la strumentazione

64
LA STRUMENTAZIONE Prof. ALESSANDRO DE CARLI Dott. Ing. Vincenzo Suraci ANNO ACCADEMICO 2011-20012 Corso di AUTOMAZIONE 1 Dipartimento di Informatica e Sistemistica

Upload: leora

Post on 15-Jan-2016

64 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Dipartimento di Informatica e Sistemistica. LA STRUMENTAZIONE. Prof. ALESSANDRO DE CARLI Dott. Ing. Vincenzo Suraci ANNO ACCADEMICO 2011-20012 Corso di AUTOMAZIONE 1. PROLOGO. STRUTTURA DEL NUCLEO TEMATICO: CLASSIFICAZIONE DELLA STRUMENTAZIONE IDENTIFICAZIONE DELLA STRUMENTAZIONE - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: LA STRUMENTAZIONE

LA STRUMENTAZIONE

Prof. ALESSANDRO DE CARLIDott. Ing. Vincenzo SuraciANNO ACCADEMICO 2011-20012

Corso di AUTOMAZIONE 1

Dipartimento diInformatica e Sistemistica

Page 2: LA STRUMENTAZIONE

PROLOGO

2

STRUTTURA DEL NUCLEO TEMATICO:1. CLASSIFICAZIONE DELLA STRUMENTAZIONE2. IDENTIFICAZIONE DELLA STRUMENTAZIONE3. BUSINESS DELLA STRUMENTAZIONE4. COSTO DELLA STRUMENTAZIONE5. TRASDUTTORI, ATTUATORI E SENSORI6. DISPOSITIVI DI MISURA7. GRANDEZZE MISURATE DAI DISPOSITIVI DI

MISURA8. STRUTTURA DEI DISPOSITIVI DI MISURA9. TECNOLOGIE DI TRASMISSIONE

Page 3: LA STRUMENTAZIONE

STRUMENTAZIONEHARDWARE

DISPOSITIVI DI MISURA

CONTROLLORI LOCALI

ATTUATORI

RETE DICOMUNICAZIONE

SOFTWARE

COLLEGAMENTOSTRUMENTI

COLLEGAMENTO AL QUADRO DI CON-TROLLO

SUPERVISIONE

SUDDIVISIONE DELLA STRUMENTAZIONE 3

COLLEGAMENTO ALLE PROCEDURE DI ESERCIZIO E DI PIANIFICAZIONE

STRUMENTAZIONE

Page 4: LA STRUMENTAZIONE

PROBLEMATICHE

4

CLASSIFICAZIONEDELLA STRUMENTAZIONE

Page 5: LA STRUMENTAZIONE

LOCALI

DISPOSITIVI DI MISURASENSORITRASDUTTORI

ATTUATORIRELÈ

VALVOLE DI REGOLAZIONE

MOTORI

RETE DI COMUNICAZIONEPUNTO-PUNTO

BUS DI CAMPO

DISPOSITIVI DI ELABORAZIONECENTRALIZZATIDISTRIBUITI

CLASSIFICAZIONE DELLA STRUMENTAZIONE 5

STRUMENTAZIONE

Page 6: LA STRUMENTAZIONE

STRUMENTAZIONE

DISPOSITIVIDI MISURA ATTUATORI

RETI DICOMUNICAZIONE

- DI CAMPO CON USCITA

- ON/OFF (sensori)

- ANALOGICA (4-20 mA)

- DIGITALIZZATA (intrins. analog.)

- DIGITALE (intrins. digit)

- SMART CON USCITE DIGITALI (valore + info addizionali)

- INTELLIGENTI CON USCITE DIGITALI (elaborazione delle misure)

- ATTUATORI- ON/OFF

- MOTO CONTINUO Lineare Rotativo Alternativo- MOTO INCREMENTALE Passo-Passo

- AZIONAMENTI- ELETTRICI

- IDRAULICI

- PNEUMATICI

- SUPPORTO FISICO

- ARIA IN PRESSIONE

- TENSIONE CONTINUA (pericolo scintillazione)

- TENSIONE MODULATA

- CORRENTE CONTINUA

- INFORMAZIONI- VALORE ON/OFF

- VALORE ANALOGICO

- VALORE DIGITALIZZATO

- PROTOCOLLI

CLASSIFICAZIONE DELLA STRUMENTAZIONE 6

STRUMENTAZIONE

Page 7: LA STRUMENTAZIONE

STRUMENTAZIONE INDUSTRIALE DI MISURA

STRUMENTAZIONE DI PROCESSO

RETI DI DISTRIBUZIONE

STRUMENTAZIONE PER L’INDUSTRIA MANIFATTURIERA

STRUMENTAZIONE CINEMATICA(Posizione, Velocità, Accelerazione, Forza, assoluta o relative)SENSORI ON-OFF

TRASDUTTORI CORRENTE - TENSIONE - POTENZA

LETTORI CODICI A BARRE

SISTEMI DI VISIONE (per verifica e per misura)

