Lezione sullo sviluppo e l'applicazione dell'automazione e della roboticain ambito industriale. Classe quarta Ist.Tecn.Ind. indirizzo Informatica.Materia di SISTEMI E AUTOMAZIONE IIS "G.Marconi" di Latina

2. Che cos’è l'Automazione Industriale?
L'automazione industriale è quel settore dell'elettrotecnica che
mira a rendere automatico un qualunque processo tecnologico.
Tramite l'implementazione di logiche programmabili (PLC) e di
sistemi di supervisione (SCADA) l'automazione rende malleabile e
flessibile ad ogni esigenza un qualunque impianto di produzione.
A che cosa serve?
Scopo dell'automazione industriale è la capacità di aumentare la
capacità produttiva degli impianti e di rendere gli stessi
indipendenti dall'essere umano. In altre parole un impianto
tecnologico automatizzato può avere la possibilità di essere gestito
comodamente restando seduti davanti ad un personal computer
semplicemente con alcuni click del mouse.

4. LA STORIA
DELL’AUTOMAZIONE
 A partire dalla rivoluzione industriale sono stati
richiesti, agli ingegneri e alle industrie degli enormi
investimenti nell'automazione: la macchina a
vapore di James Watt, il motore a scoppio di
Eugenio Barsanti e Felice Matteucci e l'elettronica
dopo, hanno permesso il raggiungimento di
notevoli progressi tecnologici.

5. LA STORIA DELL’ AUTOMAZIONE
 Il termine Automazione fu coniato nell'industria
automobilistica nell'immediato dopoguerra per
descrivere l'accresciuto uso di dispositivi
automatici e di controllo nelle linee di produzione
meccanizzate. L'origine della parola è attribuita a
D.S. Harder, un dirigente della Ford Motor
Company.
 Il termine è utilizzato in senso lato in contesti
manifatturieri, ma è anche utilizzato ogni
qualvolta ci sia una significativa sostituzione del
lavoro e dell'intelligenza umana con azioni di tipo
informatico, elettronico e meccanico.

6. L’AUTOMAZIONE INDUSTRIALE
 Con il termine Automazione Industriale si vuole indicare
“quell’insieme di teorie e di tecniche utilizzate per progettare e
realizzare nel campo industriale una progressiva sostituzione
dell’attività umana con sistemi complessi di produzione composti da
macchine,dispositivi e apparecchi automatici”.
 Nell’industria manifatturiera ci sono 2 forme di automazione:
1. Auto-avanzamento delle fasi
2. Controllo automatico dei processi
 Nell’ambito industriale:
Produrre = Trasformare la natura,la forma o lo stato di
una materia prima, per ottenere un bene. Cioè qualcosa che
soddisfa un bisogno.

7. ASPETTI DELLA
PRODUZIONE INDUSTRIALE
a) Divisione del lavoro, concentrazione della
manodopera
b) Taylorismo come teoria scientifica dell’impiego di
macchinari, utensili e manodopera nella
produzione di massa
c) Automazione rigida
d) Automazione flessibile
e) Superamento del fordismo e “ globalizzazione “

8. AUTOMAZIONE “RIGIDA”
Standardizzazione Macchine automatiche
monoscopo
Uniformità nella produzione
(tutti i pezzi sono uguali)
Catene di montaggio
Automazione rigida consente:
1. Elevatissima produttività
2. Costanza del tempo degli standard qualitativi
3. Economia di materiali/energia
4. Protezione degli operatori/impianti
5. Scarsa flessibilità di prodotto

9. AUTOMAZIONE “FLESSIBILE”
 Le apparecchiature sono in grado di cambiare facilmente la
sequenza delle operazioni per la realizzazione di prodotti
diversi. La sequenza delle operazioni è infatti controllata da
un programma formato da istruzioni che, lette ed
interpretate dal sistema, sono trasformate in azionamenti
delle apparecchiature.
 In funzione delle richieste del mercato cambiano gli
obiettivi delle aziende.
Attese del mercato:
1. Idoneità all’uso
2. Affidabilità
3. Manutenibilità
4. Assistenza
5. Consegna
6. Costo

