Il settore del Motion Control ha tratto sinergia dalle crescenti performance delle reti di comunicazione industriale e dai nuovi scenari offerti dall’IIoT.
Sei esperti di Hilscher, Mini Motor, Mondial-Tecnomotion, SMC, WITTENSTEIN e Yaskawa ci illustrano l’evoluzione del Motion Control nel variegato panorama dell’automazione industriale, le prossime sfide e le soluzioni a venire.
di Luca Munari
Le novità che negli ultimi anni hanno caratterizzato l’evoluzione del Motion Control sono senza dubbio tra le più interessanti nel panorama dell’automazione industriale. Il settore, tra l’altro, ha tratto sinergia dalle crescenti performance delle reti di comunicazione industriale e dai nuovi scenari offerti dall’IIoT, permettendo così alle architetture di svincolarsi dal classico approccio “PLC centrico”, centralizzato, legato fisicamente alle tradizionali catene cinematiche. Quali sono le prossime sfide da fronteggiare per assicurare una concreta ottimizzazione della produzione? Con quali soluzioni? Lo abbiamo chiesto ad alcuni esperti.
NUOVE FUNZIONALITÀ INTEGRATE
Le soluzioni di Motion Control sono sempre più integrate nelle reti di comunicazione di fabbrica e si stanno rapidamente evolvendo in reali soluzioni IIoT. Tuttavia, proprio il networking è tradizionalmente oggetto di una lacuna importante nel campo del Motion Control. Tradizionalmente, infatti, i dispositivi dedicati al controllo motore impiegano processori e DSP privi di una connettività Real-Time Ethernet multiprotocollo. Questo rende necessario adottare una scheda di espansione dedicata alla comunicazione, accrescendo gli oneri di sviluppo, i costi dei materiali, le dimensioni dei device e soprattutto i rischi, sia progettuali, sia meccanici.
Per rispondere a questa situazione Hilscher ha integrato nuove funzionalità di Motion Control nel chip di rete multiprotocollo netX 90. Il risultato, chiamato netMOTION, combina la comunicazione Real Time Ethernet al controllo motore in un’unica soluzione a singolo chip.
netMOTION supporta tutti i principali protocolli industriali presenti sul mercato e adotta un approccio Software-defined che lo rende estremamente versatile: la scelta della tecnologia di comunicazione, infatti, avviene a livello software, semplicemente andando a caricare il firmware specifico, senza modifiche al design hardware. In questo modo, i progettisti non devono più scegliere a priori quale standard di comunicazione adottare, ampliando di fatto le possibilità tecniche e commerciali della soluzione. (Fabio Fumagalli, www.hilscher.com)
Fabio Fumagalli, CEO di Hilscher Italia.
IL FUTURO È WIRELESS
Mini Motor S.p.A. è un’azienda emiliana che da oltre 55 anni è leader nella progettazione e produzione di motoriduttori e servomotori elettrici per il settore industriale. La società ha iniziato un percorso di rinnovamento progettuale e di R&D già nel 2012, con l’introduzione di azionamenti a bordo del motoriduttore o servomotore, creando negli anni un’ampia gamma di prodotti a partire da questa tecnologia, lavorando con sempre maggiore specificità sui diversi BUS di campo, prima analogici e poi con i più evoluti bus Ethernet e portando sempre maggiore efficienza generale nei quadri elettrici, delocalizzando i drive direttamente sui motori.
Dal 2018 abbiamo iniziato una nuova avventura: un progetto con l’obiettivo di fare di più e meglio per l’economia generale di un macchinario: così è nato COA, Can Over Air. Siamo partiti studiando un bus wireless proprietario basato su tecnologia ZIGBEE a 2,4 Mhz, che permette di comandare il motore senza nessun cavo, ma inviando le informazioni tramite un coordinatore da noi fornito che crea un vero e proprio cavo trasparente, permettendo di gestire da remoto tutti i comandi di cambio formato o variazioni di velocità e coppia.
Siamo certi che questa nuova tecnologia brevettata COA diventerà il prossimo determinante riferimento di settore. La nuova gamma sarà denominata con la lettera “W” all’inizio del codice e potrà essere adottata su tutti i prodotti con azionamento integrato della serie DBS, DR e dell’ultimissima gamma FC per il cambio formato ad alta velocità. (Andrea Franceschini, www.minimotor.com)
Andrea Franceschini, CEO di Mini Motor.
IPC E MOTION CONTROL DECENTRALIZZATO
La richiesta principale dei nostri clienti è acquisire impianti flessibili, riutilizzabili, multiprodotto, con cambi di lavorazione automatici e lead time ridotti. Inoltre, devono essere garantiti controlli di qualità in linea, strumenti di manutenzione predittiva, assistenza remota e interfacce utente evolute.
Le soluzioni messe in campo per fronteggiare queste richieste sono l’utilizzo di IPC (Industrial Personal Computer) e l’impiego massiccio di input/ouput e Motion Control decentralizzato.
La decentralizzazione comporta una drastica riduzione degli spazi necessari all’interno del quadro elettrico e una netta semplificazione del cablaggio a bordo macchina, riducendo i tempi di progettazione e di montaggio dell’impianto stesso.
L’uso di IPC, invece dei classici PLC, permette di avere a disposizione una potenza di calcolo degli ordini di grandezza superiore rispetto a quella di un tradizionale microprocessore di PLC.