STRUMENTAZIONE DI ANALISI GAS E LIQUIDI

MISURA PARAMETRI CHIMICI E FISICI

ANALISI COMPOSIZIONE CHIMICA

DISPOSITIVI DI MISURA

STRUMENTAZIONE DA QUADRO E DA PANNELLOCLASSIFICAZIONE DEI DISPOSITIVI DI MISURA 7

STRUMENTAZIONE

Page 8: LA STRUMENTAZIONE

STRUMENTAZIONE DI PROCESSOMISURE DI

MISURE DI

STRUMENTAZIONE CINEMATICA

TEMPERATURA

PRESSIONE

PORTATA

LIVELLO

P H

POSIZIONE

VELOCITÀ

ACCELERAZIONE

COPPIA

STRUMENTAZIONE DI PROCESSO E STRUMENTAZIONE CINETICA 8

FORZA

STRUMENTAZIONE

Page 9: LA STRUMENTAZIONE

VALVOLE DI REGOLAZIONE

PER IL CONTROLLO ON-OFF (PWM, Energ. molto efficiente, bassa fed. di risp.)

PER IL CONTROLLO DI TIPO CONTINUO (Energ. poco efficiente, alta fed. di risp.)

ATTUATORI IDRAULICI E PNEUMATICI

PER IL COMANDO ON-OFF

ATTUATORI CON MOTO LINEARE

MOTORI A ROTAZIONE DI TIPO CONTINUO

AZIONAMENTI ELETTRICI

PER IL COMANDO ON-OF

ATTUATORI

ROTAZIONE DI TIPO CONTINUO

CLASSIFICAZIONE DEGLI ATTUATORI 9

MOTORI A MOTO INCREMENTALE

STRUMENTAZIONE

Page 10: LA STRUMENTAZIONE

P L C PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER

P I D REGOLATORI

SOFTWARE DI SUPERVISIONE

R T U REMOTE TERMINAL UNIT

DISPOSITIVI E SOFTWARE DI CONTROLLO

S C A D A SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION

STRUMENTAZIONE DI LABORATORIO

P A S PROCESS AUTOMATION SYSTEMS

CONTROLLO PER L’INDUSTRIA MANIFATTURIERA

P L C PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER

C N C CONTROLLO NUMERICO COMPUTERIZZATO

D C S DISTRIBUTED CONTROL SYSTEMS

APPARECCHIATURE DI PROVA IN LINEA E FUORI LINEA

10CLASSIFICAZIONE DEI DISPOSITIVI DI ELABORAZIONE 10

STRUMENTAZIONE

Page 11: LA STRUMENTAZIONE

PROBLEMATICHE

11

IDENTIFICAZIONEDELLA STRUMENTAZIONE

Page 12: LA STRUMENTAZIONE

IDENTIFICAZIONE DI UNO STRUMENTO 12

CARATTERIZZAZIONE DI UNO STRUMENTO

VARIABILE MISURATA

FUNZIONALITÀDELLO

STRUMENTO

NUMERO DI IDENTIFICAZIONE

NELL’IMPIANTO

T C 100

TEMPERATURA REGOLATORE

IN FORMA CORRENTE TC100

STRUMENTAZIONE

Page 13: LA STRUMENTAZIONE

IDENTIFICAZIONE DEGLI STRUMENTI 13

A COMPOSIZIONE CHIMICA

E TENSIONE

F PORTATA

I CORRENTE

J POTENZA

L LIVELLO

P PRESSIONE

T TEMPERATURA

Z POSIZIONE

VARIABILE MISURATA

R REGISTRATORE

I INDICATORE

V VALVOLA

E ELEMENTO PRIMARIO DIUN SENSORE DI MISURA

C REGOLATORE O CONTROLLORE

A GENERATORE DI ALLARME

S COMMUTATORE O INTERRUTTORE

Y ELABORAZIONE FINALIZZATA

FUNZIONALITÀ

STRUMENTAZIONE

Page 14: LA STRUMENTAZIONE

SIMBOLI GRAFICI 14

TC100

STRUMENTO SINGOLO

VARIABILE MISURATA E FUNZIONALITÀ

LOCALIZZAZIONE NELL’IMPIANTO

FUNZIONALITÀ RELIZZATA CON UN DCS

FUNZIONALITÀ RELIZZATA CON UN PLC

STRUMENTAZIONE

Page 15: LA STRUMENTAZIONE

SIMBOLI GRAFICI OPERAZIONI ANALITICHE 15

K MOLTIPLICAZIONE PER UNA COSTANTE

INTEGRAZIONE

