La soluzione di smart automation di Banner Engineering, sia cablate che wireless, danno “voce” alle macchine mettendole in grado di fornire una gran quantità di dati in tempo reale agli utilizzatori.
Il gruppo statunitense Banner, che in Europa opera attraverso la joint-venture con Turck, grazie alle sue soluzioni di automazione intelligente rende semplice a chiunque la realizzazione di soluzioni di IIoT. Ecco in che modo.
di Alessandro Vella
Fino a poco tempo fa i macchinari industriali offrivano scarse capacità di monitoraggio. L’IIoT però, l’Industrial Internet of Things, ha aperto nuove strade per ottenere e avere accesso ai dati delle macchine, capire la loro importanza e far funzionare le apparecchiature in modo più efficiente.
Questa combinazione di tecnologie informatiche e operative rende possibile l’automazione intelligente, che consente di avvalersi di soluzioni come il monitoraggio e la gestione remota delle macchine, la manutenzione predittiva e l’ottimizzazione di processo, che in ultima analisi determina un aumento della capacità dell’azienda di generare profitti.
Per quanto automazione e automazione smart siano correlate, non sono la stessa cosa. Nella sua essenza, l’automazione utilizza macchine e tecnologia per migliorare l’efficienza della produzione, aumentando la produttività mentre si riducono i costi. Aggiungere una componente “smart” costituisce un notevole salto tecnologico rispetto all’automazione tradizionale, che introduce un nuovo livello di comunicazione tra operatore e macchina. Un passo che incrementa ulteriormente la capacità di migliorare il ritorno dell’investimento.
Banner Engineering è in prima linea in questa evoluzione verso l’automazione “smart”, grazie a un approccio olistico che comprende soluzioni di monitoraggio sia cablate che wireless. Parliamo di soluzioni che danno una “voce” alle macchine in grado di fornire in tempo reale agli utilizzatori una grande varietà di informazioni operative critiche, rendendole fruibili sia localmente sia da remoto via cloud.
Dal momento che ogni sistema produttivo o impianto è differente da ogni altro, queste soluzioni sono state concepite per essere facili da installare, per essere espandibili e per lavorare con sistemi vecchi o nuovi, indipendentemente dalla tipologia o dal produttore. I dati sulle prestazioni o sulla diagnostica possono essere visionati sul posto, da remoto o praticamente ovunque attraverso il cloud, fornendo così agli operatori molte strade per accedere alle informazioni necessarie per prendere rapidamente decisioni critiche.
Una semplice soluzione per il monitoraggio costante dell’impianto di aria compressa consiste nell’aggiungere sensori di vibrazione al compressore e sensori di pressione a valle, connettendoli poi a un dispositivo in grado di analizzare i valori misurati e visualizzare informazioni operative.
DECISIONI BASATE SUI DATI
L’automazione smart va ben oltre i sensori che riconoscono gli oggetti su un nastro trasportatore o le luci che si accendono per segnalare a un operatore che un componente non è dove dovrebbe essere. Automazione smart vuol dire invece ricavare i dati dai sensori e trasformarli in informazioni utili ben oltre l’obiettivo immediato di individuare la presenza di un pezzo.
Queste informazioni possono essere usate per aiutare gli utenti a prendere decisioni critiche, per esempio quando devono ordinare materiali o quando si deve programmare l’attività di impiegati, la produzione o la manutenzione o, ancora, per determinare se e quando una linea di produzione deve essere potenziato. E per molto altro ancora.
Per esempio, un’attività di stampaggio dei metalli con limitate capacità di data intelligence può essere trasformata per raccogliere e interpretare informazioni prima inaccessibili per conoscere la disponibilità delle macchine, le performance e la qualità, che sono essenziali per calcolare la OEE (Overall Equipment Effectiveness), cioè l’efficienza complessiva della risorsa produttiva.
Qualità e performance possono essere monitorate con sensori fotoelettrici che contano i pezzi perfetti in uscita dalla pressa, mentre i dati di pressione dei cuscini di azoto possono essere analizzati per correlare livelli bassi di pressione con una riduzione nella qualità. La disponibilità delle macchine viene monitorata facilmente attraverso sensori dell’assorbimento di corrente posizionati sui cablaggi del motore.
I dati di monitoraggio della corrente assorbita sono utili anche per indicare varianze nell’impiego di energia su un’apparecchiatura. Confrontando picchi o trend in crescita con l’uso di base dell’energia, i manager degli impianti possono individuare cambiamenti nell’assorbimento che possono indicare un problema di un motore, ventilatore o pompa. In questo modo gli operatori hanno tempo di ricalibrare la programmazione della produzione, ordinare pezzi di ricambio, pianificare la manutenzione e evitare costosi fermi macchina.
