Il controllo del movimento pneumatico

In che modo le reti industriali stanno delineando il futuro del controllo di movimento pneumatico? L’importanza di scegliere la rete più adatta è fondamentale. Parker Hannifin ci spiega quali saranno le prossime evoluzioni

di Patrick Berdal

Più i dispositivi industriali diventano connessi, sulla scia dell’Industrial Internet of Things (IIoT) o di Industry 4.0, e più le fabbriche utilizzano le reti industriali per rendere i loro sensori e attuatori più intelligenti. Ciò è in gran parte dovuto alla necessità di migliorare le prestazioni, rendere la produzione più flessibile e integrare le installazioni di fabbrica con i sistemi IT. I dispositivi capaci di comunicare sono molto utilizzati nella moderna fabbrica per controllare processi industriali o macchine. I sistemi basati su microprocessori svolgono funzioni avanzate, tra cui il monitoraggio analogico, il controllo del movimento compreso quello ad alta velocità, oltre alla condivisione dei dati sulle reti di comunicazione. Ma tra le diverse reti industriali oggi disponibili sul mercato, quali sono quelle dell’IIoT utilizzate per il controllo del movimento pneumatico?

È fondamentale saper scegliere la rete industriale più idonea
Sempre più produttori hanno diverse idee e interpretazioni in merito a cosa sia la “fabbrica intelligente” e di come sia giusto implementarla. Un tema comune riguarda il bisogno di disporre di componenti che abbiano un’intelligenza aggiuntiva, in grado di favorire la comunicazione e l’interazione macchina/macchina. Di fatto, le diverse idee si riducono ad aspetti più pratici che riguardano la scelta delle architetture di sistema, e il modo in cui la moltitudine di nuovi sensori (e un numero crescente di attuatori) possano comunicare attraverso la rete. Le reti industriali sono utilizzate per il controllo di processo, il monitoraggio o entrambi. Possiamo considerare una rete industriale come un insieme di regole a cui il sistema deve attenersi per disciplinare il linguaggio, i mezzi e la topologia della rete stessa.Saper scegliere la rete industriale più adatta alle proprie esigenze è così di vitale importanza. Anche la tipologia del sistema risulta fondamentale per fattori quali la ridondanza, l’espandibilità futura, la facilità di implementazione e il tipo di hardware necessario al funzionamento del sistema.

La forza trainante dell’IIoT

Le reti Ethernet stanno rapidamente guadagnando popolarità. Molte di queste reti e protocolli sono stati progettati appositamente per applicazioni industriali con vantaggi riscontrabili nell’integrazione con l’infrastruttura IT, la connettività Internet e il monitoraggio remoto. Molte delle reti e dei protocolli Ethernet, come PROFINET IO, EtherNet/IP, EtherCat, Modbus TCP, già da diversi anni presenti sul mercato, sono stati impiegati per le applicazioni più sofisticate, visti gli elevati costi di installazione. Di conseguenza, in passato nell’esecuzione di operazioni meno complesse si è optato per bus di campo più economici come PROFIBUS DP, DeviceNet, CANopen e interfaccia AS. Le cose stanno tuttavia cambiando in favore delle reti e dei protocolli Ethernet, data la diminuzione dei costi e l’aumento delle tecnologie emergenti nel mercato come quelle relative alle reti wireless e ai protocolli di comunicazione aperti.

Le potenzialità dell’IO-Link
Tra questi protocolli di comunicazione aperti relativamente nuovi, l’IO-Link potrebbe assumere un ruolo significativo, in quanto si tratta dell’estensione locale perfetta di una rete Ethernet industriale superiore. Introdotta nel 2008 da Siemens, è stata la prima tecnologia IO per la comunicazione con sensori e attuatori a essere adottata come standard internazionale (IEC 6113131-9). Il che significa che i dispositivi IO-Link possono essere integrati allo stesso modo in tutti i sistemi di comunicazione più comuni e nei sistemi di automazione, fino al livello di pianificazione delle risorse aziendali (ERP). IO-Link è un’interfaccia punto a punto altamente performante, basata su una connessione a tre cavi che offre tutta la semplicità di un’installazione plug & play. I moduli IO-Link utilizzano cavi standard non cablati per connettere gli apparecchi slave dell’IO-Link master. Questo consente di ridurre di un quinto il cablaggio rispetto al cablaggio di protocolli specifici. Tutte le configurazioni del dispositivo sono salvate e scaricate in un nuovo dispositivo, senza bisogno di programmazione.

Rendere facilmente accessibili le informazioni diagnostiche
La chiave per sbloccare la potenza di questi dispositivi intelligenti sta nel rendere facilmente accessibili le informazioni diagnostiche. IO-Link consente lo scambio ciclico dei dati, in modo che un programmatore possa inviare le informazioni preziose laddove sono necessarie: a uno schermo HMI, a un indicatore luminoso oppure a una richiesta di manutenzione. La modifica o la calibrazione dei parametri del sensore o dell’attuatore possono avvenire a distanza anche con la linea di produzione ancora in funzione, evitando arresti. Per poter sfruttare al meglio l’intelligenza di sensori e attuatori occorre rendere facilmente accessibili le informazioni diagnostiche che sono in grado di fornire. In questo senso l’interfaccia IO-Link può scambiare dati ciclicamente e inviare le informazioni dove servono, ovvero a un HMI, a una luce segnaletica oppure a una richiesta di manutenzione. Inoltre è possibile cambiare o calibrare i parametri dei sensori e degli attuatori da remoto, anche con la linea di produzione in funzione per evitare i fermo macchina. Ci sono più di 130 società nella comunità IO-Link che rappresentano più di 3,5 milioni di nodi raggiunti. Fattori come la semplicità di installazione, maggior controllo e migliori capacità diagnostiche dell’IO-Link hanno attirato una base di clienti considerevole.

In futuro i quadri elettrici potranno essere ridotti
Quando si visita uno stabilimento automobilistico o uno dedicato al confezionamento, balza subito all’occhio il grande armadio elettrico che ospita il PLC e i contattori. Questi quadri elettrici che solitamente occupano molto spazio potranno in futuro essere ridotti drasticamente. Alimentatori, PLC e interruttori Ethernet stanno diventando più robusti perché costruiti con grado di protezione da IP20 a IP65. E con dispositivi come relè di sicurezza spesso tolti dal quadro elettrico, vedremo anche i PLC migrare altrove. A un certo punto le fabbriche riconvertiranno questi ampi spazi una volta occupati dai quadri elettrici e dai master IO-Link per la decentralizzazione dei cavi, ottenendo così risparmi considerevoli. Questa tendenza in atto incoraggerà chi solitamente cabla i manifold valvole, a spostarsi verso i network industriali, data la possibilità di inserire nei manifold una diagnostica che operi in tempo reale considerando di rilevare velocemente il cortocircuito di un solenoide oppure un abbassamento di tensione. Grazie a manifold più intelligenti, anche la produzione diventa più flessibile e sicura.

Autore: Patrick Berdal è Product Manager per i Control Devices, Automation Group Europe, in Parker Hannifin