ddt DERIVAZIONE

SOMMATORIA

Δ DIFFERENZA

x MOLTIPLICAZIONE

> SELEZIONE DEL MASSIMO

< SELEZIONE DEL MINIMO

STRUMENTAZIONE

Page 16: LA STRUMENTAZIONE

SIMBOLI GRAFICI DEI SEGNALI DI COMUNICAZIONE 16

SEGNALE GENERICO

SEGNALE PNEUMATICO

SEGNALE ELETTRICO

SEGNALE IDRAULICO

COLLEGAMENTO INTERNO

STRUMENTAZIONE

Page 17: LA STRUMENTAZIONE

SIMBOLI GRAFICI DELLE VALVOLE 17

VALVOLA

VALVOLA A TRE VIE

VALVOLA A QUATTRO VIE

VALVOLA AD ANGOLO

STRUMENTAZIONE

Page 18: LA STRUMENTAZIONE

SIMBOLI GRAFICI DEGLI ATTUATORI 18

SERVOVALVOLA PNEUMATICA

SERVOVALVOLA PNEUMATICA

ATTUATORE A VOLANTINO

EH ATTUATORE ELETTROIDRAULICO

ATTUATORE IDRAULICO CON COMANDI ON/OFF

POMPA CENTRIFUGA

STRUMENTAZIONE

Page 19: LA STRUMENTAZIONE

PROBLEMATICHE

19

BUSINESSDELLA STRUMENTAZIONE

Page 20: LA STRUMENTAZIONE

MERCATO DELLA STRUMENTAZIONE PER I SISTEMI DI PRODUZIONE DI TIPO CONTINUO

STRUMENTIDI MISURA 215 M €

DISTRIBUTED

CONTROL SYSTEMS320 M €

U P S 7 M €

APPARECCHIATUREDA LABORATORIO 35 M €

AZIONAMENTI 60 M €

STRUMENTIDA QUADRO 65 M €

ANALISIGAS E LIQUIDI 85 M €

VALVOLE EPOSIZIONATORI 90 M €

PROGAMMABLE

LOGIC CONTROLLER115 M €

ARTICOLAZIONE DEL MERCATO 20

STRUMENTAZIONE

Page 21: LA STRUMENTAZIONE

MERCATO DELLA STRUMENTAZIONE PER I SISTEMI DI PRODUZIONE AD EVENTI PROGRAMMATI

CONTROLLORIA LOGICA CABLATA 140 M €

PROGRAMMABLE

LOGIC CONTROLLER 360 M €

SENSORI ECODIFICATORI 220 M €

AZIONAMENTI 220 M €

APPARECCHIATUREDI PROVA 110 M €

ATTUATORIPNEUMATICI 60 M €

STRUMENTIDA PANNELLO 40 M €

U.P.S. 5 M €

ARTICOLAZIONE DEL MERCATO 21

STRUMENTAZIONE

Page 22: LA STRUMENTAZIONE

MERCATO DELLA STRUMENTAZIONE PER LE RETI DI DISTRIBUZIONE

U.P.S. 1 M €

SISTEMI DITELECONTROLLO 86 M €

VALVOLE EPOSIZIONATORI 32 M €

AZIONAMENTI 27 M €

STRUMENTIDI MISURA 20 M €

ANALISIGAS E LIQUIDI 13 M €

STRUMENTIDA QUADRO 9 M €

APPARECCHIATUREDI LABORATORIO 7 M €

ARTICOLAZIONE DEL MERCATO 22

STRUMENTAZIONE

Page 23: LA STRUMENTAZIONE

PENETRAZIONE NEL MERCATO 23

SISTEMI OPERATIVI REAL-TIME

BUS DI CAMPO

SENSORI EAPPARECCHIATURE DI MISURA

ALTRO

DCS

CONTROLLI NUMERICI

PLC

AZIONAMENTI/ MOTORI

RETI INDUSTRIALI

SCADA/ HMI

AZIONAMENTIIN CORRENTE ALTERNATA

AUTOMAZIONE SU PC

0 20 40 60 80 100

STRUMENTAZIONE

Page 24: LA STRUMENTAZIONE

PROBLEMATICHE

24

COSTODELLA STRUMENTAZIONE

Page 25: LA STRUMENTAZIONE

SOFTWAREAPPLICATIVO

4%

COSTO DEL SISTEMA DI AUTOMAZIONEPER UN SISTEMA DI PRODUZIONE DI TIPO CONTINUO

REALIZZATO CON D C S

37%

HARDWAREFIRMWARE

47%

SOFTWAREDI GESTIONE6%

MESSA IN SERVIZIO6%

MANUTENZIONE

VALUTAZIONE DEI COSTI 25

STRUMENTAZIONE

Page 26: LA STRUMENTAZIONE

SOFTWAREAPPLICATIVO

4%

COSTO DEL SISTEMA DI AUTOMAZIONEPER UN SISTEMA DI PRODUZIONE DI TIPO CONTINUO

REALIZZATO CON P L C

30%

HARDWAREFIRMWARE