Sensori laser CMOS Q4X di Banner. Fanno parte dell’ampio portafoglio di dispositivi IO-Link del gruppo statunitense, in grado di raccogliere dati e di inviare segnali discreti. Facili da installare e da cablare.
PREVEDERE LA MANUTENZIONE
Tradizionalmente, i grandi produttori si servono di un esperto di vibrazione che analizza motori e cuscinetti ogni mese oppure ogni quindici giorni, tiene traccia delle letture e prova a correggere in modo proattivo eventuali problemi prima che si verifichino delle rotture. Altre aziende conducono la manutenzione a intervalli predeterminati o si limitano a sostituire le apparecchiature quando si rompono.
Ma c’è un’altra strada: utilizzare una grande quantità di dati provenienti da sensori per la manutenzione predittiva. Cioè, rendersi conto di quando la manutenzione serve davvero e risolvere i problemi prima che le macchine si rompano.
Per alimentare molti diversi tipi di macchinari, numerosi processi industriali si affidano a una fornitura stabile e affidabile di aria compressa. Ogni rottura nell’impianto di distribuzione dell’aria compressa può provocare problemi notevoli. Per evitarla una semplice soluzione consiste nell’aggiungere sensori di vibrazione, temperatura e di corrente al motore del compressore e ulteriori sensori di pressione a valle, connettendoli alla fine tutti a un dispositivo che funge da gateway. Questo a sua volta monitora e analizza i dati dei sensori e poi visualizza le informazioni per consentire una supervisione chiara, facilmente accessibile e completa dello stato dell’impianto dell’aria compressa. Tracciati nel tempo, questi dati non soltanto facilitano l’individuazione di inefficienze come le perdite, ma possono aiutare a prevedere possibili rotture attraverso indicatori significative e ricorrenti in caso di problemi gravi alle apparecchiature, come un eccessivo riscaldamento, vibrazioni, assorbimento di corrente o perdita di pressione.
In aggiunta, i team di manutenzione e gli addetti alle operations possono servirsi di questi dati per identificare e risolvere velocemente problemi che riducono a produttività e causano sprechi di energia. Monitorando in continuo i sistemi dell’aria compressa i team di addetti possono essere liberati da questo compito per essere impiegati dove e quando il loro apporto è più necessario.
I dati raccolti dai sensori Banner IO-Link, ma anche da quelli di altri produttori, convergono in Snap Signal, una suite hardware e software che converte le informazioni in un protocollo standard industriale e le distribuisce su una rete locale o al cloud per consentirne l’analisi e l’utilizzo.
ACCESSO SENZA VINCOLI CON IL CONTROLLO REMOTO
Utilizzando una piattaforma cloud, come la CDS, Banner Cloud Data Services, i dati dei sensori possono essere raccolti e visualizzati da remoto su un monitor attraverso dashboard intuitive. Possono anche essere inviati messaggi di allarme via e-mail o messaggio per notificare in modo istantaneo agli operatori qualsiasi cambiamento rilevato.
Il monitoraggio da remoto dei sistemi è uno dei principali vantaggi dell’automazione “smart”. A seconda delle necessità, soluzioni IIoT end-to-end complete distribuiscono i dati attraverso connessioni Ethernet cablate, connettività wireless e attraverso servizi cloud, in modo da raggiungere il personale necessario a intervenire dovunque si trovi. Le decisioni sulla produzione e la manutenzione possono così basarsi su informazioni in tempo reale, anche se gli utenti non sono fisicamente presenti a contatto con le macchine.
Ciò si rivela utile in modo particolare per migliorare la gestione del rischio in aree potenzialmente rischiose e di difficile accesso, per esempio, per prevenire perdite su lunghi condotti monitorati a distanza o individuare il corretto posizionamento di oggetti trasportati in luoghi bui o sporchi.
Esempio di funzionamento di Snap Signal per controllare i livelli all’interno di serbatoi. Connette i sensori di livello a indicatori a barra luminosa non soltanto attivandoli ma anche inviando notifiche o messaggi agli operatori nel caso sia necessario il loro intervento.
IL RUOLO DI IO-LINK NELLA COMUNICAZIONE
Per rendere realtà la “smart automation” Banner offre un’ampia scelta di dispositivi che incorporano IO-Link, un protocollo di comunicazione standard a livello industriale. IO-Link consente a dispositivi di produttori diversi di comunicare e condividere dati con facilità, rendendo possibile una interoperabilità senza ostacoli nelle reti industriali.
Dal momento che i dispositivi IO-Link di Banner inviano anche segnali discreti, possono essere connessi con cavi M12 a 3 pin non schermati. Queste connessioni precablate disponibili in varie lunghezze sono economiche e possono essere installate velocemente. L’uso di cavi standard elimina errori di cablaggio e riduce i tempi di installazione.
