A SPS IPC Drives Italia 2017, EATON, grazie anche all’accordo con T-Systems, ha messo in scena soluzioni per macchine più intelligenti ed ergonomiche per le fabbriche del futuro.
Ad SPS IPC Drives Italia 2017, EATON ha dimostrato come macchine più intelligenti ed ergonomiche possano rendere le fabbriche del futuro più produttive, competitive ed efficienti. Tra i temi portanti di quest’anno l’innovazione tecnologica delle aziende in chiave Industry 4.0 sia a livello di interazione uomo-macchina sia di comunicazione machine-to-machine e machine-to-cloud.
di Federica Conti
Rendere macchine e impianti compatibili con l’IoT (Internet of Things) è una delle sfide a cui le aziende di oggi si trovano a far fronte. EATON (www.eaton.it) sostiene che la soluzione sia un’intelligenza distribuita, a partire dai singoli componenti elettrici e idraulici della macchina, basata sul sistema di cablaggio intelligente SmartWire-DT e su protocolli di comunicazione aperti.
I visitatori di SPS IPC Drives Italia 2017 hanno avuto modo di conoscere le nuove soluzioni per aumentare sicurezza ed economicità del networking nell’ambito delle applicazioni industriali che EATON sta sviluppando insieme all’operatore tedesco T-Systems, sfruttando le potenzialità offerte dal protocollo OPC-UA per la comunicazione M2M e M2Cloud. In tale contesto, EATON ha presentato anche i nuovi PLC della serie XC300, che, grazie a un server OPC integrato, si inseriscono perfettamente nell’architettura dell’automazione Industry 4.0.
TECNOLOGIA INTUITIVA
Al di là delle enormi opportunità offerte dal cloud a livello di monitoraggio da remoto e manutenzione predittiva, il miglioramento della continuità di servizio della macchina passa anche attraverso una tecnologia HMI intuitiva. EATON ha proposto un nuovo modello di HMI/PLC della serie XV300, che offre un livello di intuitività paragonabile a quello di uno smartphone, soddisfando quindi le esigenze della nuova generazione di operatori “digital native” delle Smart Factory. Inoltre, per far fronte alla crescente richiesta di macchine dal design moderno, ha presentato la nuovissima gamma di pulsanti RMQ Flat Front e Flat Rear, che aumentano il valore della macchina non soltanto dal punto di vista dell’ergonomicità e della compattezza, ma anche a livello estetico.
“Gli incentivi governativi, recentemente ampliati dal nuovo Piano Industria 4.0 offrono alle aziende del nostro Paese un nuovo stimolo a investire nell’innovazione tecnologica”, commenta Massimo Bartolotta, Machinery OEM Segment Manager per l’Italia presso EATON. “Quest’anno, a SPS Italia abbiamo dimostrato sia ai costruttori di macchine sia agli utilizzatori come sia possibile sfruttare al meglio gli enormi vantaggi che Industry 4.0 comporta”.
Un’altra tematica a cui EATON ha dedicato spazio è la protezione dei circuiti. In seguito ai recenti cambiamenti apportati al National Electrical Code (NEC2017), i costruttori di macchine che desiderino esportare le proprie soluzioni in Nord America dovranno adeguare i loro sistemi ai nuovi requisiti sulla corrente di corto circuito (SCCR). EATON propone una vasta gamma di prodotti e di competenze consultabili attraverso una serie di whitepaper e una guida completa che illustra le regole da seguire per realizzare quadri elettrici nel rispetto della normativa vigente.
I visitatori hanno anche avuto modo di discutere di efficienza energetica e di scoprire una serie di soluzioni di ampio respiro sia per la sicurezza e l’affidabilità dell’avviamento sia per la protezione dei motori ad alta efficienza energetica IE3 e IE4. Non solo, hanno potuto scoprire un prototipo di macchina elettroidraulica, sviluppata da EATON insieme a un solution partner. EATON offre infatti ai clienti l’opportunità di accedere ad applicazioni di settore ottimizzate, dispondendo di una gamma completa di soluzioni per l’automazione rivolta sia alle applicazioni elettriche sia alle applicazioni idrauliche.