10. AUTOMAZIONE “FLESSIBILE”
 Grazie all’utilizzo di macchine programmabili e dispositivi
come
il C.N.C (controllo numerico computerizzato) e
il P.L.C. (controllo logico programmato)
Le aziende si possono adattare alle richieste del
mercato molto velocemente mediante MACCHINE per:
 Fabbricazione
 Montaggio
 Trasporto
 Manipolazione
 Immagazzinamento

11. SISTEMI CHE INTEGRANO
I PROCESSI AUTOMATIZZATI
1. DNC(direct numerical control) = sistema comunicazione
dati
Interconnette un gruppo di macchine
2. FMS(flexible manufacturing system) = sistemi di
movimentazione automatica Controllo di un
calcolatore
3. FAS(flexible assembly system)
Evoluzione del FMS
Robot industriali
programmati

12. SISTEMI SW PER
L’AUTOMAZIONE INDUSTRIALE
1. Sistemi CAD Progettazione dei prodotti
2. Sistemi CAM
Produzione dei cicli
CAE produttivi
3. Sistemi CAPP Pianificazione globale
delle risorse

13. “GRADO DI AUTOMAZIONE”
DI UN SISTEMA
1. Livello di sorveglianza
2. Livello di guida operatore
Diversi tipi di automazione:
3. Livello di comando • Automazione Elementare
(processo semplice su
macchine semplici)
• Automazione Intermedia
• Automazione Integrata
(non serve l’intervento
dell’uomo)

14. QUANDO UN AUTOMATISMO
E’ BEN PROGETTATO ?
 Quando semplifica notevolmente il lavoro dell’uomo
 Quando elimina le fasi complicate
 Quando facilita i cambiamenti di produzione
 Quando migliora la qualità dei prodotti
 Quando cresce la produzione
 Quando aumenta la sicurezza del personale
 Quando controlla e protegge gli impianti e le
macchine

15. I ROBOT
dal punto di vista sistemico:

16. Esempio di un Automatismo:
il Corpo Umano
Il migliore automatismo è il corpo umano ed è
impressionante la sua analogia con le diverse
parti di un automatismo industriale.
Il nostro corpo contiene un certo numero di organi che sono
dotati di tutti gli elementi necessari al loro funzionamento:
- automatismo cardiaco
- automatismo dei centri vasomotori e respiratori
- automatismo dell’intestino
- automatismo midollare.

17. Il funzionamento del nostro sistema nervoso dipende
dal mondo esterno e le nostre cellule nervose entrano in
attività sotto l’influenza di eccitazioni preliminari che
vengono a manifestarsi o che, grazie alla nostra
memoria, si sono prodotte anteriormente.
-Senso del tatto
- Senso della vista
- Senso dell’udito
- Senso dell’odorato
-Senso del gusto
A questi sensi si aggiunge quello dell’equilibrio che ci
informa sulla posizione del nostro corpo

18. Per analogia
con un automatismo industriale:
i cinque sensi corrispondono ai rilevatori
periferici ed, analogamente, i messaggi provenienti
dai nostri organi sono gli ordini di esecuzione che
l’automatismo deve rispettare per assicurare lo
svolgimento delle differenti operazioni.

19. I ROBOT
CARATTERIZZAZIONE:
 I robot sono delle macchine “ intelligenti” capaci di
sostituire l’uomo in alcune funzioni che ne caratterizzano la
classificazione . Sono in grado di interagire con l’ambiente
esterno e con le parti funzionanti di se stesso,avendo la
capacità di elaborare informazioni per eseguire un compito
di modifica che gli è stato ordinato
Macchine capaci di: Elaborare
Interagire
 Attività che sono svolte da un programma che utilizza come
Input: Sistema di sensori
Output: Sistema di attuatori o trasduttori

20. I SENSORI E I TRASDUTTORI
 I Sensori sono degli organi di ingresso degli impianti di
automazione . Sono dispositivi che convertono una
grandezza fisica in una grandezza elettrica sotto forma
di segnale.
 Il Trasduttore è un dispositivo, generalmente elettrico o
elettronico, che converte un tipo di energia relativa a
grandezze meccaniche e fisiche in segnali elettrici.
Molti trasduttori sono sia sensori sia attuatori
Un trasduttore è talvolta definito come un qualsiasi
dispositivo che converte dell'energia da una forma ad
un'altra, in modo che questa possa essere rielaborata o
dall'uomo o da altre macchine.

