Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
Silvia Maria ZANOLI
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea - [IT04] INGEGNERIA INFORMATICA E DELL'AUTOMAZIONE First Cycle Degree (3 years) - [IT04] COMPUTER AND AUTOMATION ENGINEERING
Dipartimento: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'InformazioneDepartment: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'Informazione
Anno di corsoDegree programme year : 3 - Primo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2017-2018
Anno regolamentoAnno regolamento: 2015-2016
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: C - Affine/Integrativa
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-INF/04 - AUTOMATICA
Italiano
Italian
elementi di algebra lineare, elementi di algebra delle matrici, nozioni di sistemi dinamici
Basic concepts of linear algebra, rudiments of matrix theory,basic concepts of dinamiccal systems
Il corso è organizzato in lezioni teoriche, esercitazioni in aula e in laboratorio. Inoltre, quando possibile è prevista una visita ad una azienda manifatturiera ad integrazione delle lezioni teoriche sui sistemi di produzione industriale automatizzati.
The course is organized in theoretical lessons, classroom and laboratory exercises. When possible, a visit to a manufacturing company is planned to integrate theoretical lessons on automated industrial production systems.
L’insegnamento ha la finalità di illustrare agli studenti gli elementi principali di un sistema produzione industriale automatizzata e fornire loro le conoscenze sulle principali tecniche di modellizzazione, simulazione e controllo di sistemi di produzione automatizzati intesi come sistemi ad eventi discreti (DES). Ciò che il corso si prefigge è di far conoscere ed insegnare a trattare questi "nuovi" problemi di modellazione e controllo, la cui dinamica non è caratterizzata dal fluire del tempo ma dall’accadimento di eventi (discreti). Inoltre, nel corso, per poter tradurre in pratica le soluzioni di controllo ad eventi trovate, lo studente dovrà familiarizzare con i dispositivi tipicamente usati allo scopo (i controllori logici, o PLC) e con il loro uso.
Capacità di applicare conoscenze e comprensione.
Al fine di verificare le conoscenze apprese allo studente è richiesto di saper affrontare il problema della modellazione di un sistema a partire da assegnate specifiche di funzionamento. Lo studente dovrà saper evidenziare, documentandole e giustificandole, eventuali scelte progettuali fatte, in particolar modo quando le specifiche di progetto lascino adito a più interpretazioni. Inoltre, è richiesto di applicare le conoscenze apprese, per la realizzazione di specifiche funzionalità in un sistema di manifattura in scala. Tali capacità si estrinsecheranno attraverso una serie di abilità professionalizzanti, quali: 1. la capacità di affrontare in maniera critica e propositiva la realizzazione di sistemi di automazione industriale; 2. la capacità di organizzare un lavoro in sotto-attività ed di coordinamento delle singole attività, lavorando in team con altri elementi coinvolti alla risoluzione del problema.
Competenze trasversali.
Le attività di progettazione e realizzazione di un sistema di controllo su di un sistema di manifattura in scala che verranno svolte in gruppi e che si concluderanno con la stesura di una relazione, contribuiranno a migliorare sia il grado di autonomia di giudizio in generale, sia la capacità comunicativa che deriva anche dal lavoro in gruppo e dalla la redazione di relazioni tecniche. Lo studente acquisirà inoltre la capacità di apprendimento in autonomia e di trarre conclusioni.
Knowledge and Understanding.
The purpose of the course is to teach students the main elements of an automated industrial production system and to provide them with knowledge on the main techniques for modeling, simulating and controlling automated systems intended as discrete events (DES) systems. What the course seeks is to teach these "new" modeling and control problems, whose dynamics are not characterized by time evolution but by (discrete) events. In addition, in order to be able to translate the (locigal) control solutions into practice, the student will have to familiarize themselves with the devices typically used for the purpose (logical controllers, or PLCs) and their use.
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
In order to verify the topics learned, the student is required to address the problem of modeling of a system starting from the description of its functional properties. The student will be required to apply the learned knowledge on the realization of specific control functions in a lab-scale production line. These capabilities will by trained through a series of vocational skills, such as: 1. the ability to approach the implementation of industrial automation systems with a critical and proactive methodology; 2. the ability to organize the work into subtasks and the coordination of individual activities, working in a team with other elements involved in the common problem resolution.
Transversal Skills.
The activities of design and implementation of a control system on a lab-scale production line to be carried out in groups and which will end with the drafting of a report, will help improve the degree of independence of judgment in general, together with the ability of communication which derives from group activities; in addition the student’s learner autonomy and his/her capability of drawing conclusions will be stimulated; finally, the student will improve his/he skill on writing of technical reports.
