SISTEMI ELETTRONICA AUTOMAZIONE
FINALITA'
Sistemi elettronici automatici è una disciplina tecnico scientifica principalmente mirata al conseguimento delle seguenti finalità:
1. far acquisire un metodo di indagine ed un apparato concettuale, tipici della sistemistica, come un mezzo di interpretazione di diversi processi fisici e tecnologici;
2. fornire agli studenti conoscenze e capacità specifiche tali da metterli in grado di intervenire nel settore degli automatismi.
OBIETTIVI DI APPRENDIMENTO
Al termine dell'anno scolastico l'allievo dovrà essere in grado di:
1. analizzare processi prevalentemente di tipo fisico e dispositivi tecnici, impiegando concetti e strumenti di rappresentazione (grafi, schemi a blocchi, linguaggi) di tipo sistemistico;
2. analizzare e progettare piccoli sistemi automatici o parte di essi, mediante l'uso delle tecnologie conosciute e caratteristiche dell'indirizzo;
3. avere una visione sintetica della tipologia degli automatismi, sia dal punto di vista delle funzioni esercitate, sia dal punto di vista dei principi di funzionamento sui quali si basano.
CONTENUTI
Terzo Anno [ 4 (2) ore ]
TEMI
ESEMPI DI APPLICAZIONI E MEZZI
Elementi di informatica
- Algoritmi, strutture di controllo. - Linguaggio di programmazione di alto livello.
- Rappresentazione dei dati.
- Struttura funzionale a grandi linee dell'hardware e del software di un operativo. - Personal computer, comandi essenziali di un sistema sistema di elaborazione dati.
Aspetti generali dei sistemi
- Tipologia dei sistemi e loro classificazione a
seconda dei tipi di grandezze in gioco (continui/discreti), delle loro relazioni (deterministici/stocastici). Classificazione degli apparati tecnici in analogici e digitali. - Semplice strumentazione di misura.
- Il concetto di modello. Tipologie dei modelli (grafici, algebrici, topologici ecc.). - Apparati per lo studio dei processi fisici.
- Variabili osservabili e controllabili. Modellizzazione dei sistemi ed apparati tecnici mediante lo schema ingresso/uscita.
- Componenti elementari e semplici apparati scelti da diversi campi tecnologici, ed in particolare trasduttori, reti elettriche lineari in continua ed in regime sinusoidale, semplici catene aperte a funzionamento lineare.
- Concetto della funzione di trasferimento; applicazioni nel campo reale ed in quello complesso.
- Semplici automatismi. Esempi:
- lavastoviglie, distributori, lavatrici;
- sistemi di allarme domestici;
- controlli di livello idrico;
- regolatori di flusso, di temperatura ecc.
- Risposta di un sistema ai segnali canonici nel dominio del tempo.
- Linguaggio di programmazione di alto livello e programmi applicativi per il calcolo, la grafica e la simulazione.
- Richiami sui principi di numerazione e sui campioni di misura.
Quarto Anno [ 4 (2) ore ]
TEMI
ESEMPI DI APPLICAZIONI E MEZZI
Informatica
- Struttura funzionale di un sistema operativo. - Un sistema operativo.
- Utilizzazione delle interruzioni per la gestione delle periferiche.
Sistemi analogici
- Sistemi a catena aperta e problemi di adattamento.
- Componenti ed apparati prevalentemente elettrici ed elettronici. Esempi:
- segnalazioni di guasti;
- sistemi di allarme;
- catene elettromeccaniche senza feedback;
- catene di amplificazione ed elaborazione
analogica;
- catene analogiche di telemisure.
- Sistemi deterministici del primo, del secondo ordine e di ordine superiore. - Strumentazione di misura.
- Sistemi non lineari e loro risolubilità con tecniche simulative.
- Programmi applicativi per il calcolo, la simulazione, la rappresentazione grafica.
Sistemi digitali
- Elementi di teoria degli automi e sistemi a stati finiti. Automi combinatori,sequenziali e programmabili.
- Scheda CPU, collegamenti con la memoria, organi di I/O, software di base (supervisore, caricatore, assembler).
- Architettura di sistemi programmabili e loro programmazione mediante linguaggio macchina o simbolico.
- Interfacce I/O parallele programmabili.
- Trasferimento dati e relativi problemi di priorità.
- Dispositivi di interfaccia al canale di trasmissione.
- Trasferimento dati di tipo seriale e parallelo a breve distanza.
- Semplici apparati per sperimentare la trasmissione dati a breve distanza.
Quinto Anno [ 6 (3) ore ]
TEMI
ESEMPI DI APPLICAZIONI E MEZZI
Sistemi di controllo analogici
- Sistemi ad anello aperto e ad anello chiuso.
- Semplici apparati regolatori e servomeccanismi.
Esempi:
- sistemi di controllo di varie grandezze fisiche: flusso, temperatura, velocità ecc.;
- reti correttrici;
- dispositivi elettromeccanici nelle apparecchiature elettroniche: drive di nastri e dischi, stampanti, controllo di posizione di antenne ecc.;
- Reazione positiva e negativa.
- Documentazione tecnica e descrittiva relativa a sistemi di controllo analogico.
- Stabilità e criteri relativi.
- Programmi applicativi per il calcolo, la simulazione e la rappresentazione grafica.
- Compensazione.Elementi di ottimizzazione dei sistemi.
Sistemi di controllo digitali
- Archittettura di sistemi di controllo a microprocessore dedicati.
- Semplici sistemi di controllo a microprocessore o basati su calcolatore. Esempi:
- sistemi di controllo di varie grandezze fisiche: flusso, temperatura, velocità ecc.;
- sistemi di allarme ed antifurto industriali;
- controllo impianti semaforici.
- Connessioni multipunto e dispositivi terminali.
- Documentazione tecnica e descrittiva relativa a sistemi di controllo digitale.
- Sistemi di controllo basati sui calcolatori.
- Telecontrolli e teleprocessori.
Sistemi automatici di misura
- Il problema dell'acquisizione dei dati da un processo fisico o tecnologico.
- Semplici sistemi digitali e programmabili di acquisizione dati. Esempi:
- sistemi diagnostici del funzionamento di macchine e impianti;
- sistemi automatici di analisi chimica;
- sistemi di monitoraggio di impianti;
- sistemi clinici di monitoraggio.
- Catene di misura digitali: trasduzione, digitalizzazione, codifica e trasmissione.
- Documentazione tecnica e descrittiva relativa ai sistemi di misura.
- Problemi di filtraggio.
- Architettura di un sistema di acquisizione automatica di dati.
Durante lo svolgimento del corso lo studente deve acquisire:
1. capacità di dimensionare sottosistemi elettronici e di produrre la documentazione relativa;
2. conoscenza delle funzioni di elaborazione e generazione dei segnali, dei dispositivi che le realizzano e capacità di utilizzarli;
3. padronanza nell'uso della strumentazione, nelle tecniche di misura adottate e nella motivazione delle eventuali procedure normalizzate;
4. capacità di leggere e utilizzare i dati tecnici associati ai componenti;
5. conoscenza dell'offerta del mercato della componentistica (in generale e nella realtà locale).