Reti e Sistemi per l’Automazione

Il corso introduce i principi fondamentali dell’automazione industriale e le principali architetture utilizzate nei moderni sistemi di produzione. Dopo una panoramica generale sui sistemi di automazione, vengono analizzati i modelli architetturali e organizzativi della produzione, con particolare riferimento alla piramide CIM, ai livelli di controllo e supervisione e ai modelli di integrazione dei sistemi industriali.

Una parte centrale del corso è dedicata ai Programmable Logic Controller (PLC), con approfondimenti sulla loro architettura hardware e software, sul ciclo di scansione e sui principi di programmazione secondo lo standard IEC 61131-3. Sono trattati i principali linguaggi di programmazione per PLC, tra cui Instruction List (IL), Structured Text (ST), Ladder Diagram (LD), Function Block Diagram (FBD) e Sequential Function Chart (SFC), attraverso esempi ed applicazioni industriali.

Il corso approfondisce inoltre i principali componenti di campo utilizzati nei sistemi di automazione, con particolare attenzione ai sensori industriali, agli attuatori, agli azionamenti elettrici e ai sistemi di Motion Control. Vengono quindi introdotti i sistemi SCADA, analizzandone architettura, funzionalità, acquisizione dati, supervisione dei processi, gestione degli allarmi e integrazione con i sistemi di controllo.

Un ampio modulo è dedicato alle reti di comunicazione industriale e ai principali protocolli utilizzati nei diversi livelli dell’automazione. Sono trattati MODBUS, CANbus, Profibus, Profinet, DeviceNet, ControlNet, Ethernet/IP, EtherCAT, Sercos e PowerLink. Per i sistemi di supervisione e le infrastrutture energetiche vengono inoltre introdotti DNP3, IEC 60870, IEC 61850 e OPC UA, insieme alle principali tecnologie di comunicazione wireless per applicazioni industriali.

Il programma comprende anche i sistemi di controllo di processo, con introduzione ai diagrammi P&I, alla strumentazione industriale basata su segnali 4–20 mA e ai protocolli HART e Foundation Fieldbus. Sono infine presentati i principi fondamentali della Functional Safety, l’impiego dei PLC in aree pericolose e gli aspetti principali della cybersecurity nei sistemi di automazione industriale e nelle infrastrutture OT.

Le attività di laboratorio prevedono esercitazioni di programmazione e simulazione di PLC, emulazione di processi industriali e configurazione di sistemi SCADA, con l’obiettivo di applicare in modo integrato i contenuti teorici affrontati durante il corso.

Nessun requisito è richiesto, oltre alla conoscenza di cosa sono le reti di comunicazioni e come funzionano e alla conoscenza di base dei sistemi di controllo.

Testo di riferimento: C. Foglietta, Architetture per il controllo industriale. Dispositivi, linguaggi e protocolli. Il materiale didattico presentato durante le lezioni costituisce parte integrante del corso.

Il corso è erogato in presenza. Non saranno disponibili registrazioni o streaming delle lezioni, salvo materiale registrato negli anni accademici precedenti. E' prevista comunque la registrazione di alcune esercitazioni svolte al computer che saranno disponibili sulla piattaforma Teams.

La frequenza delle lezioni non è obbligatoria, ma è fortemente consigliata, in particolare per le attività pratiche e di laboratorio.

La valutazione finale prevede due componenti. La prima consiste nella realizzazione e presentazione di una tesina progettuale, nella quale lo studente dovrà simulare un processo fisico, implementare il relativo controllore e sviluppare un sistema di supervisione SCADA. La tesina contribuisce indicativamente per circa un terzo alla valutazione complessiva. La seconda componente consiste in una prova orale sull’intero programma del corso e contribuisce indicativamente per circa due terzi alla valutazione finale. Non sono previste prove intermedie. La data della presentazione della tesina e quella della prova orale devono essere concordate con il docente.