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Dipartimento di Informatica e Sistemistica. Strumentazione. Dott. Ing. VINCENZO SURACI ANNO ACCADEMICO 2012-2013 Corso di AUTOMAZIONE 1 (Lezione del Prof . ALESSANDRO DE CARLI). PROLOGO. STRUTTURA DEL NUCLEO TEMATICO: CLASSIFICAZIONE DELLA STRUMENTAZIONE - PowerPoint PPT Presentation
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Dipartimento diInformatica e Sistemistica
Strumentazione
Dott. Ing. VINCENZO SURACIANNO ACCADEMICO 2012-2013
Corso di AUTOMAZIONE 1
(Lezione del Prof. ALESSANDRO DE CARLI)
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
STRUMENTAZIONEHARDWARE
DISPOSITIVI DI MISURA
CONTROLLORI LOCALI
ATTUATORI
RETE DICOMUNICAZIONE
SOFTWARE
CONFIGURAZIONESTRUMENTI
CONFIGURAZIONE DEL QUADRO DI CONTROLLO
SUPERVISIONE
SUDDIVISIONE DELLA STRUMENTAZIONE 3
COLLEGAMENTO ALLE PROCEDURE DI ESERCIZIO E DI PIANIFICAZIONE
STRUMENTAZIONE
PROBLEMATICHE
4
CLASSIFICAZIONEDELLA 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
STRUMENTAZIONE
DISPOSITIVIDI MISURA ATTUATORI
RETI DICOMUNICAZIONE
- DI CAMPO CON USCITA
- ON/OFF (soglia)
- 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 (relè)
- MOTO CONTINUO Lineare Rotativo Alternativo- MOTO INCREMENTALE Passo-Passo
- AZIONAMENTI- ELETTRICI
- IDRAULICI
- PNEUMATICI
- SUPPORTO FISICO
- ARIA IN PRESSIONE
- TENSIONE CONTINUA (pericolo scintillazione)
- TENSIONE MODULATA
- INFORMAZIONI- VALORE ON/OFF
- VALORE ANALOGICO
- VALORE DIGITALIZZATO
- PROTOCOLLI
CLASSIFICAZIONE DELLA STRUMENTAZIONE 6
STRUMENTAZIONE
STRUMENTAZIONE PER L’INDUSTRIA DI PROCESSO
STRUMENTAZIONE DI PROCESSO
STRUMENTAZIONE PER L’INDUSTRIA MANIFATTURIERASTRUMENTAZIONE CINEMATICA
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 PANNELLO
CLASSIFICAZIONE DEI DISPOSITIVI DI MISURA 7
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
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 (switch)
ATTUATORI CON MOTO LINEARE (pistoni)
MOTORI A ROTAZIONE DI TIPO CONTINUO (turbine)
AZIONAMENTI ELETTRICI
PER IL COMANDO ON-OFF
ATTUATORI
ROTAZIONE DI TIPO CONTINUO
CLASSIFICAZIONE DEGLI ATTUATORI 9
MOTORI A MOTO INCREMENTALE
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
PROBLEMATICHE
11
IDENTIFICAZIONEDELLA 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
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
SIMBOLI GRAFICI 14
TC100
STRUMENTO SINGOLO
VARIABILE MISURATA E FUNZIONALITÀ
LOCALIZZAZIONE NELL’IMPIANTO
FUNZIONALITÀ RELIZZATA CON UN DCS
FUNZIONALITÀ RELIZZATA CON UN PLC
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
SIMBOLI GRAFICI DEI SEGNALI DI COMUNICAZIONE 16
SEGNALE GENERICO
SEGNALE PNEUMATICO
SEGNALE ELETTRICO
SEGNALE IDRAULICO
COLLEGAMENTO INTERNO
STRUMENTAZIONE
SIMBOLI GRAFICI DELLE VALVOLE 17
VALVOLA
VALVOLA A TRE VIE
VALVOLA A QUATTRO VIE
VALVOLA AD ANGOLO
STRUMENTAZIONE
SIMBOLI GRAFICI DEGLI ATTUATORI 18
SERVOVALVOLA PNEUMATICA
SERVOVALVOLA PNEUMATICA
EH ATTUATORE ELETTROIDRAULICO
ATTUATORE IDRAULICO CON COMANDI ON/OFF
POMPA CENTRIFUGA
STRUMENTAZIONE
PROBLEMATICHE
19
BUSINESSDELLA 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
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
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
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
PROBLEMATICHE
24
COSTODELLA 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
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
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
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
SOFTWAREAPPLICATIVO
MANUTENZIONE
COSTO DEL SISTEMA DI AUTOMAZIONEPER UNA RETE DI DISTRIBUZIONE
35%
HARDWAREFIRMWARE 40%
SOFTWAREDI GESTIONE8%
MESSA INSERVIZIO8%
10%
VALUTAZIONE DEI COSTI 29
STRUMENTAZIONE
PROBLEMATICHE
30
TRASDUTTORI, ATTUATORI ESENSORI
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
STRUMENTAZIONE DA CAMPO 32
TRASDUTTORE
DAL LATINO TRANS-DUCERE = CONDURRE ATTRAVERSO
DISPOSITIVO FISICO PROGETTATO PER TRASFORMARE
GRANDEZZE FISICHE 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
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
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
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
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
STRUMENTAZIONE DA CAMPO 37
STRUMENTAZIONE
CONTROLLORE ATTUATORI PROCESSO
SENSORI
𝑟 (𝑡 )𝑒 (𝑡 )
𝑛 (𝑡 )
𝑦 (𝑡 )𝑑 (𝑡 )𝑑𝑎 (𝑡 )
+
+-
+
+
+
+
+
𝑢 (𝑡 )
RUMORE
Il discostamento tra il comportamento ideale e
quello reale può essere modellizzato come un
rumore (noise).
