Maria Cristina Baldazzi
PERCORSO FORMATIVO
► CONTENUTI ARGOMENTI CONTENUTI 1- Controlli Automatici 2- Controllo Statico e dinamico 3- Controllori PID
Caratteristiche generali dei sistemi di controllo: sistema sotto controllo, variabili di controllo e controllate, disturbi,
modellazione e controllo. Controllo ad anello aperto e chiuso: politica di controllo, obiettivi di controllo ad anello chiuso, trasduttore ed attuatore.
Basi matematiche : blocchi integratore e derivatore; integrale e blocco integratore, derivata e blocco derivatore, tipologie di controllo.
Controllo Statico: precisione statica e analisi quantitativa. Effetto della retroazione sui disturbi: disturbi agenti sulla linea di andata a valle e a monte della G(s), disturbi agenti sulla linea di retroazione. Controllo dinamico.
Controlli P,I,D : regolatore proporzionale, regolatore integrale, regolatore derivativo, controllo proporzionale, controllo integrale, controllo derivativo, controllori PID. Analisi e progetto dei PID : funzione di trasferimento di un PID, comportamento statico, comportamento dinamico, procedura di Ziegler Nichols.
ISTITUTO D’ISTRUZIONE SUPERIORE “FRANCESCO ALBERGHETTI” 42 4- Controllo ON-OFF 5- Il problema della stabilità 6-Stabilizzazione dei sistemi 7-Dimensionamento di reti Correttrici 8- Microcontrollori e controllori logici programmabili (PLC) 9- Attività ed
Controllo ON-OFF: logica di funzionamento, caratteristica del processo.
Grado di stabilità di un sistema: Analisi visiva, Analisi Grafica. Funzione di trasferimento e stabilità : risposte al disturbo, effetto dei poli.
Criterio di Bode: condizioni di stabilità e instabilità in retroazione, criterio di Bode, reti correttrici. Metodi di stabilizzazione: stabilizzazione mediante riduzione del guadagno di anello,
stabilizzazione mediante spostamento a destra di un polo ( rete anticipatrice), stabilizzazione mediante spostamento a sinistra di un polo ( rete ritardatrice).
Reti Correttrici: rete ritardatrice, rete anticipatrice. Progetto analitico di reti correttrici: progetto analitico di rete
ritardatrice, progetto analitico di rete anticipatrice.
Concetti introduttivi su microcontrollori e PLC: architettura interna, memorie.
Cenni: linguaggi di programmazione per il PLC.
Programmazione PLC Logo!
Siemens ( Logo Soft Comfort) e PLC S7 1200 Siemens (Tia Portal – Step 7) con linguaggio FBD (Blocchi Funzione) e KOP (Ladder) : Uso di Ingressi ed uscite digitali, Ingressi analogici, uso Merker interni, Temporizzatori TON,
Temporizzatori TOF, Contatori CTU e CTUD, Generatore asincrono per lampeggio (Logo) e uso Merker di Clock (tia portal).
Programmazione Sistemi Start and Stop con autoritenuta e SET/RESET
Programmazione partenza temporizzata di motori
Programmazione e controllo conveyor forward/reverse con fotocellule,
conteggio pezzi e stop
Programmazione livello tank con ingressi digitali (Galleggianti) Programma Avviamento stella triangolo temporizzato con PLC
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Esercitazioni di Laboratorio
Siemens S7 1200 progr. ladder KOP
Programma Cancello automatico con fotocellule di sicurezza e lampeggiante con PLC Siemens S7 1200 progr. Ladder KOP. Programma frenatura DC per asincrono trifase (Ladder) Programmazione Tank (Serbatoio) con ingressi digitali (Galleggianti)
Programmazione e gestione Ingressi Analogici (0-10V) per S7 1200 (NormX e ScaleX)
Programmazione e gestione Ingressi Analogici per Logo! (AI 0-10V e Special Function di soglia)
Programma livello liquidi Tank con Input Analogico (Sensore di livello)
Programma Forno con Input Analogico (Sensore di Temperatura)
Programma con Bilancia/Ril. Peso Input Analogico (Cella di Carico)
Programma gestione scarico tramoggia con Elettrovalvola 5/2 e cilindro a doppio effetto
► METODI
Lezioni frontali, esercitazioni in classe, discussioni, lavori di gruppo durante la didattica frontale.
Nel periodo della DAD : lezioni sincrone, video lezioni su hangouts Meet, lezioni asincrone: materiali, file, schemi e compiti su Classroom, video lezioni registrate. ► MEZZI
Libro di testo, appunti forniti dal docente, software di simulazione di circuiti elettrici-elettronici, ambiente di sviluppo integrato , strumenti e dispositivi di laboratorio, vari applicativi di g-suite.