SOLUZIONI IOT SICURE
I costruttori di macchine possono avvicinarsi a Industria 4.0 usando le soluzioni IoT sicure di EATON e T-Systems.
Come sopra accennato, EATON e la società T-Systems hanno unito le loro conoscenze in tema di automazione e IoT per redigere un whitepaper che aiuterà i costruttori di macchine e sistemi a implementare i concetti di Industria 4.0. Scritto dal Dott. Stefan Braun, Head of Product Lifecycle & Digital Transformation Solution Consulting presso T-Systems e Karl-Heinz Arndt, Product Strategy Manager presso EATON, il whitepaper analizza le sfide che le aziende affrontano per arrivare a integrare Industria 4.0 nella tecnologia di produzione, nella logistica e nella tecnologia dell’informazione e della comunicazione. Il whitepaper offre inoltre alcune soluzioni semplici e sicure per preparare le macchine esistenti al futuro digitale, compatibilmente con le regolamentazioni tedesche per la raccolta dei dati.
EATON e T-systems hanno sviluppato soluzioni integrate complete: dalla raccolta di dati al livello dei salvamotori con trasferimento sicuro attraverso il cloud di Telekom, fino alla consegna dei dati processati dal cloud in modo sicuro. Grazie all’impiego di server tedeschi ad alta sicurezza, gli utilizzatori possono stare tranquilli sapendo che i loro dati verranno trattati secondo le severe regolamentazioni tedesche.
Le due aziende stanno sviluppando metodi e servizi per affrontare i modi di raccolta, trattamento e presentazione dei dati da analizzare agli utenti: visualizzazioni, avvisi, allarmi e analisi che possono migliorare gli intervalli di manutenzione basandosi su algoritmi di manutenzione predittiva. Gli Autori presentano diversi esempi di applicazione per spiegare come questi servizi cloud “made in Germany” possano offrire un valore aggiunto ai costruttori di macchine in termini di manutenzione predittiva, gestione dell’energia, supporto online e identificazione delle anomalie.
T-Systems ed EATON combinano tecnologie cloud sicure a una trasparenza dati completa. Le due aziende offrono inoltre ai costruttori di macchine e sistemi dettagli utili per aumentare l’efficienza, ridurre i costi delle macchine e offrire un servizio migliore ai clienti. L’offerta sviluppata congiuntamente è stata promossa in Germania prima di essere incrementata in tutta la regione EMEA. Il whitepaper gratuito è disponibile sul sito: http://electricalsector.eaton.com/en-gb_moem_connectivity_Iot_cloud?source_id=MOEM_IoT_IT_17.
RIFLETTORI SULL’OPC UA
Come detto, EATON ha riallineato il proprio portafoglio prodotti in direzione dell’automazione per offrire ai costruttori di macchine e sistemi un modo semplice e sicuro per far comunicare con il Cloud i singoli componenti della macchina. Integrando gli standard OPC Unified Architecture (OPC UA) sia in sistemi di controllo e operativi già testati che nouovi, le macchine esistenti così come i nuovi progetti possono essere resi pronti per l’IoT in modo semplice ed essere integrati nella Smart Factory a un costo conveniente. Questo significa che le macchine possono comunicare tra di loro (M2M), con il manager di una Smart Factory (M2Factory) o con il Cloud (M2Cloud) usando OPC UA.
EATON offre ora ai costruttori di macchine e sistemi diverse opzioni per rendere le loro soluzioni pronte per IoT, ad esempio HMI/PLC con tecnologia capacitiva multi-touch: XV300 con server OPC UA integrato, disponibile ora in un design da 15” o nelle versioni da 7” o 10.1”. L’ideale per le macchine compatte come un sistema di controllo CoDeSys.
Associato al software di visualizzazione Galileo, XV300 supporta l’implementazione di concetti operativi moderni. Il sistema di cablaggio intelligente di EATON e il suo sistema di comunicazione stabiliscono configurazioni completamente chiuse e a prova di intrusioni con una sicurezza continua a partire dai salvamotori fino al Cloud. Per soluzioni che richiedono un’elevata performance, EATON offre il nuovo PLC XC300 CoDeSys, dotato anch’esso di un server OPC UA integrato. In determinate circostanze XV300 può essere usato anche come dispositivo operativo per la visualizzazione e la connessione Cloud. Il testato e collaudato PLC XC-152 CoDeSys è in grado di collegare macchine già esistenti al Cloud senza visualizzazione, caratteristica che può essere implementata con facilità retrospettivamente nell’OPC UA.
