Introduzione generale e Pneumatica
Logica formale: enunciati, connettivi, tavole di verità. Sistemi di numerazione: motivazioni, operazioni, conversione. Il concetto di variabile. Operazioni logiche elementari: NOT, AND, OR, XOR. Sintesi di funzioni logiche binarie in Somme e Prodotti. Sintesi di funzioni logiche binarie in somme di prodotti: teoria ed esercizi. Algebra di Boole e semplificazioni di equazioni logiche booleane: teoria ed esercizi. Impianto aria compressa. Circuiti combinatori e sequenziali. Il concetto di memoria binaria. Latch set-reset, latch D, flip-flop. Reset sincroni e asincrono. Registro. Contatore. Multiplexer. Comparatore. Sommatore. Moltiplicatore. Autoritenuta e interblocco. Principali dispositivi pneumatici: attuatori, sensori, interfacce, controllo. Valvole distributrici ed esempi di utilizzo. Circuito pneumatico per il comando di cilindri a doppio effetto mediante distributori bistabili: simulazione e realizzazione. Circuito pneumatico in logica combinatoria: simulazione e realizzazione. Circuito pneumatico in logica sequenziale: simulazione e realizzazione.

Lezione 2: Elettropneumatica – Elettromeccanica
Insiemi numerici, il concetto di bit, il numero intero, il numero reale. Codici di rappresentazione: binario, intero con e senza segno, complemento a 2, ASCII, BCD, Floating point (Cenni). Byte, word e double word. I numeri negativi in rappresentazione 8, 16, 32 bit; numeri. Circuiti sequenziali pneumatici: memorie, contatori, temporizzatori. Esempi di sistema automatico pneumatico. Relé. Circuiti sequenziali elettrici: memorie, contatori, temporizzatori. Motori elettrici. Elettrovalvole. Sequenziatore elettrico: sequenza, funzionamento, esempio di utilizzo. Circuito elettropneumatico movimentazione di un cilindro: simulazione e realizzazione. Circuito elettropneumatico per la realizzazione di una sequenza pneumatica con applicazione dei concetti di interblocco, autoritenuta, temporizzatori di ritardo: impostazione del problema, simulazione e realizzazione.

Lezione 3: Logica programmabile
Trattamento dei segnali analogici: risoluzione, escursione, interfacciamento PLC. PLC: struttura, funzionamento, programmazione, dispositivi. Memorie ROM, RAM EEPROM. Il concetto di microprocessore. Il concetto di linguaggio di programmazione. Il concetto di programma. Il concetto di istruzione. Esempio di utilizzo di un editor ladder: programmazione di una sequenza software e successiva simulazione.

Lezione 4: Movimentazioni: studio, realizzazione e simulazione
Sistemi automatici: schema generale, forme di energia, tipi di segnale. Azionamenti. Attuatori. Leggi di movimentazione. Sistemi articolati. Manipolatori cartesiani, robot a cinematica seriale, robot a cinematica parallela. Leggi di movimentazione di un sistema automatico. Analisi di un sistema sistema di movimentazione.

Lezione 5: Approfondimenti: HMI e Progettazione elettrica
HMI (Human Machine Interface): motivazioni, dispositivi, configurazioni comuni. Schemi elettrici multifilari: cartiglio, fronte quadro, dispositivi di protezione, circuito di potenza, circuito di segnale, sensori, attuatori, trasduttori, configurazione del rack PLC, leggenda, distinta materiali, riferimenti incrociati. Operazioni logiche a parola, scorrimento, rotazione, lo shift register come supporto alla programmazione di sequenze. Le istruzioni elementari (MOVE, ADD, COMPAR, NEG, AND,..). Le istruzioni condizionali elementari (IF...THEN...ELSE, ciclo FOR, ciclo WHILE). Il concetto di sottoprogramma. Il concetto di interruzione. Interfacciamento: cenni di bus di campo e reti industriali. Panoramica dei software di sviluppo Siemens con esempi: Logo Soft, Simatic Microwin, Simatic Step 7. Step7, blocchi di uso comune: contatti, memorie, contatori, temporizzatori. Esempio di utilizzo di un CAD elettrico: creazione di uno schema elettrico multifilare nelle sue parti essenziali.