21. ESEMPI DI TRASDUTTORI
 Elettromeccanici (pila; misuratore ph; accomulatori)
 Elettromeccanici (motore; dinamo; relè; trasformatori)
 Meccanici (ingranaggio)
 Elettroacustici (idrofono; altoparlante; auricolare)
 Fotoelettrici (fotodiodi)
 Elettromagnetici (antenne; tubo catodico ; lampadina)
 Elettrostatici (LCD)

22. ESEMPI DI SENSORI
 Sensori di luce (fotocellule; fotodiodi)
 Sensori di suono (microfono)
 Sensori di temperatura (termometro; termostato)
 Sensori di calore (calorimetro)
 Sensori di corrente (amperometro)
 Sensori di voltaggio (voltmetro)
 Sensori di potenza (wattometro)
 Sensori di pressione (barometro)
 Sensori di movimento (radar; velocimetro; tachimetro)
Etc…

23. CLASSIFICAZIONE DEI SENSORI
 Classe A Sensori usati per il corretto
funzionamento delle macchine
 Classe B Sensori usati per garantire
sicurezza
 Classe C Sensori usati per il funzionamento
del programma del robot

24. SENSORI DI CONTROLLO
DI MOVIMENTO E DI SPOSTAMENTO
1. POTENZIOMETRI
2. TRASFORMATORI DIFFERENZIALI VARIABILI
LINEARI (LVDT)
3. CODIFICATORI (ENCODER)
Programmable Semplice ed economico microcomputer
dedicato all’ambiente industriale per il quale vi
Logic sono opportune interfacce.
Controller
Dispone :
•Ram
•Esegue le funzioni tramite un automatismo
•Unita I/O
•Unita centrale
•Alimentatore
•Memoria dati/programma
•Periferiche

25. PRODUZIONE INTEGRATA DI
FABBRICA (C.I.M.)
 La produzione integrata di fabbrica (C.I.M.) è
l’integrazione automatica tra i vari settori di un
sistema di produzione
(progettare, ingegnerizzazione, produzione,
controllo di qualità, pianificazione, marketing)
al fine di minimizzare i tempi di sviluppo di un
prodotto,ottimizzare la gestione delle risorse e
capire le richieste del mercato.

26. IL C.I.M. È LO STANDARD DELLA
FABBRICA AUTOMATICA.
Esso si basa fortemente su una fitta rete di
comunicazione per lo scambio di informazioni:
è realizzato in una sorta di struttura
piramidale che dal basso verso l'alto vede il
processo (sensori e attuatori), il campo , la
cella (supervisione dei computer industriali) ed
infine la gestione ( uffici).
Lo standard CIM quindi prevede una fitta rete
informatica, sistemi di progettazione
automatica, sistemi di collaudo
computerizzato ed infine sistemi di
pianificazione della produzione.

27. C.I.M. 1° LIVELLO : COMANDO SINGOLE MACCHINE
2° LIVELLO : COORDINAMENTO DELLE MACCHINE
E DELLE PERSONE
3°LIVELLO : GESTIONE DELLA PRODUZIONE
(OTTIMIZZAZIONE)
4°LIVELLO : PIANIFICAZIONE GLOBALE (DECISIONI)
I VANTAGGI CHE OFFRE IL CIM SONO:
1. RIDUZIONE DELLE SCORTE
2. RIDUZIONE DEL TEMPO IN CUI VIENE MESSO
IN COMMERCIO
3. INCREMENTO DELLA QUALITA DEL
PRODOTTO
4. RIDUZIONE DEI COSTI