58%

SOFTWAREDI GESTIONE2%

MESSA IN SERVIZIO6%

MANUTENZIONE

VALUTAZIONE DEI COSTI 26

STRUMENTAZIONE

Page 27: LA STRUMENTAZIONE

SOFTWAREAPPLICATIVO

6%

COSTO DEL SISTEMA DI AUTOMAZIONEPER UN SISTEMA DI PRODUZIONE AD EVENTI PROGRAMMATI

REALIZZATO CON CONTROLLO NUMERICO E LOGICA CABLATA

25% HARDWAREFIRMWARE 64%

SOFTWAREDI GESTIONE3%

MESSA IN SERVIZIO2%

MANUTENZIONE

VALUTAZIONE DEI COSTI 27

STRUMENTAZIONE

Page 28: LA STRUMENTAZIONE

SOFTWAREAPPLICATIVO

4%

COSTO DEL SISTEMA DI AUTOMAZIONEPER UN SISTEMA DI PRODUZIONE AD EVENTI PROGRAMMATI

REALIZZATO CON P L C E PC

31%

HARDWAREFIRMWARE 44%

SOFTWAREDI GESTIONE15%

MESSA IN SERVIZIO6%

MANUTENZIONE

VALUTAZIONE DEI COSTI 28

STRUMENTAZIONE

Page 29: LA STRUMENTAZIONE

SOFTWAREAPPLICATIVO

MANUTENZIONE

COSTO DEL SISTEMA DI AUTOMAZIONEPER UNA RETE DI DISTRIBUZIONE

35%

HARDWAREFIRMWARE 40%

SOFTWAREDI GESTIONE8%

MESSA INSERVIZIO8%

10%

VALUTAZIONE DEI COSTI 29

STRUMENTAZIONE

Page 30: LA STRUMENTAZIONE

PROBLEMATICHE

30

TRASDUTTORI, ATTUATORI ESENSORI

Page 31: LA STRUMENTAZIONE

RUOLO DEL DISPOSITIVO DI MISURA 31

SISTEMA DI CONTROLLODELL’APPARATO

RETE DICOMUNICAZIONE

SCHEMA DI UNA CATENA DI MISURA E ATTUAZIONE

INTERFACCIA MECCANICAELETTRICA

COORDINAMENTO DELLE AZIONI DI

CONTROLLO

MISURA E ATTUAZIONE

DISPOSITIVODI

CONTROLLOAPPARATO

ATTUATORE

SENSORE

STRUMENTAZIONE

Page 32: LA STRUMENTAZIONE

STRUMENTAZIONE DA CAMPO 32

TRASDUTTORE

DAL LATINO TRANS-DUCERE = CONDURRE ATTRAVERSO

DISPOSITIVO FISICO PROGETTATO PER TRASFORMARE

GRANDEZZE APPARTENENTI AD UN SISTEMA ENERGETICO

IN GRANDEZZE EQUIVALENTI APPARTENENTI AD UN

DIVERSO SISTEMA ENERGETICO

ATTUATORE : TRASFORMA UN SEGNALE IN ENERGIA

SENSORE: TRASFORMA ENERGIA IN UN SEGNALE

STRUMENTAZIONE

Page 33: LA STRUMENTAZIONE

SENSORI 33

STRUMENTAZIONE

SEGNALE ENERGIA

SENSORE– TRASDUTTORE UTILIZZATO PER MISURARE LE CONDIZIONI OPERATIVE

DI UN APPARATO• GRANDEZZA IN INGRESSO

– ENERGIA NEL DOMINIO FISICO DELL’APPARATO• GRANDEZZA IN USCITA

– SEGNALE NEL DOMINIO FISICO DEL SISTEMA DI CONTROLLO

000100101

CORRENTETENSIONE CORRENTE

TENSIONE

FORZACOPPIAPRESSIONE

TRA-SDUTTORE

SENSORE

DOMINIO FISICO:

ELETTRICO

NUMERICO

DISPOSITIVODI CONTROLLO

DOMINIO FISICO:

ELETTRICO

MECCANICO

IDRAULICO

APPARATO

Page 34: LA STRUMENTAZIONE

STRUMENTAZIONE DI CAMPO 34

STRUMENTAZIONE

SEGNALE ENERGIA

ATTUATORE– TRASDUTTORE UTILIZZATO PER TRASFORMARE UN SEGNALE DI

COMANDO IN AZIONE SUL PROCESSO• FUNZIONE COMPLEMENTARE A QUELLA DEL SENSORE• GRANDEZZA IN INGRESSO

– SEGNALE NEL DOMINIO FISICO DEL SISTEMA DI CONTROLLO• GRANDEZZA IN USCITA

– ENERGIA NEL DOMINIO FISICO DELL’APPARATO

000100101

CORRENTETENSIONE

CORRENTETENSIONE

FORZACOPPIAPRESSIONE

TRA-SDUTTORE

ATTUATORE

DOMINIO FISICO:

