VENTURINI FRANCESCO.

Transcript

1 C U R R I C U L U M V I T A E E T S T U D I O R U M INFORMAZIONI PERSONALI NOME VENTURINI FRANCESCO TELEFONO venturin@ing.unibs.it MADRELINGUA ALTRE LINGUE Italiano Inglese Tedesco INCARICO ATTUALE Funzionario dell area tecnico scientifica categoria D5. CURRICULUM STUDIORUM 1982 Diploma di perito industriale presso l I.T.I.S. Benedetto Castelli di Brescia. Specializzazione ELETTROTECNICA Diploma di abilitazione all esercizio della libera professione di perito industriale, specializzazione ELETTROTECNICA Laurea di Dottore Magistrale in Ingegneria Elettronica, conseguita presso l Università degli Studi di Brescia 2005 Esame di Stato per l abilitazione all esercizio della professione di ingegnere 2009 Titolo di Dottore di Ricerca in Strumentazione Elettronica presso il Dipartimento di Elettronica per l Automazione dell Università degli Studi di Brescia Pagina 1 - Curriculum Vitae e Studiorum di

2 PARTECIPAZIONE AD ATTIVITÀ DI FORMAZIONE E CONGRESSI CONGRESSI INTERNAZIONALI Congresso Internazionale ETFA 2006, IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation, settembre Praga, presentazione orale [C1]. Congresso Internazionale INDIN 2007, IEEE International Conference on Industrial Informatics, luglio 2007 Vienna - Austria, presentazione orale [C2]. Congresso Internazionale ETFA 2008, IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation, settembre 2008 Amburgo - Germania, presentazione orale [C4]. CONGRESSI NAZIONALI V Congresso Nazionale GMEE a Portici (NA) dal 3 al 8 Luglio Congresso annuale del Gruppo di Coordinamento CNR Misure Elettriche ed Elettroniche dal 16 al 18 settembre ALTRE ATTIVITÀ DI FORMAZIONE Corso Certified PROFIBUS Engineer. Corso di tedesco presso l istituto ifa di Stoccarda equivalente al certificato del Goethe- Institut DEUTSCH ALS FREMDSPRACHE. Corso base HP64000 organizzato da Hewlett-Packard Italia. Corso VAX/VMS SYSTEM MANAGER organizzato da Digital Equipment. Corso WINDOWS NT AMMINISTRATORE DI RETE organizzato da Cinema. Corso MultiMEMS MPW Design Introduction Course. Corso ELEMENTI XML PER TRATTARE E PRESENTARE DATI organizzato dal Cilea. Corso REAL-TIME ETHERNET PER APPLICAZIONI INDUSTRIALI organizzato da INN.TEC Seminario Automazione Industriale e Robotica: realtà e prospettive internazionali e locali presso la Facoltà di Ingegneria di Brescia Corso FUNDAMENTALS OF FPGA DESIGN organizzato da Xilinx Corso FSE dal titolo CORSO DI ALTA FORMAZIONE NELL AMBITO DI DOTTORATI AFFERENTI AL SETTORE DELL INGEGNERIA DELL INFORMAZIONE tenuto dal 14/11/2007 al 07/03/2008 presso Dipartimento Di Elettronica per l Automazione - Facoltà di Ingegneria - Università di Brescia. Corso VHDL tenuto dal 08 aprile 2008 al 10 aprile 2008 presso la Facoltà di Ingegneria dell Università di Brescia. Corso INTRODUZIONE ALLA PROGRAMMAZIONE PROCEDURALE IN C++ organizzato dal Cilea. Corso INTRODUZIONE ALLA PROGRAMMAZIONE ORIENTATA AGLI OGGETTI IN C++ organizzato dal Cilea. Pagina 2 - Curriculum Vitae e Studiorum di

3 ATTIVITÀ DIDATTICA Dal 1983 ha svolto attività didattica presso il Laboratorio di Elettronica della Facoltà di Ingegneria dell Università di Brescia. Di seguito sono elencate cronologicamente le principali attività didattiche svolte Assistenza alle esercitazioni di laboratorio e allo svolgimento di tesi sperimentali dei corsi di Elettronica Applicata, Strumentazione Elettronica, Misure Elettriche e Elettronica Industriale Assistenza ai laureandi durante il loro lavoro di tesi. Istruzione ai laureandi sull uso delle apparecchiature di laboratorio, e sulla programmazione di microprocessori Assistenza alla docenza per il corso di SISTEMI ELETTRONICI PER L AUTOMAZIONE E PLC (Corso di Laurea in Ingegneria dell Informazione) mediante assistenza alle attività di sperimentazione e di stage in laboratorio E stato correlatore di 6 tesi assistendo i laureandi durante il loro lavoro. Pagina 3 - Curriculum Vitae e Studiorum di