Il corso è organizzato in lezioni teoriche, esercitazioni in aula e in laboratorio. Inoltre, quando possibile è prevista una visita ad una azienda manifatturiera ad integrazione delle lezioni teoriche sui sistemi di produzione industriale automatizzati.
Contenuti lezioni frontali:
Parte prima: Introduzione all'automazione Industriale.
Concetti generali della produzione industriale: sistemi di automazione della produzione e loro classificazione. Automazione delle produzioni di processo e automazione delle produzioni manifatturiere. Flessibilità dei sistemi manifatturieri: elementi generali. Principali indici di prestazione. Attrezzature di produzione. PLC. Sistemi DCS.
Parte seconda: modellazione e controllo di DES.
Classificazione di sistemi dinamici. Definizione di sistemi ad eventi discreti (DES) e loro utilizzo per modellizzare processi produttivi. Importanza ingegneristica di sistemi ad eventi discreti e significato di controllo di tali sistemi. Sistemi ad eventi discreti e linguaggi. Operazioni sui linguaggi.
Elementi introduttivi su Automi e Reti di Petri quale formalismi di rappresentazione di DES. Automi deteministici e nondeterministici. Linguaggi rappresentati dagli automi. Proprietà e operazioni degli automi. Esempi di modellizazione di sistemi di produzione. Automi equivalenti. Riconoscitore canonico, automa minimo. Osservatore di un automa non deterministico. Eventi non controllabili e/o non osservabili: def. Osservatore di un automa con eventi non osservabili.
Elementi introduttivi delle Reti di Petri (RP). Definizione formale di RP. Classificazione delle RP. Definizione di invarianti posto e invarianti transizione, sifoni e trappole. Proprietà delle RP. Proprietà e teoremi della sottoclasse grafi ad eventi. Modellazione di tipici componenti dei sistemi manifatturieri. Esempi di modellizazione di sistemi di produzione. Analisi di sistemi di produzione ciclici. Sintesi del supervisore tramite Reti di Petri. Introduzione concetti di controllabilità e osservabilità delle transizioni e estensione delle tecniche di supervisione a sistemi non controllabili e/o non osservabili.
Introduzione ai PLC (Programmable Logic Controller) e ai principali linguaggi di programmazione
Contenuti esercitazioni di laboratorio:
Esercitazione su modellazione ad eventi discreti. Discussione in aula. Programmazione PLC tramite linguaggi LADDER e SFC. Sviluppo di logiche di controllo su impianto di produzione in scala.
Part A: Introduction to Industrial Automation. Concepts of production systems and production processes. Automation production systems and their classification. Production equipment. Process and manufacturing productions automation. Flexibility of the manufacturing systems: general elements. Principal performance indexes. DCS systems
Part B: Modeling and control of Discrete Events Systems (DES). Discrete Events Systems (DES) concepts review; their use in modeling production processes. Importance of DES for engineers and relevant features of control of such systems. Basics on automata and Petri Nets as DES modeling formalisms. Fundamental properties, elementary operations and compositions of automata. Fundamental properties of the Petri nets. Place and Transition-invariant. Modeling of typical elements of the manufacturing systems. Examples of production systems models . Analysis of cyclic production systems. Supervisory Control of DES using Petri Nets. Uncontrollability and unobservability concepts. Extention of the supervisory control methods to the uncontrollable or unobservable case. LADDER and SFC languages for PLC programing and their application for the development of control logics to be applied on a scaled manufacturing plant.
La valutazione del livello di apprendimento degli studenti avviene tramite due prove volte a valutare le competenze teoriche (una prova scritta ed una prova orale) ed una prova pratica di progettazione e realizzazione di un sistema di controllo su di un sistema di manifattura in scala volta a verificare la capacità di applicare le nozioni apprese.
E' prevista la possibilità di effettuare la prova scritta in due prove parziali suddividendo gli argomenti del corso.
La prova scritta è propedeutica alla prova orale. La prova orale deve essere sostenuta nello stesso appello della prova scritta. Nel caso di esito negativo per la prova orale, lo studente deve ripetere anche la prova scritta.
Criteri di valutazione dell'apprendimento.
La valutazione dell'apprendimento tiene conto dei risultati delle prove di verifica/misurazione dell'apprendimento, delle competenze teorico/pratiche acquisite e della capacità di recuperare eventuali lacune emerse dai risultati delle prove di verifica.
Criteri di misurazione dell'apprendimento.