ELETTRICONUMERICO

DISPOSITIVODI CONTROLLO

DOMINIO FISICO:ELETTRICOMECCANICOIDRAULICO

APPARATO

Page 35: LA STRUMENTAZIONE

STRUMENTAZIONE DI CAMPO 35

CARATTERISTICA IDEALESOLITAMENTE UN TRASDUTTORE È SCHEMATIZZATO CON UN COMPORTAMENTO LINEARE STATICO

TALE IPOTESI SERVE PER

SEMPLIFICARE IL PROGETTO DI

UNA MODALITÀ DI CONTROLLO

BASATA SUL TRASDUTTORECampo d’escursione

della variabile d’ingresso

Cam

po d

’esc

ursi

one

della

var

iabi

le d

’usc

ita

0

Ym

ax

Xmax

CARATTERISTICAIDEALE

CARATTERISTICHE DEI TRASDUTTORI

STRUMENTAZIONE

Page 36: LA STRUMENTAZIONE

STRUMENTAZIONE DA CAMPO 36

campo d’escursionedella variabile d’ingresso

cam

po d

’esc

urs

ion

e d

ella

var

iab

ile d

’usc

ita

0

Ym

ax

Xmax

CARATTERISTICAIDEALE

CARATTERISTICHE DEI TRASDUTTORI

CARATTERISTICAREALE

CARATTERISTICA REALEOGNI TRASDUTTORE PRESENTA IN

REALTÀ SCOSTAMENTI DI

COMPORTAMENTO RISPETTO AL

TRASDUTTORE IDEALE

TALVOLTA TALE SCOSTAMENTO VIENE

TRASCURATO (APPROSSIMAZIONE

INGEGNERISTICA) MA NON DEVE ESSERE

MAI DIMENTICATO NELLA

PROGETTAZIONE DELLA MODALITÀ DI

CONTROLLO DAL MOMENTO CHE RISULTA

DETERMINANTE NELLA DEFINIZIONE

DELLA PRECISIONE STATICA

STRUMENTAZIONE

Page 37: LA STRUMENTAZIONE

PROBLEMATICHE

37

DISPOSITIVI DI MISURA

Page 38: LA STRUMENTAZIONE

COORDINAMENTO

CONDUZIONE

GESTIONE

CAMPOSTRUMENTAZIONE AI VARI LIVELLI GERARCHICI 38

ATTUATORI DISPOSITIVI DI MISURA- ELETTRICI- IDRAULICI- PNEUMATICI

- LETTORI CODICI- SENSORI DI PROSSIMITÀ- SENSORI DI FINE CORSA- ANALIZZATORI DELLA VISIONE

- DELLE VARIABILI CONTROLLATE- ON/OFF- DELLE VARIABILI INTERNE

- PER I CONTROLLORI LOCALI - PER IL COORDINAMENTO- PER LA CONDUZIONE E PER LA GESTIONE

- ANALIZZATORI DI MATERIA- MISURATORI DI MATERIA- MISURATORI DI GRANDEZZE FISICHE

STRUMENTAZIONE

Page 39: LA STRUMENTAZIONE

CARATTERIZZAZIONE DI UN DISPOSITIVO DI MISURA 39

GRANDEZZA DA MISURARE

PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DEL SENSORE

TECNOLOGIE UTILIZZATE PER LA REALIZZAZIONE

SEGNALE RICAVATO DAL SENSORE

INTERFACCIA VERSO L’APPARATO

CAMPO DI ESCURSIONE

PRESTAZIONI (Banda Passante)

CLASSE DELLA QUALITÀ

COSTO

INFORMAZIONI NECESSARIE PER CARATTERIZZARE UN DISPOSITIVO DI MISURA

STRUMENTAZIONE

CLASSE DI PROTEZIONE (IP xx yy)

Page 40: LA STRUMENTAZIONE

VALUTAZIONE DI UN DISPOSITIVO DI MISURA 40

CRITERI PER LA VALUTAZIONE DELLA QUALITÀ DI UN DISPOSITIVO DI MISURA

COMPORTAMENTO STATICO (Precisione a t infinito)

COMPORTAMENTO DINAMICO (Funz. di trasf.)

CLASSE DI QUALITÀ (Sensibilità)

CAMPO DI MISURA

CAPACITÀ DI SOVRACCARICO

COMPATIBILITÀ CON LA RETE DI COMUNICAZIONE

DISPONIBILITÀ

COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA

COMPATIBILITÀ CON GLI ALTRI COMPONENTI

STRUMENTAZIONE

Page 41: LA STRUMENTAZIONE

CARATTRIZZAZIONE DI UN DISPOSITIVO DI MISURA 41

CARATTERIZZAZIONE DI UN DISPOSITIVO DI MISURA

SENSIBILITÀ: rapporto fra la variazione rilevata dal sensore e la variazione della grandezza da misurare

RISOLUZIONE: la più piccola variazione della gran-dezza misurata che viene rilevata dal sensore

PRECISIONE: differenza fra il valore fornito dal sensore e il valore reale da misurare

RISOLUZIONE DEL CONVERTITORE: la più piccola variazione della grandezza misurata che viene rilevata dal convertitore analogico/digitale.

