INTEGRATED AUTOMATION casella degli strumenti di controllo basata su PC: Una soluzione integrata per l’automazione e la tecnologia di processo

Mentre i tradizionali PLC basati su sistemi sono stati ottimizzati prevalentemente per brevi tempi di ciclo come un sostituto per la complessa tecnologia a relè in macchina, controlli, Sistemi di Controllo Distribuito (DCS) per il classico Proporzionale Integrale Derivativo (PID) controllo ad anello chiuso si è concentrata prevalentemente sulla scalabilità e integrazione di sistema.

Spinti dalle esigenze dei clienti e dal progresso tecnologico, sia i DCS che i PLC sono avanzati e sempre più convergenti nel corso degli anni. Di conseguenza, i sistemi PLC hanno acquisito sistemi di visualizzazione più estesi. Questi sono molto simili a quelli che gli ingegneri di processo hanno utilizzato fin dall’inizio e vengono implementati per gestire molti flussi di lavoro di elaborazione complessi e di ampia portata. DCS, invece, sono stati ottimizzati per quanto riguarda le loro prestazioni e tempi di ciclo. Miglioramenti come questi aiutano a soddisfare anche i processi altamente critici in termini di tempo e equipaggiano gli impianti di processo per i requisiti relativi alla sicurezza, come arresti di emergenza e protezione antincendio.

Le crescenti esigenze uniscono mondi separati

I sistemi convergono anche in termini di scalabilità. I DCS, progettati fin dall’inizio per installazioni di grandi dimensioni con decine di migliaia di I/O, hanno avuto successo con funzionalità di ingegneria e retrofit semplici. Tuttavia, per i sistemi basati su PLC di oggi, anche i punti I/O nelle alte cinque cifre non rappresentano più una sfida. Inoltre, i moderni ambienti ingegneristici, come il software TwinCAT 3, dispongono di un’ampia gamma di librerie e di numerosi blocchi funzione, in modo che anche strutture di controllo ad anello chiuso altamente complesse possano essere progettate in modo rapido e affidabile.

Anche gli sviluppi riguardanti le architetture di sistema meritano un’attenzione particolare. Ad esempio, i sistemi di controllo distribuiti si sono concentrati quasi fin dall’inizio sullo chassis I/O distribuito. Questi sistemi possono raccogliere dati dalle aree esposte a rischi di esplosione con poca complessità di cablaggio e ospitare installazioni distribuite su ampie aree. I sistemi basati su PLC, invece, inizialmente si concentravano su macchine autonome in piccole aree.

Questo è cambiato in quanto macchine semplici si sono evolute in linee di produzione altamente complesse all’interno di impianti strettamente collegati in rete, e gli operatori sono diventati più interessati all’utilizzo di periferiche distribuite che possono essere collegate a sistemi fieldbus veloci e fornire la larghezza di banda necessaria per accogliere la conseguente marea di dati. Di conseguenza, i sistemi in grado di offrire intelligenza distribuita, come i PC embedded montabili su guida DIN della serie CX di Beckhoff, sono ora un’opzione prevalente, consentendo il collegamento diretto del sistema I/O basato su EtherCAT. Inoltre, l’implementazione della comunicazione EtherCAT in tutto il mondo consente agli operatori di implementare processi di controllo estremamente time-critical e altamente sincronizzati in tutte le fasi di produzione distribuite. Ciò include la capacità di integrarsi con i sistemi centrali di controllo della produzione e di eseguire analisi dei dati e ottimizzare i processi.

Sistema PLC con il massimo potenziale di innovazione

In termini di architettura di sistema, gli sviluppi sopra menzionati hanno già reso i sistemi PLC molto simili ai sistemi di I/O remoti che gli utenti conoscono dal campo del controllo di processo. Soprattutto nel contesto dei concetti di Industria 4.0, l’approccio PLC ha dimostrato di essere un motore di innovazione e ha assunto una struttura altamente avanzata che è chiaramente superiore, in particolare in termini di prestazioni.

È soprattutto la visione dell’Internet of Things (IoT), che ha portato i sistemi basati su PLC ad assumere negli ultimi anni alcune caratteristiche dei sistemi di controllo distribuito, soprattutto in termini di capacità di integrazione. Questo, a sua volta, ha aumentato il supporto per i protocolli maturi che offrono lo scambio di dati cross-system, ad esempio, basato su OPC UA, ma anche per la comunicazione tra il livello di controllo di supervisione e il cloud attraverso protocolli, come MQTT e AMQP.

