IO-Link: sensori intelligenti in ottica 4.0

ifm electronic punta sull’interfaccia IO-Link per la Smart Factory: i sensori digitali che in passato si limitavano a restituire semplici segnali di commutazione o valori analogici, oggi diventano sensori intelligenti per accedere a Industria 4.0

di Vittoria Ascari

Tutti i nuovi prodotti di ifm electronic, specializzata in sensori, sistemi di controllo e comunicazione, sono dotati di interfaccia IO-Link, grazie alla quale il valore letto dal sensore viene trasmesso in modo digitale, escludendo così l’invio di valori distorti dovuti a eventuali interferenze sulla linea.
Nelle soluzioni di automazione, infatti, i sensori giocano l’importante ruolo di “organi sensoriali”, e in un’epoca 4.0 come quella attuale non possono limitarsi a fornire solo i valori letti, ma devono restituire tutte le informazioni disponibili. La comunicazione di questi dati dovrebbe risultare semplice e rapida, dal livello sensore attraverso il livello di controllo fino al sistema di supervisione aziendale. IO-Link è quindi il passe-partout che permette tale comunicazione, rendendo concreti i vantaggi promessi da Industria 4.0.

I benefici del master IO-Link
IO-Link permette quindi di comunicare in contemporanea altre informazioni, come quelle relative allo stato di funzionamento del sensore. Un altro beneficio si ha durante la fase di configurazione, quando la parametrizzazione dei sensori può essere trasmessa direttamente tramite il master IO-Link, evitando complessi settaggi.
La nuova generazione di master IO-Link di ifm ha tre porte Ethernet, di cui due dedicate al fieldbus e una al’IIoT, entrambe con il proprio indirizzo IP. La configurazione dei sensori e degli attuatori collegati viene effettuata tramite Linerecorder, un software intuitivo che rileva i master IO-Link presenti nella rete Ethernet, visualizzando tutti i valori dei sensori presenti sull’impianto.

I sensori intelligenti impiegati nella lavorazione dei metalli
Vediamo qualche esempio applicativo. Nel caso di una macchina per la lavorazione dei metalli, i sensori induttivi ifm con elevata tenuta e resistenza a oli e lubrorefrigeranti aggressivi garantiscono il rilevamento preciso della posizione di pezzi, portapezzi e parti della macchina. I sistemi di diagnosi e i sensori di vibrazione per la manutenzione predittiva riconoscono in tempo disequilibrio, usura o danni del cuscinetto su mandrini e motori prevenendo arresti di produzione, fermi macchina e altri danni. I sensori di visione controllano la qualità dei componenti e dei pezzi. I lettori di codice garantiscono la tracciabilità dei pezzi in centri di lavorazione, in sistemi di produzione versatili e in linee di trasferimento. I sensori di flusso danno un importante contributo per l’efficienza energetica, rilevando costantemente il consumo di acqua, aria compressa, olio e lubrorefrigerante. Molti di questi sensori comunicano col sistema di controllo superiore tramite IO-Link e IoT core.

Il monitoraggio delle energie nel settore dell’automotive
Passiamo ora allo stabilimento di un produttore in ambito automotive. Qui è stato realizzato un sistema web based per la gestione tempestiva della manutenzione, il contenimento dei consumi energetici e il conseguente miglioramento dell’efficienza produttiva, intervenendo su una linea strategica dedicata alla lastratura (saldatura automatica tramite robot). Anche in questo caso, la strategia adottata da ifm electronic per il revamping della linea ha visto l’implementazione di una soluzione per la manutenzione basata sulla condizione e il monitoraggio delle energie. Alle tecnologie esistenti è stato affiancato un sistema parallelo composto da sensori intelligenti, gateway e software di visualizzazione e analisi dati.
Grazie al sistema installato, tutti i sensori utili alla manutenzione su condizione e al monitoraggio dell’energia sono interconnessi ai sistemi informatici, e migliorano l’interfaccia uomo-macchina rendendola semplice e intuitiva. I sensori intelligenti consentono il monitoraggio continuo delle condizioni di lavoro e dei parametri di processo. Tutti i dati provenienti dai device vengono storicizzati su un database Microsoft SQL, mediante il software Linerecorder Agent di ifm.
Grazie al sistema implementato il cliente ha potuto attuare una CBM (Condition Based Maintenance) in tempo reale: supportato anche dall’ausilio di diversi dispositivi mobili, gli addetti alla manutenzione possono ricevere informazioni sulla condizione delle macchine in qualsiasi momento e in qualunque parte dello stabilimento, intervenendo tempestivamente in caso di necessità.