4 ATTIVITÀ SCIENTIFICA OTTIMIZZAZIONE DEL RUMORE IN PREAMPLIFICATORI DI CARICA PER RIVELATORI A MICROSTRISCE ACCELEROMETRO PIEZOELETTRICO A FILM SPESSO CON ELETTRONICA INTEGRATA INTEGRAZIONI DI SENSORI IN AMBITO INDUSTRIALE VALUTAZIONE DI PROTOCOLLI ISOCRONI PER COMUNICAZIONI INDUSTRIALI STIMA DELLE PRESTAZIONI E MODELLI DI RETE ETHERNET REAL-TIME Questa attività di ricerca era inserita in un progetto rivolto allo studio delle particelle contenenti i quark pesanti. L attività si è concentrata sullo sviluppo della parte elettronica di preamplificatori di carica per amplificatori a microstrisce. La determinazione accurata del vertice di decadimento di tali particelle richiede una risoluzione nelle misure di posizione minore od uguale a 5 um. Per ottenere questo grado di precisione sono stati utilizzati rivelatori a microstrisce al silicio, i quali associano alla precisione altre importanti proprietà. Essi infatti sono caratterizzati da un veloce tempo di operazione, che li rende in grado di sopportare «rate» di particelle molto elevati (decine di milioni di particelle al secondo) e dal fatto che la perdita media di energia per unità di percorso delle particelle nel silicio è nettamente superiore rispetto a quella che si ha nei rivelatori a gas: di conseguenza è possibile ottenere segnali sufficientemente grandi anche da rivelatori mollo sottili. l rivelatori a microstrip vengono solitamente usati nel caso d'incidenza del fascio ortogonale al piano della striscia. Il principio operativo su cui tali rivelatori si basano è il seguente: la zona «attiva», ovvero la zona entro la quale al passaggio delle particelle ionizzanti si genera una certa quantità di carica elettrica, viene racchiusa fra una serie di elettrodi a strisce da un lato ed un elettrodo continuo dall'altro. La differenza di potenziale esistente fra questo elettrodo e le strisce crea un campo elettrico che permette di raccogliere la carica sulle strisce, in misura preponderante sulla striscia più vicina al percorso della particella nel rivelatore. L attività di ricerca ha riguardato la realizzazione e la prova in laboratorio di due accelerometri prototipo, costituiti da un sensore piezoelettrico a film spesso integrato con tecnologia ibrida con due diversi amplificatori di carica. Le caratteristiche misurate sono una sensibilità di V/ms-2 per ambedue, una risoluzione di 0.28% e 0.065% FS a seconda dell'amplificatore utilizzato e una banda di frequenza di funzionamento da 0.2 Hz a 8 KHz per uno e 10 KHz per l'altro prototipo. La domanda del mercato dei sensori è prevista in forte crescita per il prossimo decennio, con incrementi annui stimati nell'ordine del 30%. I campi applicativi più interessati sono quello industriale, medicale, dell'automobile, della sicurezza e del controllo ambientale. In questi ambiti, per produzioni di media scala, la tecnologia del film spesso costituisce una tecnica flessibile e a basso costo per la costruzione di sensori, integrati con microcircuiti elettronici ibridi per il condizionamento del segnale. In campo industriale e automobilistico in particolare, nel prossimo futuro sarà necessario poter disporre di trasduttori di accelerazione affidabili, a basso costo e con buone prestazioni. Sono state studiate e sperimentate paste serigrafiche a base di sostanze ferroelettriche che hanno mostrato proprietà piezoelettriche assai adatte per la realizzazione sia di sensori che di attuatori. L'attività di ricerca svolta e descritta nel presente lavoro, utilizzando questo tipo di paste e allo scopo di rispondere alle richieste del mercato sopra citate, ha portato alla realizzazione di trasduttori di accelerazione costituiti da un sensore piezoelettrico e da amplificatore di carica integrati, con tecnologia ibrida, sul medesimo substrato di allumina. Dopo aver studiato le modalità e le caratteristiche sperimentali inerenti la trasmissione dei dati da web-sensor, la ricerca si è concentrata sull organizzazione e la presentazione dei dati con riferimento allo standard IEEE L attività di ricerca si è svolta principalmente nell ambito dei bus di campo industriali. E stato ripreso e approfondito il lavoro di tesi, dal titolo Analisi, sperimentazione e caratterizzazione dinamica di bus di campo isocroni. In questa fase sono state valutate sperimentalmente le prestazioni del protocollo standard PROFIBUS DP V2 a confronto con le prestazioni del nuovo protocollo PROFINET IO RT basato su Ethernet. Inoltre, sono stati sviluppati strumenti per la diagnosi remota da Internet di bus di campo, sia in collaborazione con aziende per lo sviluppo di prodotti innovativi, sia per la realizzazione di strumenti di laboratorio a supporto della ricerca. L attività di ricerca è rivolta all analisi delle prestazioni di sistemi PROFINET IO Real Time di Classe 1 e Classe 3 focalizzandosi sulle possibili sorgenti di jitter. Il protocollo PROFINET IO è uno standard internazionale per l automazione industriale definito come profilo di comunicazione CP 3/4, CP 3/5 e CP 3/6 nella norma IEC :2007. Nel protocollo sono state definite tre classi di comunicazioni Real Time: la Classe 1 per comunicazioni Real Time (RT) in sistemi che richiedono cicli nell ordine delle decine di millisecondi; la Classe 2 e 3 per la comunicazione Isocrona Real Time (IRT) per sistemi che Pagina 4 - Curriculum Vitae e Studiorum di

