Tecnologie di Campo nell Automazione Industriale

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1 Tecnologie di Campo nell Automazione Industriale Reti per l Automazione Stefano Panzieri Lan e Bus di Campo - 1 Stefano Panzieri

2 Al livello più basso Misura e acquisizione delle grandezze di interesse Sensori Elettronica di condizionamento dei segnali Conversione analogico/digitale Elaborazione (real-time) delle strategie di automazione Sistemi embedded (dedicati) Algoritmi di controllo Software di controllo, segnalazione, diagnostica Attuazione dei comandi Azionamenti Stefano Panzieri Lan e Bus di Campo - 2

3 Architettura tradizionale di una isola di lavorazione Attuatore Sensore Sensore Attuatore Sensore Svantaggi: Caratteristiche Architettura centralizzata Collegamenti punto-punto Elevato numero di collegamenti Cablaggio costoso Lavori di stesura e protezione fili piuttosto onerosi Vantaggi: Sistema affidabile e collaudato Disponibilità di tutte le tipologie di strumentazione sul mercato Stefano Panzieri Lan e Bus di Campo - 3

4 Architettura a Bus di Campo Caratteristiche Architettura a bus Trasmissione digitale dei segnali Strumenti intelligenti Attuatore Svantaggi FIELDBUS Sensore Sensore Attuatore Sensore Problemi di interoperabilità Vantaggi Difficoltà di applicazione in aree pericolose Sconvolgimento delle fasi di progettazione Risparmio sui costi di cablaggio e installazione Facilità di aggiunta o rimozione di dispositivi Riduzione degli errori d installazione Condivisione delle risorse Tolleranza ai guasti Flessibilità Stefano Panzieri Lan e Bus di Campo - 4

5 Modello Funzionale ISA-95 (2000) Level 4 Level 3 Business Logistics Plant Production Scheduling, Shipping, Receiving, Inventory, etc Manufacturing Operations Management Dispatching, Detailed Production Scheduling, Production Tracking,... Livello 4: business planning and logistics. Qui si trovano attività come la schdulazione della produzione Level 3 è il livello del manufacturing operations and control del production dispatching, del detailed production scheduling, e del reliability assurance Level 2 Level 1 Level 0 Batch Production Control Continuous Production Control The production processes Discrete Production Control Stefano Panzieri Lan e Bus di Campo - 5 I Livelli 4 e 3 sono gli stessi indipendentemente dal tipo di industria I Livelli 2, 1, e 0 differiscono a secondo del tipo di industria (batch, continuous, and discrete)

6 Topologia IT Level 4 ERP, APO, Gestione Stabilimento Logistics Systems Business Process Information Network Level 3 MES, LIMS, WMS, CMM Systems Supervisione integrata Operations Information Network Level 2 HMI, SCADA, Batch Systems Automation Network PLC, DCS, Packaged Systems Supervisione cella Level 1 Discrete & Process Device Communication Networks Stefano Panzieri Lan e Bus di Campo - 6 I/O, Devices, Sensors Sistemi di controllo

7 Reti per il campo (bus di campo, fieldbus) (Livello 3) (Livello 2) bus di sensori (Livello 1) Stefano Panzieri Lan e Bus di Campo - 7

8 Bus di Sensori (Livello 1) Solo i primi due livelli OSI Riduzione del cablaggio Messaggi molto brevi (pochi byte) Sensori non intelligenti connessi con dei multiplexer e.g., senza autodiagnostica Stefano Panzieri Lan e Bus di Campo - 8

9 Bus di Dispositivi (Livello 1) Messaggi di lunghezza fino a byte Livelli OSI 1, 2 ed il 7 (applicazione) Dispositivi tradizionali con adattatori di rete intelligenti alle volte basati su microprocessore Spesso con diagnostica Stefano Panzieri Lan e Bus di Campo - 9

10 Bus di Processo (Livello 2) Scambi di blocchi di byte (fino ad un migliaio) Livelli 1,2,7 ed 8 (utente) I dispositivi contengono algoritmi intelligenti per Autodiagnostica Autoconfigurazione Esecuzione di semplici algoritmi di controllo (PID) Stefano Panzieri Lan e Bus di Campo - 10

11 Stefano Panzieri Lan e Bus di Campo - 11