Gianmaria De Tommasi » 4.[MF] Dispositivi di controllo specializzati

Indice della lezione

Controllori per macchine a controllo numerico
Regolatori PID
Controllori per motori elettrici

I dispositivi di controllo specializzati

La diffusione in ambito industriale di alcuni tipi di controllo ha fatto sì che venissero sviluppati dei particolari dispositivi di controllo dedicati o specializzati.

A differenza dei dispositivi general purpose, per i quali lo sviluppatore deve progettare ed implementare l’algoritmo di controllo, i controllori specializzati richiedono solo una configurazione da parte dell’utente.

Controllori di macchine a controllo numerico

Una macchina a controllo numerico (Computer Numerical Control machine) è un macchinario che esegue lavorazioni e movimentazioni attraverso assi di rotazione e traslazione controllati.

Tipicamente è dotata di un linguaggio di programmazione di alto livello orientato alla funzionalità svolta dalla macchina (ad esempio la possibilità di specificare un movimento di un braccio robotico per punti).

Esempi di macchine CNC: torni, frese, bracci robotici.

Macchina a controllo numerico

Bracci robotici

Requisiti per un dispositivo di controllo di macchine CNC

L’architettura di controllo delle macchine CNC deve fornire le seguenti funzionalità:

controllare i movimenti di ogni asse
generare i riferimenti corretti
coordinare tra loro i movimenti degli assi
realizzare l’interfaccia uomo-macchina
avere la capacità di comunicare con dispositivi esterni per necessità di coordinamento
avere capacità di autodiagnosica

Architettura di un dispositivo di controllo per macchine CNC

I dispositivi di controllo delle macchine CNC hanno tipicamente un architettura a bus, in cui sono presenti:

un modulo per ognuno degli assi da movimentare
un modulo che interpreta il programma utente e manda gli opportuni comandi ai moduli di movimentazione
un modulo che realizza il controllo logico/sequenziale
un modulo per la realizzazione dell’interfaccia uomo macchina

I regolatori PID

I regolatori proporzionali-integrali-derivativi (PID) sono i dispositivi più diffusi per la regolazione in ambito industriale.

Posso essere implementati con architetture monolitiche di dimensioni ridotte.

Legge di controllo ideale di un regolatore PID

$u(t)=K_Pe(t)+K_I\int_0^te(\tau) d\tau+K_D\frac{de(t)}{dt}$

Controllori per motori elettrici

Il controllo dei motori elettrici (in corrente continua, in corrente alternata, oppure passo passo) è una delle applicazioni più diffuse nel controllo industriale.

Per questo motivo esistono in commercio dispositivi di controllo specializzati per le varie tipologie di motori.