Un percorso completo che va dal sensore al sistema ERP
Grazie al collegamento IO-Link dei sensori è possibile inoltre utilizzare i dati del sensore nei sistemi ERP superiori. Linerecorder consente infatti una comunicazione bidirezionale tra un gran numero di interfacce diverse. In questo modo è possibile una comunicazione tra sistemi ERP da un lato (come ad esempio SAP, di cui ifm è anche integratore), e dati dei dispositivi dal livello di campo, controllo e supervisione dall’altro.
I dati possono essere trasmessi con questo sistema direttamente all’ERP senza gravare sul PLC nell’automazione. ifm definisce questo percorso diretto dei dati “percorso a Y”, in quanto i dati arrivano al PLC da un lato, e direttamente al sistema Linerecorder dall’altro, proprio come percorrendo i due bracci della lettera “Y”.
Infine, grazie a una visualizzazione personalizzata, il software ifm Linerecorder Smartobserver può supervisionare tutti i sensori, gestire le soglie di preallarme e allarme, spedendo e-mail in caso di anomalie o task di manutenzione in tempo reale.
Il Gruppo ifm riesce quindi a realizzare un percorso completo dal sensore al sistema ERP grazie all’implementazione di soluzioni hardware e software proprie, che garantiscono l’integrazione di specifiche componenti capaci di far parlare il campo col sistema gestionale aziendale. Processi spesso ancora manuali possono così essere guidati e automatizzati, contribuendo a incrementare il livello di performance, qualità e disponibilità degli impianti.

Un unico interlocutore in grado di offrire soluzioni customizzate
Il Gruppo ifm si è strutturato con una nuova divisione, ifm solution, capace di seguire il cliente dallo studio del progetto all’installazione fino al collaudo. L’obiettivo è quello di contribuire alla crescita dell’OEE delle imprese, per farle essere competitive sui mercati emergenti.
“Le aziende si devono affidare a partner in grado di studiare sistemi capaci di comunicare dal sensore all’ERP in modo da avere un unico interlocutore che analizzi insieme a loro gli stressor, o agenti stressanti, tipici della loro realtà produttiva e li segua con soluzioni customizzate ed efficaci” afferma Carlo Di Nicola, Team Leader System Sales Engineer / World Wide Coordinator WCM Solution Sales di ifm. “Analizzati gli stressor e definito il business plan, bisogna mantenere vivi i risultati in tempo reale in modo da capire, durante il percorso, quali sono i benefici. Facciamo un esempio: se identifichiamo i maggiori costi di manutenzione, le principali cause dei fermi macchina imprevisti e costruiamo un sistema con l’obiettivo di ridurli, siamo in grado, grazie all’aggiornamento e alla costante analisi dei dati raccolti, di comprendere in tempo reale il beneficio del sistema stesso”.
ifm si pone come un partner “chiavi in mano”, occupandosi come capo commessa della fornitura della componentistica, dell’installazione elettrica e meccanica dei componenti, della fornitura di sistemi software e della loro messa in servizio. Terminata questa parte inizia la collaborazione tra ifm solution e il cliente, per studiare il caso reale e contabilizzare insieme il ritorno sull’investimento.

La digitalizzazione di fabbriche in ottica Industry 4.0
Grazie all’acquisizione di realtà operanti nel mondo del digital che entrano a far parte del Gruppo ifm, l’azienda è in grado di presentarsi sul mercato come partner completo per la digitalizzazione di intere fabbriche, in ottica Industry 4.0. “Per affrontare le sfide del futuro, ifm avrà una propria piattaforma open source in grado di comunicare con qualsiasi device presente in campo, prelevando i dati da diverse marche di dispositivi connessi in rete per portarli su database locali o su Cloud” conclude Carlo Di Nicola.