“La comunicazione Ethernet è ancora molto eterogenea e la combinazione di macchine diverse provenienti da produttori diversi può generare notevoli costi di integrazione. OPC UA continua a stabilirsi come standard affidabile e sicuro per lo scambio di dati in comunicazioni industriali tra piattaforme di produttori diversi”, afferma Stefan Selke, MOEM Segment Marketing Manager per EMEA presso EATON. “Quale membro della OPC Foundation, EATON si affida a OPC UA per aiutare i clienti a implementare questo protocollo per le comunicazioni M2M e M2Cloud. In questo modo gli operatori delle Smart Factory possono basare le comunicazioni su uno standard consistente”.
EATON punta su OPC UA e riallinea il proprio portafoglio prodotti in direzione dell’automazione.
INTELLIGENTE, COMUNICATIVO, COMPATTO
Nel corso di SPS IPC Drives Italia 2017 abbiamo avuto modo di apprezzare anche il nuovo PLC modulare XC300 di EATON. Se combinato al sistema I/O XN300 e al pannello touchscreen XV300, permette ai costruttori di macchine e sistemi di dar vita a concetti di automazione semplici e moderni. Caratterizzati da alte prestazioni ed eccellenti possibilità di comunicazione, i veloci tempi di ciclo dei PLC modulari permettono di aumentare il livello di produttività della macchina. Grazie alla sua varietà di interfacce, il PLC può essere usato come un universale e flessibile nodo dati per un’ampia gamma di applicazioni. Un server OPC integrato permette la trasmissione standardizzata di dati in comunicazione M2M, consentendo una perfetta integrazione nell’architettura dell’automazione verso l’industria 4.0.
Il sistema si basa su OS Linux ed è programmato attraverso CoDeSys 3 in modo da supportare molte delle interfacce frequentemente in uso nonché i più diffusi protocolli dei bus di campo da CANopen, easyNet e Modbus RTU fino a EtherCAT, Modbus TCP, Ethernet/IP e OPC UA/SCADA. Su macchine modulari e negli impianti il PLC XC300 dimostra la propria superiorità attraverso doti di elevata flessibilità. Il PLC gestisce tre distinte reti Ethernet basate su indirizzi di rete differenti. Le reti singole, per esempio, possono essere impostate per la comunicazione mobile M2M e SCADA. In questo modo aspetti quali sicurezza e performance possono essere ottimizzati sulla rete. Il PLC condivide l’alimentazione attraverso quattro canali I/O.
Un web server integrato supporta la gestione dei dispositivi attraverso la visualizzazione di CoDeSys 3. La compatibilità con HTML5 rende possibile la visualizzazione su smartphone e tablet. I dispositivi XC e XV possiedono programmi e librerie consolidate che permettono di risparmiare il tempo e i costi associati a un nuovo sviluppo. Per una rapida ed efficace produzione in serie, i programmi e le librerie possono essere velocemente copiati su altri dispositivi utilizzando una scheda micro SD o una chiave USB.
EATON applica standard di comunicazione e sicurezza all’avanguardia per proteggere sia i dispositivi che l’intero sistema dagli accessi non autorizzati. XC300 supporta sia i sistemi di autenticazione crittografica (TLS/IPSec) che le autorizzazioni basate su certificati.
Come per i moduli I/O XN300 il PLC XC300 si aggancia in modo sicuro alla guida DIN. Un solo XC300 può controllare fino a 32 moduli di espansione I/O serie XN300. Il concetto di installazione pratico e i livelli di connessione plug-in semplificano l’installazione nelle aree più difficili e rendono possibile l’assemblaggio preventivo delle stazioni.