STRUMENTAZIONE

Page 42: LA STRUMENTAZIONE

CARATTERIZZAZIONE DI UN DISPOSITIVO DI MISURA 42

PRECISIONE STATICA

COMPORTAMENTO DINAMICO

SENSIBILITÀ AL RUMORE

SEPARAZIONE GALVANICA

INTERFACCIA CON UN CALCOLATORE

CAPACITÀ DI ELABORAZIONE

PROPRIETÀ

SEGNALE DI USCITA MODULATO

IN AMPIEZZAMODULATO

IN FREQUENZADIGITALE

ELEVATA ELEVATALIMITATA DALLA LUNGHEZZA DI

PAROLA

MOLTO RAPIDO

LIMITATO DALLA DINAMICA DEL TRASDUTTORE

LIMITATO DAL CAMPIONAMENTO

MEDIAMENTEELEVATA

LIMITATA LIMITATA

COSTOSASEMPLICE

TRAMITE TRASDUTTORE

SEMPLICE TRAMITE ACCOP-PIATORE OTTICO

CONVERTITORE A / D

SEMPLICE CONTATORE

DI FREQUENZASEMPLICE

MOLTO LIMITATALIMITATA

SEMPLICE MEDIANTE

MICROCALCOLTORE

STRUMENTAZIONE

Page 43: LA STRUMENTAZIONE

PROBLEMATICHE

43

GRANDEZZE MISURATE DAIDISPOSITIVI DI MISURA

Page 44: LA STRUMENTAZIONE

MISURA DELLE GRANDEZZE MECCANICHE 44

GRANDEZZE MECCANICHECARATTERISTICHE

CINEMATICHE

SOLLECITAZIONI

STRUTTURA

GEOMETRICHE

ACUSTICHE

SPOSTAMENTO

ANGOLO

LIVELLO

GRADIENTEVELOCITÀ

FLUSSO

COPPIAMASSA

VISCOSITÀ

DENSITÀ

ACCELERAZIONE

OSCILLAZIONI

FORZA

PRESSIONE

VELOCITÀ DEL SUONO

PRESSIONE DEL SUONO

FREQUENZA DEL SUONO

STRUMENTAZIONE

Page 45: LA STRUMENTAZIONE

MISURA DELLE GRANDEZZE ELETTRICHE E TERMICHE 45

STRUMENTAZIONE

GRANDEZZE ELETTRICHE MISURABILICARATTERISTICHE

PARAMETRI CIRCUITALI

VARIABILI DI CAMPO

TEMPERATURA

VARIABILI CIRCUITALI TENSIONE (V - Volt)

CORRENTE (A – Ampere)

POTENZA (W – Watt)

RESISTENZA (W – Ohm)

INDUTTANZA (H - Henry)

CAMPO ELETTRICO (Vm-1)

DI CONTATTO

DI IRRAGGIAMENTO

CAPACITÀ (F - Farad)

IMPEDENZA (W – Ohm)

CAMPO MAGNETICO (T Tesla)

GRANDEZZE TERMICHE MISURABILICARATTERISTICHE

Page 46: LA STRUMENTAZIONE

MISURA DELLE GRANDEZZE CHIMICHE E FISICHE 46

GRANDEZZE CHIMICHE E FISICHECARATTERISTICHE

CONTENUTO DELLE PARTICELLE

TIPO DI MOLECOLE

CARATTERISTICHE OTTICHE

CONCENTRAZIONI VALORE DEL PH

UMIDITÀ

CONDUZIONE DEL CALORE

NELLA SOSPENSIONE

NELLE POLVERI

NEI SOLIDI

LUNGHEZZA D’ONDA

COLORE

NEI GAS

NEI FLUIDI

INTENSITÀ

STRUMENTAZIONE

Page 47: LA STRUMENTAZIONE

PROBLEMATICHE

47

STRUTTURA DEIDISPOSITIVI DI MISURA

Page 48: LA STRUMENTAZIONE

STRUTTURA DI UN DISPOSITIVO DI MISURA

STRUMENTAZIONE 48

DISPOSITIVO DI MISURA

- SENSORE DELLA GRANDEZZA CHE CARATTERIZZA LA VARIABILE CONTROLLATA

- DISPOSITIVO MECCANICO E/O ELETTRONICO CHE AMPLIFICA ED ELABORA LA VARIABILE DI USCITA DAL SENSORE

- DISPOSITIVO CHE CONVERTE IL VALORE ELABORATO DAL PRECEDENTE DISPOSITIVO IN MODO DA RENDERLO COMPATIBILE CON LO STANDARD DI COMUNICAZIONE PRESCELTO

RETE DI COMUNICAZIONE

- PNEUMATICAPRESSIONE VARIABILE FRA 3 E 15 PSI

- ANALOGICACORRENTE CONTINUA VARIABILEFRA 4 E 20 MA

- SMARTANALOGICA IN CORRENTE CONTINUA CON SOVRAPPOSTA TRASMISSIONE DIGITALE SECONDO MODALITÀ DI TIPO PROPRIETARIO ( HART, INTERSOR, DXR 275)

- BUS DI CAMPOTRASMISSIONE DIGITALE SECONDO PROTOCOLLI PROPRIETARI O FISSATI DA NORME INTERNAZIONALI

- WIRELESS

STRUMENTAZIONE

Page 49: LA STRUMENTAZIONE

DISPOSITIVO DI MISURA

STRUMENTAZIONE DA CAMPO 49

DISPOSITIVO DI MISURA DI TIPO STANDARD

SENSORE

DISPOSITIVO DIAMPLIFICAZIONEED ELABORAZIONEMECCANICO O ELETTRONICO

DISPOSITIVO DIADATTAMENTOALLA RETE DICOMUNICAZIONE(TRASMETTITORE)

