Obiettivi formativi
1. Conoscenza e comprensione.
Il corso ‘Elettronica per l’Automazione’ (48h-6 CFU) offre un’ampia conoscenza relativa alle tecnologi elettroniche usate per la realizzazione dei moderni sistemi di automazione.
Durante il corso, se ne studieranno le principali caratteristiche, le architetture, i componenti HW più utilizzati.
In particolare si offriranno contenuti su:
- Contesto dei Sistemi di Automazione
- Suddivisione in sotto-sistemi di un Sistema di Automazione
- Flusso di progettazione
- Partizionamento Hw/Sw, ovvero la ripartizione delle funzioni principali fra circuiti dedicati e firmware per microprocessore
- Conoscenza dei principali protocolli di comunicazione usati nei Sistemi di Automazione
2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione.
Scopo del corso è quello di fornire gli strumenti per la comprensione e valutazione dei Sistemi di Automazione.
Parte del corso sarà dedicata ad attività di progettazione e simulazione.
In particolare lo studente dovrà acquisire sono le seguenti capacità:
- definire le specifiche tecniche necessarie alla realizzazione di un progetto (segnali di I/O, elementi di elaborazione, partizionamento HW/SW)
- simulare, implementare e collaudare un sistema Sistema di Automazione mediante opportuni software
3. Capacità trasversali.
Durante le attività di design, gli studenti sono invitati a lavorare in piccoli gruppi.
Questo facilita lo sviluppo da parte degli studenti di competenze trasversali.
Essi devono imparare a confrontarsi, a risolvere problemi collaborando, ad aiutarsi reciprocamente nelle complesse attività di debug.
Inoltre devono cooperare per la scrittura della relazione descrittiva del progetto finale.
Prerequisiti
Contenuti dell'insegnamento
Il corso offre un’introduzione all’automazione industriale, e alle peculiarità dei sistemi di automazione elettronica sia programmabili che dedicati.
Inoltre, verranno presentati i dispositivi elettronici che stanno alla base dei più diffusi e sistemi di automazione, con particolare riferimento alle tecniche di progettazione/programmazione dei sistemi.
Saranno presentati alcuni esempi di settori applicativi e casi di interesse.
Verranno forniti contenuti al riguardo della tematica Automazione Industriale 4.0, inerenti i protocolli di comunicazione, il cloud computing, le tecnologie per IoT con particolare riferimento al tema della sicurezza.
Concluderanno il corso delle attività pratiche di progettazione inerenti i sistemi elettronici per l’automazione.
Programma esteso
Introduzione all’automazione industriale:
- Introduzione al corso
- Architettura di un sistema elettronico per l’automazione e cenni storici
- Soluzioni tecnologiche: sistemi programmabili e sistemi dedicati
- Sicurezza ed Affidabilità dei sistemi elettronici per l’Automazione
- Sistemi di automazione basati su PLC – tecnologie ed esempi
- Metodi di programmazione, ottimizzazioni, evoluzioni
- Sistemi di automazione basati su SE
- Sistemi a uP, uC, DSP e FPGA SoC
- Hardware/Software Co-Design e partizionamento Hw-Sw
- Settori applicativi e Casi di interesse:
Controllo qualità fine-linea
Selezionatrici di prodotti
Visione intelligente/esperta
Automazione Industriale 4.0:
- Protocolli di comunicazione a livello scheda: I2C, SPI, RS232, RS485
- Protocolli di comunicazione a livello di campo: CANBus
- Protocolli di comunicazione a livello di rete: suite IP
- Tecnologie per l’IoT
- Cloud e Edge Computing
- Applicazioni M2M
- Cenni sulla sicurezza delle trasmissioni (Crittografia e Autenticazioni)
- Cenni sui Sistemi Operativi Real Time
- Il concetto di SCADA
PROGETTAZIONE:
Le attività pratiche di progettazione inerenti i sistemi elettronici per l’automazione saranno realizzate al calcolatore con opportuni software di modellazione, simulazione e implementazione.
Bibliografia
- Designing Embedded Hardware, 2nd edition; John Catsoulis; O'Reilly Media
- Embedded System Design: A Unified Hardware/Software Approach; Frank Vahid and Tony Givargis;
Metodi didattici
Il corso è diviso in lezioni teoriche frontali e attività di progettazione.
Nelle lezioni si affronteranno i temi legati alla conoscenza teorica dei Sistemi di Automazione.
Nelle attività di progettazione si svilupperanno conoscenze relative a:
- sviluppo di circuiti digitali dedicati descritti mediante linguaggio Verilog
- alla scrittura di codice firmware per microprocessore in linguaggio C
Modalità di lavoro:
- le attività di progettazione sono finalizzate alla realizzazione di un progetto pratico
- gli studenti possono lavorare al progetto assegnato in modo individuale o in piccoli gruppi
- ogni progetto deve essere descritto da una relazione scritta
Modalità verifica apprendimento
- Durante il corso saranno assegnate alcune esercitazioni da svolgere in ore di studio individuale.
- Al termine del corso si sosterrà una prova orala in cui verranno discussi e valutati in modo approfondito la conoscenza degli argomenti teorici studiati a lezione.
- L’esame sarà completato da un’attività di progetto e implementazione di un esercizio inerente lo sviluppo di un Sistema di Automazione realizzato da solo o con un piccolo gruppo di lavoro. Il progetto sarà discusso con il docente a valle della presentazione di una relazione tecnica.
Il voto finale sarà dato da una valutazione ponderata di tutte le prove sopra-elencate.
Altre informazioni
Materiale didattico e ulteriori informazioni sono reperibili sul portale di ateneo dedicato alla didattica: ELLY
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
