Guida intelligente nell'era dell'Industria 4.0
Con la rapida crescita delle applicazioni Industry 4.0, i costruttori di macchine sono costretti a impiegare meno persone per fornire tempi di sviluppo più brevi per macchine avanzate. Cresce la necessità di fornire le informazioni necessarie per il processo decisionale operativo con dati in tempo reale. La parola chiave associata a Industria 4.0 è connettività (connessioni tra tutti i partecipanti al processo produttivo), anche nelle fabbriche che non hanno ancora applicato Industria 4.0. È importante che i componenti o i sistemi siano almeno compatibili con i requisiti di Industry 4.0 e che possano connettersi e comunicare con reti interne ed esterne.
Sebbene sia facile da implementare con nuovi componenti, non è realistico sostituire tutti i sistemi esistenti per garantirne la compatibilità. Ciò ha portato allo sviluppo di una varietà di dispositivi che forniscono almeno una connessione di base a un sistema Industrial 4.0 senza influenzare la logica di automazione. Lo sviluppo dell'azionamento consente ai produttori di configurare varie funzioni attraverso una tecnologia integrata che elimina la necessità di PLC esterni, riflettendo le modifiche apportate alle unità della generazione precedente che offrono funzionalità limitate.
Non è richiesto alcun PLC esterno
I moderni sistemi di azionamento sono stati sufficientemente intelligenti da eseguire lo spostamento posizionale e il controllo della velocità. L'implementazione di queste funzionalità è semplice come visualizzare un'e-mail tramite un telefono cellulare. Un'altra aspettativa portata da Industry 4.0 è che il sistema di azionamento possa acquisire dati sulla funzionalità e sulle prestazioni della macchina, quindi configurare i dati e presentarli al mondo esterno.
I produttori di azionamenti avanzati possono configurare una varietà di funzionalità attraverso la tecnologia integrata che elimina la necessità di controllori logici programmabili (PLC) esterni. Ad esempio, i servoazionamenti più recenti includono il sistema operativo del controllore programmabile 61131-3 della Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC). Ciò riflette le modifiche apportate alla generazione precedente di driver che fornivano funzionalità limitate.
Ci vuole del tempo per comprendere appieno le implicazioni di questi progressi nell'azionamento, ma gli odierni azionamenti intelligenti hanno la capacità di risolvere le sfide del controllo in tempo reale, che è un aspetto importante dell'Industria 4.0. Il PLC viene rimosso e l'accesso diretto all'azionamento elimina gli intervalli di tempo e ottimizza il tempo di ciclo e la consistenza del prodotto.
Mantieniti sincronizzato
Anche se un sistema di azionamento contiene un determinato strumento o blocco funzione per la risoluzione dei problemi, deve comunque affrontare la sfida di sincronizzare più movimenti su una macchina. Nel caso in cui il sistema bus utilizzato sia incerto, la soluzione che può essere utilizzata è quella di consentire agli azionamenti di comunicare senza dover tornare al sistema di controllo centrale. Qui il sistema bus deterministico come SERCOS III è autonomo. Un sistema deterministico non è un prerequisito necessario per l'applicazione di Industry 4.0. L'unità può memorizzare dati in tempo reale e inviarli al sistema a monte in modo non deterministico.
Ora che nell'unità sono disponibili numerosi strumenti avanzati, è importante scegliere lo strumento giusto. L'obiettivo dovrebbe essere quello di consentire ai programmatori dei costruttori di macchine senza esperienza specifica di accedere e utilizzare queste funzionalità. Si consiglia di utilizzare blocchi funzione PLC testati e testati che possono essere utilizzati con PLC secondo lo standard IEC 61131-3 e possono anche essere combinati con la programmazione logica ladder.
Ora è disponibile un'ampia varietà di blocchi funzione che possono essere selezionati per ciascuna applicazione. Ciò che possono fare è raccogliere informazioni sulla posizione sul nastro trasportatore, controllare la macchina avvolgitrice fino al controllo della registrazione a circuito chiuso e persino creare traiettorie di movimento complete per dispositivi di taglio trasversale e saldatrici trasversali.
Creare un'interfaccia utente
L'interfaccia uomo-macchina (HMI) è un altro componente chiave dell'Industria 4.0. In passato, la creazione di interfacce per macchine e operatori richiedeva l'intervento di un PLC centrale e di un sistema bus per inviare all'azionamento informazioni e variabili critiche sulla configurazione della macchina. Le informazioni diagnostiche e sullo stato della macchina vengono reimportate nel PLC prima di essere visualizzate sull'HMI.
Anche se i moderni sistemi bus possono farlo, ciò può richiedere molto lavoro di programmazione e può non essere necessario quando il sistema di azionamento contiene tutte le informazioni necessarie. Per risolvere questo problema, molti sistemi di azionamento contengono tutti gli strumenti necessari per creare un HMI. In alcuni casi, il PLC centrale potrebbe non essere necessario poiché l'azionamento può utilizzare una gamma completa di ingressi e uscite, precedentemente collegati al PLC.
Il fattore chiave che deve essere controllato è il tempo necessario per impostare ed eseguire il debug della macchina. Gli azionamenti intelligenti ora offrono una serie di strumenti che riducono i tempi di avvio attraverso il movimento ottimizzato degli assi e la sincronizzazione dei processi.
Questi strumenti di avvio rapido sono progettati per spostare l'azionamento nelle prime fasi di messa in servizio della macchina, anche quando il software di controllo della macchina non è stato ancora installato nel sistema. Il risultato è un test semplice e veloce delle prestazioni meccaniche della macchina utilizzando solo strumenti informatici di base come telefoni cellulari o tablet.
Aiuta a mantenere
I sistemi di azionamento intelligenti possono partecipare a strategie di manutenzione proattiva poiché vengono forniti con un set completo di strumenti chiave in grado di eseguire funzioni critiche di manutenzione predittiva, riducendo al minimo gli sforzi di programmazione aggiuntivi. Questo software può essere impostato per monitorare continuamente lo stato delle prestazioni della macchina e lo stato del processo in tempo reale. Ciò include l'analisi della forma d'onda analizzando le variazioni di temperatura, nonché il controllo del gioco, dell'aumento dell'attrito o del sovraccarico del processo.
Se si verifica una condizione di errore, viene generato un codice e inviato all'HMI. Se si riscontra un problema critico che richiede l'arresto della macchina, è possibile prendere decisioni all'interno dell'azionamento per ridurre al minimo il rischio di perdita di produzione e danni alla macchina.
Industry 4.0 fornisce maggiore potenza di elaborazione e funzionalità migliorate per le unità intelligenti. Ciò offre maggiori opportunità alle aziende manifatturiere per ottimizzare la programmazione, la produzione e la manutenzione. Poiché in molti casi i requisiti del PLC sono ridotti o addirittura non sono più necessari, è possibile creare macchine più avanzate in meno tempo.