GRANDEZZA CHE CARATTERIZZALA VARIABILE DA MISURARE

ALLA RETE DI COMUNICAZIONE

STRUMENTAZIONE

Page 50: LA STRUMENTAZIONE

STRUTTURA DI UN DISPOSITIVO DI MISURA DIGITALE 50

FILTROPASSA-BASSO

CAMPIONAMENTOE TENUTA

SENSORE

TRASDUTTORE AMPLIFICATORE

MICROCALCOLATORE

CONVERTITOREA / D

GRANDEZZADA MISURARE

RETE DI COMUNICAZIONE

STRUMENTAZIONE

Page 51: LA STRUMENTAZIONE

STRUMENTAZIONE SMART 51

STRUMENTAZIONE SMART

GLI STRUMENTI SMART FORNISCONO, OLTRE ALLA MISURA DELLA VARIABILE CONTROLLATA, ANCHE LA MISURA DI ALTRE VARIABILI SIGNIFICATIVE PER CONOSCERE LE CONDIZIONI OPERATIVE DELL’APPARTO SU CUI SONO MONTATI.TALI MISURE SONO DI AUSILIO PER LA CONDUZIONE DELL’APPARATO E CONSENTONO DI GESTIRE IN ANTICIPO SITUAZIONI ANOMALE E DI FORNIRE INFORMAZIONI DA UTILIZZARE PER LA MANUTENZIONE PREVENTIVA

STRUMENTAZIONE

Page 52: LA STRUMENTAZIONE

DISPOSITIVO DI MISURA SMART

STRUMENTAZIONE DA CAMPO 52

DISPOSITIVO DI MISURA DI TIPO SMART

SENSOREPRINCIPALE

AMPLIFICATOREDISPOSITIVO DIADATTAMENTO ALLA MODALITÀ DICOMUNICAZIONE

GRANDEZZA CHE CARATTERIZZALA VARIABILE CONTROLLATA

ALLA RETE DI COMUNICAZIONEDIGITALE

GRANDEZZECHE CARATTERIZZANOALTRE VARIABILI DI USCITA DEL SISTEMA DA CONTROLLARE

SENSORIVARIO TIPO

CONVERTITORE A/DMICROPROCESSOREELABORAZIONEDIGITALE

STRUMENTAZIONE

Page 53: LA STRUMENTAZIONE

DISPOSITIVO DI MISURA “INTELLIGENTE”

STRUMENTAZIONE DA CAMPO 53

DISPOSITIVO DI MISURA INTELLIGENTE

DISPOSITIVO DIADATTAMENTO ALLA MODALITÀ DICOMUNICAZIONE

ALLA RETE DI COMUNICAZIONE DIGITALEVALORE DELLA VARIABILE DA CONTROLLAREE DELLE ALTRE VARIABILI

GRANDEZZECHE CARATTERIZZANO LA VARIABILE CONTROLLATAE ALTRE VARIABILI AD ESSA CONNESE

SENSORIVARIO TIPO

AMPLIFICATORECONVERTITORE A/DMICROPROCESSOREELABORAZIONE INHARD E INSOFT-COMPUTING

STRUMENTAZIONE

Page 54: LA STRUMENTAZIONE

STRUTTURA DI UN DISPOSITIVO DI MISURA 54

INTERFACCIA PER L’ISTALLAZIONE DEL SENSORE

SENSORE

ELABORAZIONE DEL SEGNALE FORNITO DAL SENSORE

INTERFACCIA VERSO LA RETE DI COMUNICAZIONE

ELABORAZIONEPER MIGLIORARE LA QUALITÀ DELLA GRANDEZZA MISURATA

DIS

PO

SIT

IVO

DI M

ISU

RA

TR

AS

ME

TT

ITO

RE

STRUMENTAZIONE

Page 55: LA STRUMENTAZIONE

STRUMENTAZIONE DA CAMPO 55

ESEMPIO: TRASMETTITORE MULTIVARIABILE DI PRESSIONE DIFFERENZIALE

SENSORI SECONDARI: CAPACITIVI E PIEZIELETTRICI

GRANDEZZE MISURATE: • PORTATA VARIABILE CONTROLLATA • PRESSIONE VARIABILE INTERNA• PRESSIONE DIFFERENZIALE VARIABILE INTERNA• TEMPERATURA VARIABILE INTERNA

PRECISIONE: 1% DEL VALORE MISURATO

ESCURSIONE: 8 : 1

SENSORE PRICIPALE: ORIFIZIO

STRUMENTAZIONE

Page 56: LA STRUMENTAZIONE

PROBLEMATICHE

56

TECNOLOGIE DITRASMISSIONE

Page 57: LA STRUMENTAZIONE

STRUMENTAZIONE DA CAMPO 57

TECNOLOGIE PER LA COMUNICAZIONE

tempo

TE

CN

OLO

GIA

DO

MIN

AN

TE

1950 20001975

BUS DI CAMPO CON PROTOCOLLO- PROFIBUS- FIELDBUS FOUNDATION

HARTDIGITALEPNEUMATICA

3…15 psiANALOGICA4…20 mAcc

ANALOGICA 4…20 mAcc

TENSIONE MODULATA A FREQUENZA FISSA

WIRELESS

STRUMENTAZIONE

Page 58: LA STRUMENTAZIONE

PROTOCOLLO HART 58

PROTOCOLLO DI TRASMISSIONE HARTHIGHWAY ADDRESSABLE REMOTE TRANSDUCER

TRASMISSIONE CONTEMPORANEA SULLO STRESSO SUPPORTO FISICO DI UNA VARIABILE ANALOGICA E DI INFORMAZIONI DIGITALIZZATE MEDIANTE UN SEGNALE DI TIPO ANALOGICO

