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: 2023-2024
Anno regolamentoAnno regolamento: 2021-2022
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: B - Caratterizzante
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 dynamic systems
Il corso è organizzato in lezioni teoriche (46 ore), esercitazioni in aula (20 ore) e in laboratorio (6 ore). 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 into 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 e controllo di sistemi di produzione automatizzati intesi come sistemi ad
eventi discreti (DES),ovvero sistemi la cui dinamica è guidata dagli eventi. Tali conoscenze, complementano e completano le nozioni di analisi e controllo di sistemi a dinamica temporale; in ogni sistema di controllo industriale vi sono entrambi questi aspetti del controllo anche se la loro importanza relativa è molto variabile in dipendenza dei differenti contesti produttivi ed è importante conoscerli entrambi.
Inoltre nel corso verranno fornite nozioni sui controllori logici (PLC) e sui principali metodi di programmazione che permetteranno di sperimentare in pratica l’implementazione di logiche di controllo ad eventi.
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 ad eventi discreti a partire da 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 progettazione e realizzazione di specifiche funzionalità in un sistema di manifattura in scala. Tali progetti che verranno svolti in laboratorio e saranno organizzati come lavoro di gruppo, permetteranno allo studente di sperimentare in pratica l’implementazione tramite controllori PLC di logiche di controllo ad eventi.
Competenze trasversali.
Le attività di progettazione e realizzazione di un sistema di controllo su di un sistema di manifattura in scala svolte in gruppi e che si concludono con la stesura di una relazione, contribuiscono a raffinare 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 apprendimento in autonomia 3.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. Lo studente acquisirà inoltre la capacità di produrre report tecnici.
Knowledge and Understanding.
The course aims to show students the main elements of an automated industrial production system and provide them with knowledge on the main modeling and control techniques of automated production systems intended as discrete events systems (DES), that is, systems whose dynamics are driven by events. This knowledge complements and completes the notions of analysis and control of time-dynamic systems; in every industrial control system both these control aspects are present and it is important to know them both. Furthermore, the course will provide knowledge on logic controllers (PLC) and on the main programming methods that will allow students to experiment in practice the implementation of event control logics.
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
In order to verify the knowledge learned, the student is required to be able to solve modeling problems of discrete event systems starting from operating specifications. The student should be able to highlight, documenting and justifying them, any design choices made, especially when the project specifications leave room for multiple interpretations. In addition, it is required to apply the knowledge learned for the design and implementation of specific functionalities in a scale manufacturing system. Such projects will be carried out in the laboratory and will be organized as group work; they will allow the student to experience in practice the implementation of event control logics through PLC controllers.
Transversal Skills.
The activities of design and implementation of a control system on a lab-scale production line to be carried out in groups which end
with the drafting of a report, contribute to refining a series of professional skills, such as: 1. the ability to deal with the design and
implementation of industrial automation systems in a critical and proactive way; 2. the ability to learn autonomously; 3.la ability to
organize work into sub-tasks and the coordination of individual activities, working in a team with other elements involved in solving the
problem. 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 deterministici e non-deterministici. Linguaggi rappresentati dagli automi. Proprietà e operazioni degli automi. Esempi di modellizzazione di sistemi di produzione. Automi equivalenti. Riconoscitore canonico, automa minimo. Osservatore di un automa non deterministico. Eventi non controllabili e/o non osservabili: definizione 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 modellizzazione 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 teoriche:
Esercitazione su modellazione ad eventi discreti. Discussione in aula delle soluzioni. Risoluzione esercizi verifica proprietà di Automi e Reti di Petri
Laboratorio:
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 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 valutazione 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 valutazione dell'apprendimento mediante l'attività di pratica in laboratorio ha lo scopo di far confrontare lo studente con problematiche che emergono dall'implementazione su sistemi reali.
La valutazione dell'apprendimento tiene conto dei risultati delle prove di verifica 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.
Viene attribuito un voto in trentesimi, con eventuale lode. Il voto minimo per il superamento dell’esame è 18/30.
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.
Learning evaluation by written test has the purpose of verifying the
ability of modeling discrete event systems and verify the capability of
using the analysis and synthesis tools for such systems. The written test
will be assigned a time limit. The written test is in preparation for the
oral exam. Learning evaluation through the oral test is designed to test
comprehension of the topics covered in the course deepening both the
theoretical aspects and the practical applications. Learning evaluation
through the practical laboratory activity is intended to test the student
with problems that arise from the implementation on real systems.
Learning Measurement Criteria.
The evaluation of the exams is expressed in thirtieths, which means in a
scale from 1 up to 30 (the best score), with the possibility of
distinction/honor “cum laude”. The exam is passed with a minimum
grade of 18 out of 30.
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.
https://learn.univpm.it
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.
https://learn.univpm.it/
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
no
no
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2023-2024
Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
Tel (+39) 071.220.1, Fax (+39) 071.220.2324
P.I. 00382520427