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Cosa serve per essere una fabbrica intelligente

smart factorySempre più produttori stanno elaborando la loro idea e interpretazione di che cosa sia una Fabbrica Intelligente e come la si possa implementare. Un elemento comune in questo dibattito è la necessità di avere componenti intelligenti, capaci di comunicare e interagire in ambito machine-to-machine.

Quando si prova a creare un ambiente di Fabbrica Intelligente, il primo aspetto pratico da considerare è l’architettura complessiva del sistema da utilizzare e come garantire ai molteplici sensori e attuatori di comunicare attraverso la rete.

Una delle fondamenta della Fabbrica Intelligente è di certo la tipologia di rete industriale che si vuole implementare. Impiegata per il controllo di processo e il monitoraggio, la rete industriale utilizza i protocolli (una serie di regole a cui il sistema deve ubbidire) per gestire il suo linguaggio, i suoi mezzi e la sua topologia. Le reti industriali potenziano l’intelligenza di sensori e attuatori per raggiungere prestazioni migliori, maggior flessibilità produttiva e capacità di integrare gli impianti con i sistemi IT.

I dispositivi capaci di comunicare in rete sono ampiamente utilizzati nelle moderne fabbriche. I sistemi basati su microprocessori offrono funzioni avanzate come il monitoraggio analogico, il controllo e il controllo ad alta velocità così come la condivisione dei dati sulle reti di comunicazione.

Fare la scelta giusta

Chiaramente lo sviluppo dell’Internet of Things (IIoT) sta cambiando il mercato e le reti Ethernet stanno diventando sempre più popolari. Molte di queste reti sono state progettate per applicazioni industriali ovvero integrabili con le infrastrutture IT, con la connessione Internet e il monitoraggio da remoto.

Alcune delle reti Ethernet, come PROFINET IO, EtherNet/IP, EtherCat e Modbus TCP erano presenti anche 15 anni fa ma con costi di installazione proibitivi.  Il loro impiego riguardava solo applicazioni altamente sofisticate ed è proprio per questo motivo che bus di campo più economici come PROFIBUS DP, DeviceNet, CANopen e AS hanno avuto maggior popolarità in passato.

Le cose stanno però cambiando perché già in molti processi automatizzati si assiste alla lenta estromissione dei bus di campo tradizionali. Il motivo sta nella riduzione del costo delle reti e del protocollo Ethernet e nell’aumento delle tecnologie emergenti, come le reti wireless e i protocolli di comunicazione aperti.

IO-Link alla porta

Un protocollo di comunicazione aperto relativamente nuovo, è il protocollo IO-Link. Partito nel 2008, l’IO-Link potrebbe diventare uno dei prossimi protocolli industriali più importanti in quanto è la perfetta estensione locale della rete industriale Ethernet. Si tratta della prima tecnologia di comunicazione I/O con sensori e attuatori adottata come standard internazionale (IEC 61131-9). Questo significa che i dispositivi possono essere integrati allo stesso modo nei 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 di una connessione a tre cavi che offre tutta la semplicità di un’installazione plug-and-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.

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 laddove 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 il fermo macchina.

Ci sono più di 130 società nella comunità IO-Link che rappresentano più di 3,5 milioni di nodi raggiunti. Fattori quali la semplicità di installazione, maggior controllo e migliori capacità diagnostiche dell’IO-Link, hanno attirato una base di clienti considerevole. 

Ottenere di più con meno

Quando si visita uno stabilimento automobilistico o 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 drammaticamente. Alimentatori, PLC e interruttori Ethernet stanno diventando più robusti perché costruiti con grado di protezione da IP20 a IP65. E con i 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 coloro che solitamente cablano i loro manifold valvole, a spostarsi verso i network industriali, data la possibilità di inserire nei manifold una diagnostica che opera in tempo reale consentendo di rilevare velocemente il cortocircuito di un solenoide o un abbassamento di tensione. Grazie a manifold più intelligenti anche la produzione diventa più flessibile e sicura.

Maggiori informazioni

Per maggiori informazioni  visionate la pagina IO-Link oppure utilizzate il configuratore su Parker.com.

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berdal

Con il contributo di Patrick Berdal, EMEA product manager for control devices, Pneumatic Division Europe, Parker Hannifin Corporation.

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