SEGNALE DI TIPO ANALOGICO DA TRASMETTERE

4 – 20 mAcc

SENSORE PRINCIPALE

INFORMAZIONIDIGITALIZZATE

CONVERSIONE CON PROTOCOLLO HART

CONVERSIONEIN 4 – 20 mAcc

DOPPINO TELEFONICO o WIRELESS

TRASMETTITORE

STRUMENTAZIONE

Page 59: LA STRUMENTAZIONE

STRUTTURA DI UN TRASMETTITORE CON PROTOCOLLO HART 59

MICROPROCESSORE

CONVERTITORED/A

CONVERTITOREA/D

MEMORIA

SISTEMA DI COMUNICAZIONE

SEGNALE ANALOGICODAL SENSORE

INFORMAZIONE DIGITALIZZATA

SEGNALE DI TIPO CONTINUO DA

TRASMETTERE4 – 20 mA

STRUMENTAZIONE

Page 60: LA STRUMENTAZIONE

PROTOCOLLO HART 60

1200 Hz 2200 Hz

1GRANDEZZA DIGITALIZZATA

FREQUENZA DELLA PORTANTE

VARIABILE ANALOGICA OTTENUTA DAL TRASDUTTORE

0

1 m

A

GRANDEZZA DIGITALIZZATA CONVERTITA SECONDO IL PROTOCOLLO HART

PROTOCOLLO DI TRASMISSIONE HARTHIGHWAY ADDRESSABLE REMOTE TRANSDUCER

STRUMENTAZIONE

Page 61: LA STRUMENTAZIONE

STRUTTURA DI UN MESSAGGIO HART 61

STRUMENTAZIONE

MODELLO DI RIFERIMENTO OSIOPEN SYSTEM INTERCONNECTION

LIVELLO FUNZIONE

ESPOSIZIONE DEI DATI

CONVERSIONE DEI DATI

GESTIONE DEL DIALOGO

AFFIDABILITÀ DELLA TRASMISSIONE

INSTRADAMENTO

ACCESSO CONDIVISO AL MEZZO TRASMISSIVO

CODIFICA DI SEGNALE

SERVIZIO

PRESENTAZIONE

TRASPORTO

RETE

LINEA

FISICO

SESSIONE

7

6

5

4

3

2

1

PR

OT

OC

OL

LO

DI

AP

PL

ICA

ZIO

NE

PR

OT

OC

OL

LO

D

I TR

AS

PO

RT

O

PROTOCOLLO HART

ISTRUZIONI HART

PROTOCOLLO HART

STANDARD DI COMUNICAZIONE BELL 202

Page 62: LA STRUMENTAZIONE

STRUTTURA DI UN MESSAGGIO HART 62

STRUTTURA DI UN MESSAGGIO HART

PREAMBOLO SD AD CD BC STATO DATI PARITÀ

DISPOSITIVO DI CAMPO E STATO DI COMUNICAZIONE

CONTEGGIO BIT RESTANTI

ISTRUZIONE HART

TERMINALE DI VISUALIZ-ZAZIONE E INDIRIZZO DEL DISPOSITIVO DI CAMPO

CARATTERE DI INIZIALIZZAZIONE

1 BIT 1 BIT 8 BIT 1 BIT

STRUMENTAZIONE

Page 63: LA STRUMENTAZIONE

TRASMISSIONE CON PROTOCOLLO HART 63

i i+1 i+2 i+3 i+4 i+5 i+6 i+7 i+8SEQUENZA

DI BIT

mA

tempo

4

6

8

10

12

14

16

18

20

cam

po d

i escu

rsio

ne

della v

ari

ab

ile d

i u

scit

a d

al tr

asm

ett

itore

VARIABILE MISURATA DAL SENSORE ED ELABORATA CON TECNICHE ANALOGICHE DAL TRASMETTITORE

GRANDEZZA AUSILIARIA DIGITALIZZATA

VARIABILE MISURATA E GRANDEZZA AUSILIARA CONVERTITE CON IL PROTOLLO HART

STRUMENTAZIONE

Page 64: LA STRUMENTAZIONE

INTERFACCIA VERSO LA RETE DI COMUNICAZIONE 64

ANALOGICA CORRENTE CONTINUA CON ESCUR-SIONE COMPRESA FRA 4 e 20 mA

PROTOCOLLO HART

CORRENTE CONTINUA CON ESCURSIO-NE COMPRESA FRA 4 e 20 mA CON SO-VRAPPOSTA UNA CORRENTE SINUOI-DALE DI AMPIEZZA PICCO-PICCO DI 1 mA

PROTOCOLLIFIELDBUS FUNDATIONPROFIBUSMODBUSINDUSTRIAL ETHERNET

COMUNICAZIONE DIGITALE BIDIREZIO-NALE FRA UN DISPOSITIVO DI CAMPO DI TIPO SMART E UN DISPOSITIVO DI ELABORAZIONE DEL TIPO PLC O DCS

REMOTE TERMINAL UNITCOMUNICAZIONE DIGITALE CON STANDARD DI COMUNICAZIONE RSxxx O IEEExxx

STRUMENTAZIONE