Il rumore di misura è determinante nella
definizione della precisione statica.
PROBLEMATICHE
38
DISPOSITIVI DI MISURA
COORDINAMENTO
CONDUZIONE
GESTIONE
CAMPOSTRUMENTAZIONE AI VARI LIVELLI GERARCHICI 39
DISPOSITIVI DI MISURA
- LETTORI CODICI- SENSORI DI PROSSIMITÀ- SENSORI DI FINE CORSA- ANALIZZATORI DELLA VISIONE
- DELLE VARIABILI CONTROLLATE- ON/OFF- DELLE VARIABILI INTERNE
- ANALIZZATORI DI MATERIA- MISURATORI DI MATERIA- MISURATORI DI GRANDEZZE FISICHE
STRUMENTAZIONE
CARATTERIZZAZIONE DI UN DISPOSITIVO DI MISURA 40
GRANDEZZA DA MISURARE
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DEL SENSORE
TECNOLOGIE USATE PER LA REALIZZAZIONE
SEGNALE RICAVATO DAL SENSORE
INTERFACCIA VERSO L’APPARATO
CAMPO DI ESCURSIONE
PRESTAZIONI (Banda Passante)
COSTO
INFORMAZIONI NECESSARIE PER CARATTERIZZARE UN DISPOSITIVO DI MISURA
STRUMENTAZIONE
CLASSE DI PROTEZIONE (IP xx yy)
VALUTAZIONE DI UN DISPOSITIVO DI MISURA 41
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 (escursione)
CAPACITÀ DI SOVRACCARICO (in cond. non nominali)
COMPATIBILITÀ CON LA RETE DI COMUNICAZIONE
DISPONIBILITÀ
COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA
COMPATIBILITÀ CON GLI ALTRI COMPONENTI
STRUMENTAZIONE
CARATTRIZZAZIONE DI UN DISPOSITIVO DI MISURA 42
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
CARATTERIZZAZIONE DI UN DISPOSITIVO DI MISURA 43
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
MOLTOLIMITATA LIMITATA
SEMPLICE MEDIANTE
MICROCALCOLTORE
STRUMENTAZIONE
PROBLEMATICHE
44
GRANDEZZE MISURATE DAIDISPOSITIVI DI MISURA
MISURA DELLE GRANDEZZE MECCANICHE 45
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
MISURA DELLE GRANDEZZE ELETTRICHE E TERMICHE 46
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
MISURA DELLE GRANDEZZE CHIMICHE E FISICHE 47
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
PROBLEMATICHE
48
STRUTTURA DEIDISPOSITIVI DI MISURA
STRUTTURA DI UN DISPOSITIVO DI MISURA
STRUMENTAZIONE 49
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 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
DISPOSITIVO DI MISURA
STRUMENTAZIONE DA CAMPO 50
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
STRUTTURA DI UN DISPOSITIVO DI MISURA DIGITALE 51
FILTROPASSA-BASSO
CAMPIONAMENTOE TENUTA
SENSORE
TRASDUTTORE AMPLIFICATORE
MICROCALCOLATORE
CONVERTITOREA / D
GRANDEZZADA MISURARE
RETE DI COMUNICAZIONE
STRUMENTAZIONE
STRUMENTAZIONE SMART 52
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
DISPOSITIVO DI MISURA SMART
STRUMENTAZIONE DA CAMPO 53
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
DISPOSITIVO DI MISURA “INTELLIGENTE”
STRUMENTAZIONE DA CAMPO 54
DISPOSITIVO DI MISURA INTELLIGENTE
DISPOSITIVO DIADATTAMENTO ALLA MODALITÀ DICOMUNICAZIONE
ALLA RETE DI COMUNICAZIONE DIGITALEVISUALIZZAZIONE DEL VALORE OTTENUTO DALLA STRUMENTAZIONE INTELLIGENTE IN MODO DA RENDERLA FACILMENTE UTILIZZABILE NEL CONTROLLO O NELLA GESTIONE OPPURE INTERPRETABILE
GRANDEZZECHE CARATTERIZZANO LA VARIABILE CONTROLLATAE ALTRE VARIABILI AD ESSA CONNESE
SENSORIVARIO TIPO
AMPLIFICATORECONVERTITORE A/DMICROPROCESSOREELABORAZIONE INHARD E INSOFT-COMPUTING
STRUMENTAZIONE
STRUTTURA DI UN DISPOSITIVO DI MISURA 55
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
STRUMENTAZIONE DA CAMPO 56
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
PROBLEMATICHE
57
TECNOLOGIE DITRASMISSIONE
STRUMENTAZIONE DA CAMPO 58
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
PROTOCOLLO HART 59
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
STRUTTURA DI UN TRASMETTITORE CON PROTOCOLLO HART 60
MICROPROCESSORE
CONVERTITORED/A
CONVERTITOREA/D
MEMORIA
SISTEMA DI COMUNICAZIONE
SEGNALE ANALOGICODAL SENSORE
INFORMAZIONE DIGITALIZZATA
SEGNALE DI TIPO CONTINUO DA
TRASMETTERE4 – 20 mA
STRUMENTAZIONE
PROTOCOLLO HART 61
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
STRUTTURA DI UN MESSAGGIO HART 62
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
STRUTTURA DI UN MESSAGGIO HART 63
STRUTTURA DI UN MESSAGGIO HART
PREAMBOLO SD AD CD BC STATO DATI PARITÀ
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
TRASMISSIONE CON PROTOCOLLO HART 64
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
INTERFACCIA VERSO LA RETE DI COMUNICAZIONE 65
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