Con le linee di prodotto XC300, XN300 e XV300 Eaton offre a progettisti e impiantisti la possibilità di sviluppare architetture d’automazione consistenti e orientate al futuro. Le soluzioni sono in grado di supportare i concetti dell’Industria 4.0 creando valore aggiunto per i clienti. XC300 e moduli I/O XN300 creano un’unità compatta e poco ingombrante, mentre il pannello operatore XV300 gestisce efficacemente l’interazione uomo-macchina attraverso caratteristiche di alta risoluzione e display multitouch capacitivo. Il software di visualizzazione Galileo e il tool XN300 Assist, assieme al software di programmazione CoDeSys supportano sia i nuovi sistemi di automazione che quelli preesistenti, permettendo così di implementare progetti in modo semplice e veloce.
Il nuovo PLC modulare XC300 di EATON permette ai costruttori di macchine e sistemi di generare concetti di automazione semplici e moderni.
PULSANTI ERGONOMICI
EATON ha presentato a SPS IPC Drives Italia 2017 anche nuovi dispositivi di comando e segnalazione: i pulsanti RMQ Flat Front e RMQ Flat Rear, che consentono ai costruttori di macchine di implementare progetti di alto valore e realizzare macchine più compatte. Ambedue le varianti, sottili e innovative, sono compatibili con la collaudata serie RMQ Titan, garantendo così massima flessibilità nella progettazione delle macchine. Oltre ad avere un aspetto elegante e moderno, gli attuatori RMQ Flat Design sono semplici da installare. Essi sono caratterizzati da una sofisticata concezione di montaggio detta RMQ-AFX, che offre protezione anti-rotazione, spessore flessibile e allineamento immediato. Sono progettati per essere installati in fori da 30 mm e garantiscono la massima protezione anti-rotazione grazie all’azione simultanea di una tacca (come quella presente nella serie RMQ-Titan) e di apposite punte metalliche. Si allineano perfettamente utilizzando i bordi diritti sul blocco di montaggio posteriore e si adattano automaticamente allo spessore del pannello.
La gamma di prodotti include pulsanti, spie, selettori a chiave, joystick, potenziometri e prese USB. È previsto anche un encoder che combina funzioni di rotazione per selezione e pressione per conferma. Tutti i pulsanti RMQ Flat Front sono disponibili con un elevato grado di protezione (fino a IP69K) e con approvazione internazionale. I nuovi componenti RMQ Flat Rear consentono poi di ridurre la profondità di installazione a 30 mm. Offrono anche LED multicolor (RGB), che possono quindi essere utilizzati per offrire più di una segnalazione: indicazioni di stato, avvisi utilizzatore, gestione processo. L’adozione di tali LED garantisce al cliente sostanziali vantaggi, poiché questo non sarà costretto a tenere a magazzino un dispositivo per ogni colore necessario.
EATON ha anche arricchito la nuova gamma RMQ Compact (ad alto grado di protezione anche sul retro: IP65), che integrano cavi, connettori e contatti all’interno di un unico dispositivo: ora il portafoglio prodotti comprende pulsanti di arresto di emergenza, selettori e selettori a chiave. Gli RMQ Compact sono ora disponibili con cavi da 20 cm, 50 cm, 1 m e 3,5 m e la loro installazione semplice e a prova d’errore riduce il tempo di assemblaggio e i costi di ingegnerizzazione.
Con i nuovi pulsanti RMQ Flat Front e RMQ Flat Rear, EATON migliora l’ergonomia delle macchine.
TUTTO QUELLO CHE BISOGNA SAPER SUGLI SCCR
EATON ha recentemente ha pubblicato anche un whitepaper intitolato “Dispositivi di limitazione della corrente: come rinforzare l’anello debole” e una nuova guida alla progettazione di quadri elettrici a norma UL 508A. Nel 2017, il NEC (National Electrical Code) implementerà una serie di nuovi requisiti relativi alla protezione da cortocircuito. Il whitepaper approfondisce l’importanza della corrente nominale di cortocircuito (SCCR-Short Circuit Current Rating,), passando in rassegna le variazioni normative attese, le modalità di definizione dell’SCCR delle apparecchiature e i motivi per cui è importante considerare l’SCCR già nelle prime fasi di progettazione. La guida spiega agli OEM come è possibile conformarsi alle normative in fase di progettazione delle apparecchiature, migliorando la sicurezza e l’affidabilità, per essere così in grado di supportare al meglio i clienti finali.