I dispositivi IO-Link sono progettati anche per essere sostituiti con facilità senza necessità di estese competenze tecniche. Nel modo Data Storage, la configurazione dei sensori può essere salvata su una porta del master IO-Link. Se un sensore si danneggia anche un operatore non specializzato può sostituirlo facilmente con uno nuovo. La configurazione corretta è caricata in automatico e il nuovo sensore è pronto per essere utilizzato, senza bisogno di manuali, documentazione o aggiornamenti del firmware.
Un’altra tattica di riduzione dei costi resa possibile dalla tecnologia IO-Link risiede nella possibilità di sostituire blocchi passivi di giunzione con hub IO-Link impilabili che riducono di molto gli spazi occupati. Il metodo semplifica le connessioni inviando segnali IO-Link di ritorno a un controllore industriale, che aggrega e invia in uscita tutti i segnali a un cabinet di controllo attraverso una singola connessione Ethernet.
Si riducono così i costi di cablaggio, i tempi di installazione e di correzione degli errori e la complessità. E si può utilizzare anche un cabinet più piccolo. Centinaia di tratti di cavo afferenti a un unico dispositivo di controllo possono essere rimpiazzati con poche connessioni Ethernet. Chi utilizza dispositivi non dotati di questa tecnologia può impiegare hardware connesso a master IO-Link utilizzando convertitori Banner. Questi dispositivi trasformano diversi tipi di segnale in IO-Link, fornendo agli utilizzatori un accesso ai dati a livello dei sensori senza dover avviare un retrofit costoso e complicato dei macchinari.
I controllori della serie DXMR90 di Banner sono dispositivi compatti e programmabili, che consolidano il segnale proveniente da diverse connessioni, processano i dati e funzionano come gateway verso l’IIoT.
LIBERARE IL POTENZIALE CON SNAP SIGNAL®
Il cuore del portafoglio IIoT di Banner è costituito da Snap Signal, una suite modulare di hardware e software che mette a disposizione i dati di macchina significativi. I segnali sono captati da praticamente ogni fonte esistente, indipendentemente dal produttore, e convertiti in un protocollo standard industriale.
I dati sono poi distribuiti localmente, su una rete aziendale, oppure al cloud, per un loro facile utilizzo. In questo si semplificano e si rendono possibili complessi compiti di raccolta dati, analisi e visualizzazione. Grazie alla capacità di Snap Singal di incorporare praticamente ogni segnale disponibile a livello di shopfloor, Banner può costruire sistemi I/O in grado di sfruttare appieno i dati prodotti da apparecchiature nuove o già presenti in azienda.
Per farlo, Snap Signal attinge al flusso di dati di un dispositivo, siano essi analogici, digitali o di qualsiasi altro tipo. Anche se i tipi di dispositivi presenti sono incompatibili tra loro i convertitori trasformano i loro flussi di dati in standard industriali affini, come IO-Link o Modbus. Convertendo segnali differenti in uno standard unificato è possibile così incorporare nel sistema sensori già presente e si possono facilmente trasmettere i dati attraverso ecosistemi IIoT multipli.
Snap Signal combina i dati sulle performance con informazioni predittive. Per esempio, un sensore radar che monitora il volume di liquido in un serbatoio può mostrare il livello mediante un indicatore a barra luminosa posizionato sul lato dell’impianto.
Quando il livello nel serbatoio scende sotto una certa soglia, un controllore connesso può far lampeggiare l’indicatore e inviare una notifica o un messaggio di testo all’operatore sul posto ad altre persone a distanza, per indicare che è necessario un riempimento in modo da non fermare la produzione. Un sensore di umidità e di temperatura può essere inserito nello stesso sistema per monitorare un’area vicina del macchinario e verificare che non si surriscaldi, provocando problemi all’elettronica o al PLC. Indicatori, sensori, connettività e logica possono essere utilizzati insieme per migliorare l’efficienza e ridurre i tempi di fermo.
CAPACITÀ DI CALCOLO EDGE
L’intelligenza che governa i sistemi di automazione “smart” è residente sulla serie di controllori DXMR90 di Banner. Questi dispositivi compatti e programmabili consolidano il segnale proveniente da diverse connessioni, processano i dati e funzionano come gateway verso l’IIoT. Controllori con logica incorporata analizzano in locale le regole d’azione e gli script per l’analisi dei dati, il condition monitoring, la manutenzione predittiva, l’analisi OEE, la diagnostica e la gestione dei problemi.
Con queste soluzioni orientate al futuro, Banner rende possibile un’automazione più intelligente e apre alle aziende di ogni dimensione, in tutto il mondo, la possibilità di realizzare l’IIoT. ©ÈUREKA!
Impiego di controllori DXMR90 per raccogliere dati da sensori di vibrazione. Grazie alla logica incorporata sono in grado di analizzare in locale le regole d’azione e gli script per l’analisi dei dati, il condition monitoring, la manutenzione predittiva, e altre funzioni fondamentali in una smart factory.
