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Automazione Industriale e Robotica

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Lezione sullo sviluppo e l'applicazione dell'automazione e della roboticain ambito industriale. …

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

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  • 1. Che cos’è lAutomazione Industriale?Lautomazione industriale è quel settore dellelettrotecnica chemira a rendere automatico un qualunque processo tecnologico.Tramite limplementazione di logiche programmabili (PLC) e disistemi di supervisione (SCADA) lautomazione rende malleabile eflessibile ad ogni esigenza un qualunque impianto di produzione.A che cosa serve?Scopo dellautomazione industriale è la capacità di aumentare lacapacità produttiva degli impianti e di rendere gli stessiindipendenti dallessere umano. In altre parole un impiantotecnologico automatizzato può avere la possibilità di essere gestitocomodamente restando seduti davanti ad un personal computersemplicemente con alcuni click del mouse.
  • 2. LA STORIA DELL’AUTOMAZIONE A partire dalla rivoluzione industriale sono stati richiesti, agli ingegneri e alle industrie degli enormi investimenti nellautomazione: la macchina a vapore di James Watt, il motore a scoppio di Eugenio Barsanti e Felice Matteucci e lelettronica dopo, hanno permesso il raggiungimento di notevoli progressi tecnologici.
  • 3. LA STORIA DELL’ AUTOMAZIONE Il termine Automazione fu coniato nellindustria automobilistica nellimmediato dopoguerra per descrivere laccresciuto uso di dispositivi automatici e di controllo nelle linee di produzione meccanizzate. Lorigine 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 dellintelligenza umana con azioni di tipo informatico, elettronico e meccanico.
  • 4. 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.
  • 5. ASPETTI DELLA PRODUZIONE INDUSTRIALEa) Divisione del lavoro, concentrazione della manodoperab) Taylorismo come teoria scientifica dell’impiego di macchinari, utensili e manodopera nella produzione di massac) Automazione rigidad) Automazione flessibilee) Superamento del fordismo e “ globalizzazione “
  • 6. AUTOMAZIONE “RIGIDA”Standardizzazione Macchine automatiche monoscopoUniformità 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
  • 7. 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’uso2. Affidabilità3. Manutenibilità4. Assistenza5. Consegna6. Costo
  • 8. 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
  • 9. SISTEMI CHE INTEGRANO I PROCESSI AUTOMATIZZATI1. DNC(direct numerical control) = sistema comunicazione dati Interconnette un gruppo di macchine2. FMS(flexible manufacturing system) = sistemi di movimentazione automatica Controllo di un calcolatore3. FAS(flexible assembly system) Evoluzione del FMS Robot industriali programmati
  • 10. SISTEMI SW PER L’AUTOMAZIONE INDUSTRIALE1. Sistemi CAD Progettazione dei prodotti2. Sistemi CAM Produzione dei cicli CAE produttivi3. Sistemi CAPP Pianificazione globale delle risorse
  • 11. “GRADO DI AUTOMAZIONE” DI UN SISTEMA1. Livello di sorveglianza2. 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)
  • 12. 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
  • 13. I ROBOTdal punto di vista sistemico:
  • 14. Esempio di un Automatismo:il Corpo UmanoIl migliore automatismo è il corpo umano ed èimpressionante la sua analogia con le diverseparti di un automatismo industriale.Il nostro corpo contiene un certo numero di organi che sonodotati di tutti gli elementi necessari al loro funzionamento:- automatismo cardiaco- automatismo dei centri vasomotori e respiratori- automatismo dell’intestino- automatismo midollare.
  • 15. Il funzionamento del nostro sistema nervoso dipendedal mondo esterno e le nostre cellule nervose entrano inattività sotto l’influenza di eccitazioni preliminari chevengono a manifestarsi o che, grazie alla nostramemoria, si sono prodotte anteriormente.-Senso del tatto- Senso della vista- Senso dell’udito- Senso dell’odorato-Senso del gustoA questi sensi si aggiunge quello dell’equilibrio che ciinforma sulla posizione del nostro corpo
  • 16. Per analogiacon un automatismo industriale:i cinque sensi corrispondono ai rilevatoriperiferici ed, analogamente, i messaggi provenientidai nostri organi sono gli ordini di esecuzione chel’automatismo deve rispettare per assicurare losvolgimento delle differenti operazioni.
  • 17. 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
  • 18. 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 dellenergia da una forma ad unaltra, in modo che questa possa essere rielaborata o dalluomo o da altre macchine.
  • 19. 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)
  • 20. 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…
  • 21. 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
  • 22. SENSORI DI CONTROLLO DI MOVIMENTO E DI SPOSTAMENTO1. POTENZIOMETRI2. TRASFORMATORI DIFFERENZIALI VARIABILI LINEARI (LVDT)3. CODIFICATORI (ENCODER)Programmable Semplice ed economico microcomputer dedicato all’ambiente industriale per il quale viLogic sono opportune interfacce.Controller Dispone : •Ram •Esegue le funzioni tramite un automatismo •Unita I/O •Unita centrale •Alimentatore •Memoria dati/programma •Periferiche
  • 23. PRODUZIONE INTEGRATA DIFABBRICA (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.
  • 24. 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 lalto 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.
  • 25. 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

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