La misura dell'apprendimento mediante prova scritta ha lo scopo di verificare la capacità di modellazione di sistemi ad eventi discreti ed utilizzo degli strumenti di analisi e di sintesi di tali sistemi. Alla prova scritta sarà assegnato un tempo limite. La prova scritta è propedeutica alla prova orale. La misura dell'apprendimento mediante prova orale ha lo scopo di verificare la comprensione degli argomenti trattati nel corso approfondendone sia gli aspetti teorici sia le applicazioni pratiche. La misura dell'apprendimento mediante l'attività di progettazione ha lo scopo di far confrontare lo studente con problematiche che emergono dall'implementazione su sistemi reali. Le prove sono valutate in trentesimi.
Criteri di attribuzione del voto finale.
Al fine del superamento dell'esame con votazione minima, pari a diciotto, lo studente deve possedere una sufficiente conoscenza di tutti gli argomenti del corso. Ulteriore punteggio sarà attribuito dimostrando una conoscenza approfondita dei contenuti del corso nell'ambito delle prova scritta e di quella orale e buona autonomia nell'impostare e risolvere i problemi proposti. La lode è riservata agli studenti che, avendo svolto tutte le prove in modo corretto e completo, abbiano dimostrato una particolare brillantezza nella esposizione orale e nella redazione degli elaborati scritti e nell'attività di progettazione.
Learning Evaluation Methods.
The assessment of student learning consists of two tests to evaluate the theoretical skills (written test and oral test) and a practical test of the design and implementation of a control system on a time scale manufacturing system aiming at verifying the ability to apply the concepts learned.
It 's possible to take the written test in two partial tests by dividing the topics of the course.
The written test is in preparation for the oral exam. The oral examination must be supported in the same examination session of the written test. In case of failure of the oral exam, the student must also repeat the written test.
Learning Evaluation Criteria.
The evaluation the learning takes into account the results of verification tests / learning measurements and skills acquired and the ability to overcome any deficiency encountered by the results of the tests.
Learning Measurement Criteria.
The measure of the learning by means of written test is intended to test the modeling ability of discrete event systems and verify the capability of using of the analysis and synthesis tools for such systems. To perform the written test a time limit is given. The written test is in preparation for the oral exam. The measure the learning through oral test is designed to test comprehension of the topics covered in the course deepening both the theoretical aspects and the practical applications. The measurement of learning by the design activity is intended to test the student with problems that arise from the implementation on real systems.
Final Mark Allocation Criteria.
In order to pass the exam with the minimum score,equal to eighteen, the student must have sufficient knowledge of all the topics of the course. Additional points will be awarded by demonstrating in-depth knowledge of the content of the course in the written and oral tests together with good autonomy in setting and solving proposed problems. The "lode" is given to students who, having done all the tests correctly and completetly, have demonstrated a particular brilliance in the oral and in the preparation of written assignments and in the design activity.
Dispense del corso a cura del docente
Per approfondimenti si consigliano i seguenti testi :
Proth Xie, “Petri Nets: a tool for Design and Management of Manufacturing Systems”, Wiley
Moody J.O., Antsaklis P. J., Supervisory Control of Discrete Event Systems Using Petri Nets Kluwer Academic Publishers
GianAntonio Magnani. Tecnologie dei sistemi di Controllo, Mc Graw Hill
Cassandras- La Fortune, “Introduction to Discrete Event Systems” Kluwer Academic Publishers
L. Ferrarini “Automazione Industriale: controllo logico con reti di Petri”. Pitagora Editrice – Bologna
Angela Di Febbraro, Alessandro Giua Sistemi ad eventi discreti, Mc Graw Hill
Lecture notes.
For further readings the following texts are recommended:
Proth Xie, “Petri Nets: a tool for Design and Management of Manufacturing Systems”, Wiley
Moody J.O., Antsaklis P. J., Supervisory Control of Discrete Event Systems Using Petri Nets Kluwer Academic Publishers
GianAntonio Magnani. Tecnologie dei sistemi di Controllo, Mc Graw Hill
Cassandras- La Fortune, “Introduction to Discrete Event Systems” Kluwer Academic Publishers
L. Ferrarini “Automazione Industriale: controllo logico con reti di Petri”. Pitagora Editrice – Bologna
Angela Di Febbraro, Alessandro Giua Sistemi ad eventi discreti, Mc Graw Hill
https://lms.univpm.it/course/view.php?id=786
https://lms.univpm.it/course/view.php?id=786
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2017-2018
Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
Tel (+39) 071.220.1, Fax (+39) 071.220.2324
P.I. 00382520427