Mentre i costruttori di macchine utilizzano queste funzionalità per implementare l’Industria 4.0 concetto nella sua totalità, gli ingegneri di processo richiedono soluzioni completamente integrate per una serie di motivi. Devono coprire tutti i livelli gerarchici che vanno dall’acquisizione dei dati in aree pericolose alla diagnostica remota di sistemi distribuiti a livello globale tramite sistemi di controllo di processo centralizzati. L’obiettivo è ridurre il numero richiesto di operatori e personale di manutenzione. Mentre questo riduce i costi, ma apre anche nuove opportunità per rendere i sistemi più efficienti e affidabili attraverso l’uso di ampi strumenti di diagnostica e analisi.

Open &tecnologia di automazione modulare una soluzione completa

Con controllo basato su PC, Beckhoff offre la cassetta degli attrezzi di automazione ideale per implementare tutti questi requisiti in una soluzione completa e integrata. Grazie all’aggiunta di innovazioni specifiche per le applicazioni tecnologiche di processo, gli ingegneri di processo hanno ora accesso allo stesso sistema di automazione che è stato a lungo dimostrato nella progettazione di macchine e nell’automazione di fabbrica.

L’apertura del concetto di controllo basato su PC merita una menzione speciale, poiché il supporto per tutti i principali sistemi bus consente la facile integrazione dei controller Beckhoff nelle architetture esistenti. Inoltre, la disponibilità a lungo termine dei prodotti e la retrocompatibilità offrono la migliore protezione degli investimenti possibile e garantiscono un’eccezionale fornitura di pezzi di ricambio. Ad esempio, anche i componenti EtherCAT di prima generazione possono ancora comunicare con le ultime introduzioni di prodotto. Vantaggi come questi rendono anche facile e conveniente aggiornare i sistemi esistenti, ad esempio aggiungendo funzioni di connettività cloud e IoT.

I vantaggi dei sistemi di automazione integrati e aperti diventano particolarmente evidenti nella progettazione di nuovi impianti. A livello di campo, l’uso di terminali EtherCAT serie ELX per il collegamento diretto di dispositivi di campo a sicurezza intrinseca consente una significativa riduzione dei requisiti di spazio e quindi dei costi. Inoltre, l’eliminazione della necessità di barriere di sicurezza separate offre chiari vantaggi per quanto riguarda l’installazione e la diagnostica. I PC embedded montabili su guida DIN della serie CX, dotati di un massimo di 12 core CPU, consentono di distribuire l’esecuzione anche delle attività di controllo più complesse con le loro elevate prestazioni di elaborazione. Le certificazioni di prodotto complete garantiscono la conformità ai requisiti di protezione contro le esplosioni e consentono l’installazione in prossimità del processo effettivo.

Il controllo basato su PC semplifica l’ingegneria &il funzionamento

A livello di controllo, il portafoglio di PC industriali finemente scalabile di Beckhoff consente soluzioni personalizzate che possono non solo eseguire un’ampia gamma di compiti di controllo, ma anche fornire una facile integrazione nei sistemi di controllo di processo. Il supporto per molti standard e protocolli garantisce la comunicazione dei dati cross-system su entrambi, il controllo di livello superiore e il livello di sistema di campo.

L’avanzata soluzione software TwinCAT HMI consente l’implementazione di attività di visualizzazione secondo i più elevati standard per un funzionamento efficiente e affidabile dell’impianto. Inoltre, il responsive TwinCAT HMI funziona altrettanto bene su dispositivi mobili come su pannelli di controllo industriali e panel PC. Per la visualizzazione e il controllo dei processi in aree pericolose (Zona 2/22), sono disponibili dispositivi specifici sotto forma di una serie di pannelli CPX estremamente attraente con tecnologia multi-touch all’avanguardia e robusti involucri in alluminio.

Con l’ampia gamma di funzioni TwinCAT disponibili, la progettazione per l’intero funzionamento dell’impianto e la trasmissione dei dati a un sistema di controllo di livello superiore o ai servizi cloud diventano processi altamente intuitivi. Molte opzioni e interfacce diagnostiche, come il contenitore FDT TwinCAT per l’integrazione dei driver di periferica di campo (DTM), garantiscono una messa in servizio rapida e produttiva e un facile accesso al mondo della tecnologia di controllo Beckhoff.

Cortesia: Bechkhoff Automation