Per qualsiasi costruttore che esporti apparecchiature a livello mondiale, è fondamentale essere a conoscenza delle varianti normative locali e adoperarsi ai fini della conformità. Le varianti al NEC consentiranno agli installatori e agli ispettori di verificare che l’SCCR delle apparecchiature installate sia pari o superiore alla massima corrente di guasto e conforme alle altre sezioni del NEC relative all’installazione delle apparecchiature.
In tutti gli stabilimenti di produzione, il rischio di incendio e di danni alle apparecchiature, così come la sicurezza del personale, sono aspetti di particolare rilevanza e, in taluni casi, possono avere implicazioni estremamente onerose. In caso di cortocircuito in un quadro elettrico, le apparecchiature non adeguatamente protette possono esporre il personale a incendi, archi elettrici e, nei casi peggiori, a esplosioni. Implementando un SCCR sufficiente, gli OEM sono in grado di garantire che le rispettive apparecchiature forniscano il massimo livello di protezione, consentendo così ai rispettivi clienti di tutelare gli operatori, riducendo contemporaneamente al minimo i fermi macchina. Il documento illustra nel dettaglio due esempi di come è stato possibile aumentare l’SCCR, comprensivi dei calcoli necessari e dei miglioramenti ottenuti.
Gli OEM sono, tra l’altro, sottoposti a una continua pressione nello sforzo di ottenere maggiore efficienza e realizzare risparmi nelle proprie attività; per questo è importante giocare d’anticipo anziché ricercare una soluzione per correggere sul campo un SCCR inadeguato. Una volta installate le apparecchiature, non esistono soluzioni “garantite” rapide o veloci in grado di risolvere le problematiche di SCCR. Solo una pianificazione preliminare prima dell’installazione può consentire ai costruttori di evitare costi aggiuntivi e ritardi.
Dagli studi emerge che oltre la metà degli OEM progetta le proprie apparecchiature prevedendo un SCCR massimo tipico di 5 kA. Tuttavia, i nuovi requisiti previsti dal codice sanciscono che la massima corrente di guasto debba essere marcata nel luogo in cui si prevede di installare apparecchiature di varia natura, tra cui macchine, impianti HVAC, quadri elettrici di ascensori e accumulatori. Poiché la massima corrente di guasto può abbondantemente superare i 5 kA, le apparecchiature diventano l’anello più debole e richiedono, pertanto, una protezione aggiuntiva.
“Redigere un piano sull’SCCR delle apparecchiature o implementare una soluzione in questo ambito può essere difficile, ma è necessario”, spiega Dirk Meyer, Manager Industrial Control Division Applications presso EATON. “Capire gli standard e conoscere le best practice consente di determinare l’SCCR delle apparecchiature e, se necessario, di individuare i metodi approvati per aumentarla”.
Per la maggior parte dei costruttori, le regole sono poco chiare o di difficile applicazione. In qualità di azienda di respiro internazionale, EATON può aiutare a fare chiarezza sulla normativa, oltre a fornire consulenza e una gamma di soluzioni in grado di aiutare i costruttori a ottenere in modo facile e pratico la conformità alle normative in materia di SCCR. Tra le soluzioni figurano una gamma completa di fusibili serie Bussmann, interruttori automatici (MCCB e MCB), interruttori combinati per la protezione dei motori e dispositivi current limiter.
Il whitepaper e la guida possono essere scaricati gratuitamente dalla pagina http://electricalsector.eaton.com/it-it_moem_circuit-protection_sccr?source_id=MOEM_CP_IT_17_EA007367.
Il whitepaper sugli SCCR aiuta gli OEM orientati all’esportazione a conformarsi alle normative in modo semplice ed efficace.