5 richiedono cicli isocroni inferiori a 1 ms. Una rete PROFINET IO prevede almeno un dispositivo IO-Controller (PLC), e uno o più IO-Device, cioè dispositivi di campo remoto (Sensori, Attuatori, Moduli di IO ecc.). In PROFINET IO Classe 1 (RT) i vari dispositivi non sono sincronizzati tra di loro, e operano ciascuno con un tempo di ciclo generato dal clock locale. L approccio proposto per la stima delle prestazioni di rete è basato su semplici misure rilevate sui singoli dispositivi attraverso un frequenzimetro. Si sono isolati i singoli contributi che influenzano il comportamento globale, tempo di ciclo del Bus, tempo di ciclo dell IO-Controller, tempo di ciclo dell IO-Device al fine di proporre un modello e una metodologia adatta alla valutazione delle prestazioni di una rete PROFINET IO di Classe 1. In questa fase dell attività sono stati sviluppati alcuni modelli matematici di dispositivi reali. La corrispondenza tra le relazioni proposte e le misure effettuate è risultata molto buona, l errore è inferiore al 5%. Nella fase successiva le relazioni esistenti sono state utilizzate per l implementazione di un modello per la stima del jitter attraverso l ambiente di simulazione OPNET, seguite da un test su sistemi reali. In particolare sono stati sviluppati due modelli completi per reti PROFINET IO di Classe 1, uno per generici PROFINET IO-Controller e uno per generici PROFINET IO-Device. Attraverso la simulazione sono stati valuti alcuni indicatori delle prestazioni come il massimo event reaction time e il jitter. I valori simulati dell event reaction time e del jitter sono risultati in accordo con le misure sperimentali effettuate su un corrispondente sistema reale. L errore relativo è risultato inferiore al 3%. REALIZZAZIONE DI UN IO-CONTROLLER ISOCRONO PER IL PILOTAGGIO DI UN AZIONAMENTO SINCRONIZZAZIONE DI DISPOSITIVI BASATI SU PTP ATTRAVERSO RETI PROFINET IO Il progetto è stato realizzato in collaborazione con: Siemens, Buffoli, Electro Engineering, CSMT e Università di Brescia. Il progetto ha portato alla realizzazione di una macchina Transfer Buffoli a 9 assi con drive Siemens SINAMICS collegati ed interpolanti con Controllo Numerico proprietario (Electro Engineering) attraverso il bus isocrono PROFINET IO RT Class 3. In questo lavoro è stato usato RTAI (Real-Time Application Interface) sviluppato al Politecnico di Milano dall equipe del Prof. Mantegazza, che unito a Linux diventa un buon RTOS (Real-Time Operating System) in grado di soddisfare i requisiti real-time del progetto. L azionamento industriale è stato presentato come novità mondiali da Siemens Italia e Buffoli alla fiera di Milano BIMU 2008 (mostra biennale delle macchine utensili, robot e automazione). La diffusione del recenti bus di campo, che utilizzano Ethernet come strato fisico, offre una buona compatibilità con il protocollo TCP / IP e, in teoria, è possibile collegare a questi bus qualsiasi dispositivo con interfaccia Ethernet. In realtà, la situazione non è così buona. In effetti i problemi possono sorgere quando due protocolli con diversi metodi di sincronizzazione per il clock condividono (intenzionalmente o involontariamente) la stessa infrastruttura Ethernet. Ad esempio, è stato evidenziato che alcuni dispositivi Ethernet/IP possono presentare jitter dovuti a problemi di sincronizzazione pari a decime us, se condividono l'infrastruttura di rete con un PROFINET IO rete isocrono. Oltre a questi problemi di coesistenza tra protocollo RTE, potrebbero sorgere problemi anche nel caso di un installazione temporanea di apparati di sorveglianza o di strumenti necessari per il controllo del processo o per il controllo della qualità. Ulteriori dispositivi e strumenti potrebbero utilizzare la rete, sia per il trasporto di dati di misurazione che per la sincronizzare delle misure. Il clock di più strumenti lungo la rete può essere sincronizzato attraverso diversi protocolli, le cui prestazioni sono strettamente connesse con l'infrastruttura della rete stessa. Ad esempio, lo standard LXI (LAN extension for Instrumentation) per strumentazione distribuita utilizza il protocollo IEEE1588-PTP (Precision Time Protocol) per la sincronizzazione del clock. La stesso protocollo è utilizzato da Ethernet / IP con il profilo CIPsync per il controllo del movimento in tempo reale. L'obiettivo di questo ricerca è quello di fornire un metodo per consentire a dispositivi PTP di condividere l'infrastruttura di rete con la versione isocrona di PROFINET IO, in modo fisso o temporaneo, attraverso un convertitore di sincronizzazione che non necessita di configurazione. Il lavoro è stato presentato alla conferenza internazionale ETFA 2008, IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation, dove ha ricevuto il premio IEEE come migliore lavoro "Work in Progress" della conferenza. Pagina 5 - Curriculum Vitae e Studiorum di