VALUTAZIONE
► CRITERI
Le valutazioni parziali sono riferite alle conoscenze acquisite dei singoli moduli mentre quella finale misura la capacità conseguita dall'allievo di utilizzare ed esprimere le capacità acquisite nella totalità del programma .
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Nel complesso per la valutazione si è considerato il raggiungimento degli obiettivi programmati, i progressi fatti rispetto alla situazione di partenza, l’impegno e la partecipazione dimostrati.
► STRUMENTI
Le verifiche, sono state effettuate mediante esercitazioni scritte basate su esercizi, interrogazioni orali su dimostrazioni teoriche degli argomenti trattati, relazioni scritto-pratiche eseguite durante le prove di laboratorio. Le verifiche orali sono state utilizzate anche per valutare il coinvolgimento e l’effettiva padronanza dell’argomento. Nelle esercitazioni pratiche gli allievi sono stati divisi anche in gruppi .
► REQUISITI PER UNA VALUTAZIONE DI SUFFICIENZA
Per gli obiettivi minimi si fa riferimento ai contenuti e conoscenze degli obiettivi
disciplinari : Caratteristiche generali dei sistemi di controllo; Controllo ad anello aperto e chiuso; Basi matematiche : blocchi integratore ed derivatore; integrale e blocco integratore, derivata e blocco derivatore; Controllo Statico; Effetto della retroazione sui disturbi; Controllo dinamico; Controlli P,I,D e controllori PID; Analisi e progetto dei PID ; Controllo ON-OFF; Grado di stabilità di un sistema; Funzione di trasferimento e stabilità ; condizioni di stabilità e instabilità in retroazione , criterio di Bode, reti correttrici. Metodi di stabilizzazione; Concetti introduttivi su microcontrollori e PLC; Linguaggi di programmazione per il PLC; Programmazione PLC Logo! Siemens ( Logo Soft Comfort) e PLC S7 1200 Siemens (Tia Portal – Step 7) con linguaggio FBD (Blocchi Funzione) e KOP (Ladder) : Uso di Ingressi ed uscite digitali, Ingressi
analogici, uso Merker interni, Temporizzatori TON, Temporizzatori TOF, Contatori CTU e CTUD, Generatore asincrono per lampeggio (Logo) e uso Merker di Clock (tia portal).
In particolare conoscenza delle relazioni e concetti fondamentali; capacità di impostare la soluzione di un problema in modo corretto.
► OBIETTIVI RAGGIUNTI
Conoscenze: Conoscere l'architettura di un sistema di controllo, i suoi elementi
costitutivi e i segnali coinvolti. Calcolare l'errore di regolazione e gli effetti dei disturbi a regime. Conoscere un sistema controllato da P.I.D., conoscere un controllo ON-OFF. Comprendere il concetto di stabilità. Conoscere le caratteristiche dei linguaggi di programmazione grafici e letterali secondo la CEI-EN 61131; saper utilizzare le istruzioni di programmazione avanzata di un PLC;
Capacità: analizzare , rappresentare, calcolare l'errore di regolazione e gli effetti dei
disturbi a regime. Analizzare un sistema controllato da P.I.D. Analizzare un controllo ON-OFF .Valutare le condizioni di stabilità nella fase progettuale.
Capacità di dimensionare reti correttrici. Analizzare un sistema controllato da P.I.D. Distinguere le diverse funzionalità tra microcontrollori e PLC. Saper utilizzare le istruzioni di programmazione avanzata di un PLC; conoscere software applicativi, saper progettare impianti automatici in logica programmabile.
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Competenze: individuare gli effetti dei disturbi a regime. Sperimentare un sistema
controllato da P.I.D. e saperne condurre il progetto statico. Capacità di dimensionare reti correttrici. Capacità di individuare e correggere le condizioni di stabilità nella fase
progettuale. Saper progettare impianti automatici in logica programmabile con istruzioni avanzate; confezionare l'eventuale programma, eseguire il cablaggio degli I/O, verificare il corretto funzionamento dell'applicazione.
Questi obiettivi allo stato attuale sono stati conseguiti in modo diversificato: alcuni allievi hanno ottenuto una discreta preparazione per l'impegno e le capacità individuali; i restanti presentano lacune dovute alla individuale discontinuità
nell’impegno scolastico (sia in classe, sia nelle successive attività svolte nella didattica a distanza)
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