CONVERTIRE LA FREQUENZA
Tra le numerose proposte di SPS IPC Drives Italia, infine, EATON ha mostrato la propria ampliata gamma di convertitori di frequenza compatti con nuove funzionalità. La già testata e collaudata linea DC1 è stata arricchita ed è ora disponibile nel suo caratteristico design robusto. Come nel caso dei convertitori della gamma DA1, PowerXL DC1, è ora in grado di supportare tutti i motori IE4 ad alta efficienza, inclusi anche i magneti permanenti, i motori brushless e i motori a riluttanza sincrona. Come il suo predecessore, il modello DC1 “potenziato” è facile da usare in quanto necessita solo di un “autotuning” inserendo i dati motore.
In aggiunta alla modalità di controllo V/f, è ora dotato della nuova funzione per il controllo vettoriale ad anello aperto (SLV). Questo rende disponibile una elevata coppia, quando richiesto, sia a basse velocità sia alle alte, con un alto livello di stabilità. In questo modo, DC1 si apre a nuove aree di applicazione con fluttuazioni di carico estreme.
La modalità “Fire mode” è particolarmente utile per le applicazioni HVAC, in cui i messaggi di errore e di pericolo standard vengono ignorati. Per esempio se utilizzato in sistemi di estrazione dei fumi DC1 continua a funzionare normalmente per estrarre più fumo possibile dall’edificio. Funzioni aggiuntive offrono nuove possibilità di applicazione per DC1: una seconda rampa di accelerazione o decelerazione possono, ad esempio, essere impostate per applicazioni pompa, attivando questa funzione sul dispositivo nel momento in cui una certa pressione viene raggiunta. Inoltre, la frenatura a flusso AC permette una prestazione di frenata più efficace senza bisogno di una resistenza di frenatura. Sono stati aggiunti oltre 30 parametri di monitoraggio, permettendo di catturare più informazioni di stato e quindi migliorando la diagnostica. Questo comprende, tra le altre cose, un display kWh che permette di visualizzare quanta energia consuma il convertitore di frequenza. L’utente può inoltre misurare altre variabili: le ore di esercizio della ventilazione, la temperatura interna o i livelli di sovracorrente, diminuzioni o eccessi di carico, o temperatura troppo elevata.
Come i suoi predecessori, i convertitori di frequenza DC1 sono facili e veloci da programmare: sono sufficienti 14 parametri standard per un semplice setup. Per applicazioni più complesse i parametri aggiuntivi vengono salvati nell’area dei parametri avanzata o estesa. Una volta salvate, le impostazioni dei parametri possono essere trasferite su altri dispositivi. In questo modo i convertitori di frequenza diventano particolarmente adatti per le applicazioni in serie. I convertitori serie DC1 sono inoltre particolarmente resistenti. Una protezione aggiuntiva difende l’elettronica da liquidi, polvere, agenti chimici e temperature estreme. Questo migliora l’affidabilità e allunga la durata dei dispositivi.
I nuovi convertitori di frequenza sono 100% compatibili con le tecnologie precedenti. In questo modo, è possibile implementarli su impianti preesistenti: non ci sono differenze negli alloggiamenti o nelle dimensioni di assemblaggio (fori di fissaggio) o nei requisiti operativi. È possibile continuare a utilizzare qualsiasi tipo di accessorio precedente: induttanze motore, moduli di espansione I/O o moduli SmartWire-DT. Sono necessarie solo nuove versioni del memory stick e dell’unità oprativa esterna.
DC1 è disponibile in SEI taglie con protezione IP20 in una gamma di potenza fino a 22 kW. Per il livello di protezione IP66, tre taglie coprono la gamma di potenza sino a 7,5 kW. In aggiunta alle interfacce standard ModbusRTU e CANopen, l’intera gamma di prodotti è dotata dell’opzione aggiuntiva per il collegamento al sistema di connessione intelligente SmartWire-DT.
I nuovi dispositivi sono integrati nell’ampia gamma EATON di soluzioni a risparmio energetico per i motori. La guida alla scelta PowerXL Selection Aid può essere usata velocemente e con facilità per selezionare il convertitore di frequenza richiesto per la data applicazione. Lo strumento di configurazione online mostra il corrispondente numero articolo e include l’accoppiamento con elementi di interruzione e protezione, induttanza e filtri. PowerXL Selection Aid è disponibile su www.eaton.eu/config/powerxl. ©tecnelab
EATON ha ampliato la propria gamma di convertitori di frequenza compatti con nuove funzionalità.