6 ELENCO PUBBLICAZIONI Le pubblicazioni, ripartite tra riviste nazionali [Rn], atti di congressi internazionali [Cn], atti di congressi nazionali [Nn] ATTI DI CONGRESSI INTERNAZIONALI [C1] P.Ferrari, A. Flammini, D. Marioli, A.Taroni, F.Venturini Experimental Analysis to Estimate Jitter in PROFINET IO Class 1 Networks ETFA 2006, IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation, settembre Praga. [C2] P.Ferrari, A. Flammini, D. Marioli, A.Taroni, F.Venturini New Simulation Models to Evaluate Performance of PROFINET IO Class 1 Systems INDIN 2007, IEEE International Conference on Industrial Informatics, luglio 2007 Vienna - Austria. [C3] P.Ferrari, A. Flammini, D. Marioli, A.Taroni, F.Venturini Evaluation of timing characteristics of a prototype system based on PROFINET IO RT_Class 3 ETFA 2007, IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation, settembre 2007 Patras - Grecia. [C4] P.Ferrari, A. Flammini, D. Marioli, S. Rinaldi, E. Sisinni, A. Taroni, F. Venturini Clock Synchronization of PTP-based Devices through PROFINET IO Networks ETFA 2008, IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation, settembre 2008 Amburgo Germania [C5] A.Augelli, P.Ferrari, A. Flammini, F. Venturini Large PROFINET IO RT networks for factory automation: a case study ETFA 2011, IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation, settembre 2011 Toulouse Francia ATTI DI CONGRESSI NAZIONALI [N1] D. Marioli, E.Sardini, A.Taroni, F.Venturini Accelerometro piezoelettrico a film spesso con elettronica integrata. Atti del GMEE Brescia. [N2] P.Ferrari, A. Flammini, D. Marioli, A.Taroni, F.Venturini Valutazione sperimentazione di protocolli isocroni per le comunicazioni industriali. Atti del XXII GMEE, settembre Altavilla Milicia (Palermo). [N3] P.Ferrari, A. Flammini, D. Marioli, A.Taroni, F.Venturini Analisi sperimentale delle prestazioni di dispositivi PROFINET IO Classe 1 Atti del XXIII GMEE, settembre Aquila. [N4] P.Ferrari, A. Flammini, D. Marioli, A.Taroni, F.Venturini Modelli per la stima del jitter di reti PROFINET IO di Classe 1 Atti del XXIV GMEE, settembre Torino. [N5] P.Ferrari, A. Flammini, B. Girelli, D. Marioli, A.Taroni, F.Venturini Valutazione sperimentale dell isocronia di un sistema PROFINET IO Atti del XXV GMEE, settembre 2008 Monte Porzio Catone (Roma) RIVISTE NAZIONALI [R1] P.Ferrari, A. Flammini, F.Venturini Semplici sistemi a confronto. Fieldbus & Networks, maggio 2006 Brescia, 10 Ottobre 2011 Pagina 6 - Curriculum Vitae e Studiorum di