Dipartimento di Ingegneria Civile, dell'Energia, dell'Ambiente e dei Materiali - Università Mediterranea di Reggio Calabria - Didattica

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MISURE PER L'AUTOMAZIONE E LA PRODUZIONE INDUSTRIALE

Corso

Ingegneria Elettrica ed Elettronica LM-28

Curriculum

Automazione Industriale

Orientamento

Orientamento unico

Anno Accademico

2022/2023

Crediti

Settore Scientifico Disciplinare

ING-INF/07

Anno

Secondo anno

Unità temporale

Secondo semestre

Ore aula

Attività formativa

Attività formative caratterizzanti

Canale unico

Docente

ROSARIO MORELLO

Obiettivi

Il corso affronta le tematiche inerenti il controllo di processi e l’automazione in ambito industriale.
L'insegnamento di Misure per l'Automazione e la Produzione Industriale ha lo scopo di fornire agli allievi le necessarie nozioni per la corretta gestione dei moderni sistemi di misura e controllo di processi produttivi industriali. Nel Corso andranno sviluppate le nozioni fondamentali e le metodologie per una corretta gestione delle misure nell’automazione dei processi. Obiettivo finale è guidare gli allievi nella progettazione metodologica di esperimenti e realizzazione di strumentazione virtuale per il monitoraggio di impianti e il collaudo della produzione. Si dovranno fornire inoltre le basi per la messa a punto di prove per la caratterizzazione e il controllo dell’affidabilità, qualità e miglioramento di un processo produttivo industriale. Il corso ha una forte connotazione sperimentale legata ad un uso intenso del laboratorio al fine di far comprendere le nozioni base relative all’acquisizione ed elaborazione dati tramite sistemi distribuiti, e al controllo remoto della strumentazione di misura mediante protocolli di rete.
Si intende quindi facilitare l’allievo nell’acquisizione di un appropriato livello di autonomia sia nella conoscenza teorica sia nell’utilizzo degli strumenti di misura di base. Si intende stimolare la sua capacità di riflessione e di comunicazione delle nozioni acquisite attraverso un linguaggio scientifico adeguato.

La prova d’esame consiste in una verifica orale preceduta da una prova pratica di laboratorio. Il superamento della prova pratica con un punteggio pari almeno a 18/30 consente di accedere alla prova orale.
Il superamento della prova pratica dà diritto a sostenere l'esame orale solo nell'appello nel quale è stato superato l'esame di natura pratica.

Le votazioni di ciascuna prova saranno espresse in trentesimi (/30). Il voto finale sarà ottenuto dalla media aritmetica delle due votazioni maggiorata per eccesso.

Nella prova pratica saranno valutate le capacità di natura tecnica raggiunte dallo Studente ed il rigore metodologico delle risoluzioni proposte in risposta ai quesiti formulati. Tale prova ha la durata massima di un’ora, e allo Studente sarà consentito l’accesso ad un personal computer presso il Laboratorio di Misure per lo svolgimento della sola prova pratica. La prova orale consiste in un colloquio sugli argomenti del programma del corso e si valuta la capacità dello studente di comunicare le nozioni acquisite attraverso un linguaggio scientifico adeguato, nonché la capacità di esposizione dei contenuti teorici che stanno alla base della prova pratica.

Il voto finale sarà attribuito secondo il seguente criterio di valutazione:
30 - 30 e lode: conoscenza completa, approfondita e critica degli argomenti, ottima proprietà di linguaggio, completa ed originale capacità interpretativa, piena capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere le attività pratiche proposte;
26 - 29: conoscenza completa e approfondita degli argomenti, piena proprietà di linguaggio, completa ed efficace capacità interpretativa, in grado di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere le attività pratiche proposte;
24 - 25: conoscenza degli argomenti con un buon grado di apprendimento, buona proprietà di linguaggio, corretta e sicura capacità interpretativa, capacità di applicare in modo corretto la maggior parte delle conoscenze per risolvere le attività pratiche proposte;
21 - 23: conoscenza adeguata degli argomenti, ma mancata padronanza degli stessi, soddisfacente proprietà di linguaggio, corretta capacità interpretativa, limitata capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere le attività pratiche proposte;
18 - 20: conoscenza di base degli argomenti principali, conoscenza di base del linguaggio tecnico, capacità interpretativa sufficiente, capacità di applicare le conoscenze basilari acquisite;
Insufficiente: non possiede una conoscenza accettabile degli argomenti trattati durante il corso.

