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Sistemi di Controllo IndustrialiLezione 09

14 aprile 2015

Ing. Chiara Fogliettafoglietta.chiara@gmail.com

Sistemi di Controllo per lAutomazione IndustrialeIngegneria Gestionale

A.A. 2014 - 2015Universit degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale

mailto:foglietta.chiara@gmail.com

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Lezione 09

Chiara Foglietta

Introduzione

Le operazioni suisistemi di controlloindustriali

I componenti deisistemi di controlloindustriali

I sistemi SCADA

Generazioni dellearchitetture SCADA

Sistemi di Controllo perlAutomazione Industriale

Ingegneria GestionaleA.A. 2014 - 2015

Agenda

Introduzione

Le operazioni sui sistemi di controllo industriali

I componenti dei sistemi di controllo industriali

I sistemi SCADA

Generazioni delle architetture SCADA

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Lezione 09

Chiara Foglietta

2Introduzione

Le operazioni suisistemi di controlloindustriali

I componenti deisistemi di controlloindustriali

I sistemi SCADA

Generazioni dellearchitetture SCADA

Sistemi di Controllo perlAutomazione Industriale

Ingegneria GestionaleA.A. 2014 - 2015

Sistemi di controllo industriali

Il termine SCADA lacronimo di Supervisor Control and DataAcquisition, ossia controllo di supervisione e acquisizione deidati. Tali sistemi di controllo fanno parte dei sistemi di controlloindustriali (industrial control systems - ICS), che includono,oltre ai sistemi SCADA, anche i sistemi di controllo distribuiti(distributed control systems - DCS), e anche sistemi molto pipiccoli come i controllori a logica programmabile(Programmable Logic Controller -PLC) si trovano negli impiantiindustriali.

I sistemi di controllo industriali sono usate in industrie cometrasmissione e distribuzione elettrica, idrica, del gas e delpetrolio, trasporti, chimica, farmaceutica, cartiera, cibo ebevande e manifatturiera, come automobilistica, aerospaziale,e di beni.

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Lezione 09

Chiara Foglietta

3Introduzione

Le operazioni suisistemi di controlloindustriali

I componenti deisistemi di controlloindustriali

I sistemi SCADA

Generazioni dellearchitetture SCADA

Sistemi di Controllo perlAutomazione Industriale

Ingegneria GestionaleA.A. 2014 - 2015

Sistemi di controllo industriali

I sistemi SCADA sono generalmente usati per controllarerisorse che sono disperse usando acquisizione di daticentralizzati e controllo di supervisione.

I sistemi DCS sono generalmente usati per il controllo deisistemi di produzione allinterno di unarea locale come unafattoria usando controllo di supervisione e di regolazione.

I PLC sono generalmente usato per il controllo discreto perapplicazioni specifiche e generalmente forniscono controllo diregolazione.

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Lezione 09

Chiara Foglietta

4Introduzione

Le operazioni suisistemi di controlloindustriali

I componenti deisistemi di controlloindustriali

I sistemi SCADA

Generazioni dellearchitetture SCADA

Sistemi di Controllo perlAutomazione Industriale

Ingegneria GestionaleA.A. 2014 - 2015

I sistemi SCADA

I sistemi SCADA sono sistemi fortemente distribuiti usati percontrollare beni geograficamente dispersi, spesso distribuiti sumigliaia di chilometri quadrati, dove lacquisizione centralizzatadi dati e il controllo sono critici per loperativit dei sistemi.Sono usati nei sistemi di distribuzione, come la distribuzioneidrica, e i sistemi di collezione delle acque reflue, i gasdotti e glioleodotti, le reti elettriche, e i sistemi di trasporto ferroviari. Uncentro di controllo SCADA esegue il monitoraggio e il controllocentralizzato dal campo su reti di telecomunicazione a lungadistanza, incluso il monitoraggio di allarmi e i dati di processo.Sulla base delle informazioni ricevute dalle stazioni remote, icomandi automatici o manuali (eseguiti dalloperatore) sonoinviati agli apparecchi di controllo nelle stazioni remote, chesono spesso chiamati apparecchi di campo. Gli apparecchi dicampo controllano le operazioni locali come lapertura e lachiusura di valvole ed interruttori, la collezione di dati daisensori e il monitoraggio dellambiente locale per gli allarmi.