Programma

Sistemi di acquisizione dati. Dispositivi di campo: sensori, attuatori, e controllori. Caratteristiche metrologiche dei sensori. Circuiti di condizionamento. Tecniche di elaborazione dei dati per l'estrazione dell'informazione di misura: filtraggio digitale, deconvoluzione. Tecniche di immunità ai disturbi e rumori. Schermi e filtri per la riduzione delle interferenze sui sistemi di misura. Sistemi automatici di misura. Architetture distribuite. Standard di comunicazione tra strumentazione di misura: RS232, IEEE 488, Ethernet, PXI, VME/VXI. Problematiche relative ad applicazioni Real-Time. Ambiente di programmazione dedicato alla strumentazione: LabVIEW. Strumentazione virtuale per il monitoraggio e collaudo della produzione. Taratura della strumentazione ed e-calibration. Tecniche per il miglioramento produttivo industriale. Metodi per il controllo dell’affidabilità e attendibilità dei risultati. Progettazione degli esperimenti e ottimizzazione parametrica. Carte di controllo. Tecniche avanzate di aggancio in fase di segnali e sincronizzazione nell’acquisizione di segnali provenienti da diversi sistemi di acquisizione. Sviluppo di applicazioni per il controllo remoto di strumentazione digitale tramite Matlab, LabVIEW. Realizzazione di strumenti virtuali per il controllo di processi industriali critici in tempo reale, misure a distanza (Internet).
L’attività di laboratorio riguarderà esercitazioni pratiche inerenti l’utilizzazione di strumentazione automatica di misura, di schede di acquisizione dati, l’impiego delle interfacce standard di comunicazione precedentemente elencate e lo sviluppo di procedure per la gestione di strumentazione su scheda per PC. L’obiettivo principale delle esercitazioni consisterà nella realizzazione di strumenti virtuali per il controllo di processi industriali critici in tempo reale, misure a distanza (Internet), sviluppo di applicazioni per il controllo remoto di strumentazione digitale tramite Java, C/C++, Matlab, LabVIEW.
Esercitazioni pratiche di Laboratorio:
1) Implementazione di un misuratore di temperatura a termoresistenza. Realizzazione del circuito di condizionamento, taratura e verifica delle prestazioni e caratteristiche metrologiche.
2) Implementazione di un misuratore di temperatura basato su microcontoller attraverso l’utilizzo di termocoppie e sensori elettronici a chip. Costruzione dei circuiti di condizionamento, taratura e verifica delle prestazioni. Confronto con le prestazioni del sistema di misura a termoresistenza.
3) Sistema di misura per grandezze tempovarianti: acquisizione automatica del transitorio di scarica di un sistema RC. Scrittura di un programma di gestione della misura, verifica delle prestazioni impiegando strumentazione esterna ed interfaccia RS232/IEEE488. Analisi dei problemi legati alla discretizzazione temporale.
4) Ripetizione dell'esperienza impiegando una scheda di acquisizione dati interna al calcolatore. Scrittura di un programma di gestione della scheda in ambiente Windows ed uso dei pacchetti integrati. Confronto delle prestazioni ottenibili con i due metodi.
5) Miglioramento dell'accuratezza di misura di temperatura in transitorio tramite elaborazione digitale dei segnali.
6) Stazione automatica per il controllo della temperatura di un ambiente. Controllo della temperatura e rischi decisionali: decision-making, ISO 14253 e carte di controllo.
7) Stazione automatica per la misura della differenza di fase tra due segnali mediante l’uso di un oscilloscopio: circuito RC.
8) Stazione automatica per la misura della potenza attiva e reattiva di un circuito RC mediante l’uso di un oscilloscopio. Confronto della misura con un contatore numerico.
9) Stazione automatica per la caratterizzazione di un motorino elettrico.
10) Realizzazione di una resistenza variabile mediante scheda di attuatori e matrice di switch.
11) Stazione automatica per la caratterizzazione metrologica di un convertitore A/D.

NI RealTime e FPGA LabView Tools

Testi docente

- Clyde F. Coombs, Jr, “Electronic Instrument Handbook”, Second Edition McGraw-Hill, Inc.
- D.A.Patterson, J.L.Hennessy, Computer organization and design, Morgan Kaufmann, 1998 (edito anche in italiano, Jackson Libri 1999).
- P.Lapsley, J.Bier, A.Shoham, E.A.Lee, DSP Processor Fundamentals - Architectures and Features, IEEE Press, New York, 1997
- Nello Polese, Stefano De Falco, “Misure per la gestione - Assicurazione di qualità, logiche decisionali, progettazione degli esperimenti, normativa”, Ed. ESI, Cod. ISBN: 9788849519761, 2010.
- C. De Capua, S. De Falco, A. Grillo, R. Morello, “Accreditamento e gestione in qualità di un laboratorio metrologico tradizionale e distribuito su rete geografica”, Casa Editrice ARACNE Roma, 240 pagine, 2009.

Erogazione tradizionale

Sì

Erogazione a distanza

Frequenza obbligatoria

Valutazione prova scritta

Valutazione prova orale

Sì

Valutazione test attitudinale

Valutazione progetto

Sì

Valutazione tirocinio

Valutazione in itinere