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Chiara Foglietta

5Introduzione

Le operazioni suisistemi di controlloindustriali

I componenti deisistemi di controlloindustriali

I sistemi SCADA

Generazioni dellearchitetture SCADA

Sistemi di Controllo perlAutomazione Industriale

Ingegneria GestionaleA.A. 2014 - 2015

I sistemi DCS

I DCS sono usati nei processi dei controllo industriali come lagenerazione elettrica, la raffinazione di petrolio e gas, iltrattamento di acque chiare e nere, e la produzioneautomobilistica, alimentare e chimica. I DCS sono integraticome unarchitettura di controllo che contiene un livello dicontrollo che supervisiona molteplici ed integrati sottosistemiche sono responsabili di controllare i dettagli di un processolocalizzato. Il controllo dei processi e dei prodotti sono di solitoottenuti impiegando cicli di controllo in retroazione e in avantidove le condizioni di processo e/o dei prodotti chiave sonoautomaticamente mantenuti intorno ad un desiderato set-point.I DCS sono usati intensamente nelle industrie basate sulprocesso.

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Lezione 09

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6Introduzione

Le operazioni suisistemi di controlloindustriali

I componenti deisistemi di controlloindustriali

I sistemi SCADA

Generazioni dellearchitetture SCADA

Sistemi di Controllo perlAutomazione Industriale

Ingegneria GestionaleA.A. 2014 - 2015

I PLC

I PLC sono apparecchi basati su computer che controllano idispositivi e i processi industriali. Mentre i PLC sonocomponenti dei sistemi di controllo usati nei sistemi SCADA eDCS, essi sono spesso i componenti primari in configurazionidi sistemi di controllo pi piccole per fornire il controllo diregolazione di processi discreti come nelle linee diassemblaggio delle automobili e negli aeratori delle centralielettriche. I PLC sono usati in tutti i processi industriali.

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7Introduzione

Le operazioni suisistemi di controlloindustriali

I componenti deisistemi di controlloindustriali

I sistemi SCADA

Generazioni dellearchitetture SCADA

Sistemi di Controllo perlAutomazione Industriale

Ingegneria GestionaleA.A. 2014 - 2015

Processi industriali

Le industrie manifatturiere utilizzano due processi industriali:I Processi continui. Questi processi girano continuamente,

spesso con transizioni per eseguire diversi gradi di unprodotto. I processi manifatturieri continui sonotipicamente il flusso di vapore o del carburante in unacentrale elettrica, di petrolio in una raffineria, e ladistillazione in un impianto chimico.

I Processi batch (a lotti). Questi processi hanno distinti stepdi processamento, basati sulla quantit di materiale.Esiste uno step di inizio e di fine con la possibilit dioperazioni a regime durante gli step intermedi. I processia lotti sono di solito lassemblaggio di parti meccaniche edelettroniche.

Entrambi le industrie, quelle basate sul processo e quellebasate sui lotti, utilizzano il medesimo tipo di sistemi dicontrollo, sensori e reti. Alcune fabbriche sono ibride.

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Lezione 09

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8Introduzione

Le operazioni suisistemi di controlloindustriali

I componenti deisistemi di controlloindustriali

I sistemi SCADA

Generazioni dellearchitetture SCADA

Sistemi di Controllo perlAutomazione Industriale

Ingegneria GestionaleA.A. 2014 - 2015

SCADA vs DCS/PLC I

Mentre i sistemi di controllo usate nelle industrie manifatturieree di distribuzione sono molto simili nel funzionamento, essisono differenti in alcuni aspetti.

I DCS o i sistemi controllati da PLC sono di solito locatiallinterno di unindustria o di unarea di impianto, comparati aisiti geograficamente distanti degli SCADA.

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Lezione 09

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9Introduzione

Le operazioni suisistemi di controlloindustriali

I componenti deisistemi di controlloindustriali

I sistemi SCADA

Generazioni dellearchitetture SCADA

Sistemi di Controllo perlAutomazione Industriale

Ingegneria GestionaleA.A. 2014 - 2015

SCADA vs DCS/PLC II

Le comunicazioni dei DCS e dei PLC sono basati su tecnologieLAN (Local Area Network) che sono tipicamente pi affidabili ea maggiore velocit comparate con i sistemi di comunicazionea lunga distanza usati nei sistemi SCADA. I sistemi SCADAsono specificatamente progettati per gestire le sfide dellecomunicazioni a lunga distanza come ritardi e perdita dipacchetti.

I DCS e i PLC utilizzano un numero maggiore di ciclo chiusi dicontrollo rispetto ai sistemi SCADA poich il controllo deiprocessi industriali tipicamente pi complicato rispetto alcontrollo di supervisione dei processi distribuiti.

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Introduzione

10Le operazioni suisistemi di controlloindustriali

I componenti deisistemi di controlloindustriali

I sistemi SCADA

Generazioni dellearchitetture SCADA

Sistemi di Controllo perlAutomazione Industriale

Ingegneria GestionaleA.A. 2014 - 2015

Funzionamento di un sistema di con-trollo industriale I

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Introduzione

11Le operazioni suisistemi di controlloindustriali

I componenti de

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