Su un unico controller, multicore, è quindi possibile far convivere tutti i servizi macchina quali il Motion Control, l’HMI, gli algoritmi di visione e quelli di manutenzione predittiva, sviluppati in un ambiente software omogeneo e ottimizzato.
L’IPC, inoltre, garantisce flessibilità nell’interfacciare il mondo real time a bordo macchina con i sistemi informativi di stabilimento, quali MES e altri applicativi utilizzati dalla produzione.
Interfacce utente web based permettono, infine, di rendere accessibili con facilità i pannelli operatore da postazioni remote o dispositivi mobili per telecontrollo e telegestione. (Andrea Pozzi, www.tecnomotion.eu, www.mondial.it)
Andrea Pozzi, Chief Technology Officer di Tecnomotion, azienda del Gruppo Mondial.
PAROLA D’ORDINE: FLESSIBILITÀ
Sullo sfondo di rapidi cambiamenti globali, dove le tecnologie si sviluppano velocemente, sentiamo il bisogno di poter afferrare qualcosa, e quel qualcosa è la flessibilità.
In SMC “Smart Flexibility” significa assicurare alle macchine la flessibilità che i mercati richiedono.
In primo luogo, è necessaria la flessibilità nella rete industriale: forti dell’esperienza di più di 25 anni nella meccatronica, i nostri dispositivi comunicano con qualsiasi protocollo industriale.
L’aggiunta della comunicazione wireless, tramite la piattaforma EX600-W, aumenta la flessibilità nelle installazioni di Motion Control, portando gli azionamenti e gli attuatori elettrici in aree della macchina prima impensabili (tavole rotanti o polsi di robot).
La sfida futura è l’accesso rapido e remoto ai dati: SMC ha incorporato un web server nei suoi azionamenti, quindi il monitoraggio dello stato, la diagnostica dei guasti, l’impostazione dei parametri sono alcune delle attività che possono essere gestite tramite un web browser.
Con la funzione web server, l’avvio del sistema e la manutenzione possono essere eseguiti in tutto il mondo in modo efficiente, svincolandosi dall’approccio “PLC centrico”.
Un ulteriore punto di fondamentale importanza è la flessibilità nella regolazione della macchina; solo con un sistema di Motion Control integrato in ogni punto del processo, sostituendo regolazioni manuali, è possibile ottenere una risposta rapida ai cambi di formato per avere macchine flessibili e modulari. (Massimo Gazzaniga, www.smcitalia.it)
Massimo Gazzaniga, Technical Support Engineer, Mechatronics & Network di SMC.
SFRUTTARE LE OPPORTUNITÀ DELL’IIoT
In molte realtà il “PLC centrico” ancora oggi è visto come il centro di controllo principale per le macchine di produzione, anche in Industria 4.0, pur avendo programmi e logica memorizzati localmente. La sfida è quella di sfruttare appieno ciò che l’Industrial Internet of Things offre ora: la possibilità per le macchine di inviare in autonomia richieste, allarmi e notifiche, consentendo al personale di effettuare la diagnostica anche a grande distanza, risparmiando tempi e costi di trasferta e aumentando la possibilità di risolvere eventuali malfunzionamenti. Questo diventa pienamente possibile con la moderna sensoristica.
Con questo intento WITTENSTEIN ha sviluppato una gamma di riduttori con sinapsi che dispongono di un sensore integrato per connettività Industry 4.0 e permettono di raccogliere e monitorare costantemente i dati di utilizzo del riduttore stesso.
Una misurazione costante da remoto di temperatura, vibrazioni accelerazione e posizione di montaggio su ogni singolo componente che genera un allarme in caso di superamento delle soglie massime preimpostate. Così è possibile intervenire in modo tempestivo e mirato garantendo una produttività della macchina ai massimi livelli.
La combinazione dei dati del PLC con quelli raccolti dai sensori garantisce dunque un controllo totale sulla macchina e una maggiore efficienza della stessa.
Attraverso gli strumenti di analisi, poi, i responsabili di produzione saranno in grado di pianificare eventuali manutenzioni predittive. (Gianluca Sergi, www.wittenstein.it)
Gianluca Sergi, Product Manager WCM & Engineering di WITTENSTEIN.
PER UNA PRODUZIONE EFFICIENTE
Stiamo fronteggiando una situazione piuttosto articolata, in cui le crescenti performance dei sistemi di networking hanno portato a ripensare le reti, per favorire così una produzione il più efficiente possibile. La maggiore rapidità dei collegamenti contribuisce ad “accorciare” le distanze tra periferia e controller centrale, mentre la sensorizzazione è in aumento per supportare il monitoraggio. Così da un lato vi è sempre maggiore impiego di forme di intelligenza distribuita per la gestione di una mole sempre crescente di dati che vengono generati da ogni parte della linea, mentre dall’altro, il monitoraggio avviene sempre più con un’ottica sistemica, per cogliere non solo i singoli stati operativi ma anche le interconnessioni tra essi. Tutte le informazioni derivanti dai dati elaborati in locale vengono dunque trasferite e gestite a livello centrale e da qui vengono impartiti ulteriori comandi.
In un mercato così dinamico come quello attuale, gli sviluppi tecnologici del settore sono però talmente rapidi da creare delle difficoltà soprattutto a livello di skill degli operatori, cosa che, ad esempio, limita la capacità di effettuare un’efficace manutenzione predittiva e di cogliere tutte le potenzialità di miglioramento dei parametri di OEE.
Da questo punto di vista, la matrice giapponese di Yaskawa comporta un ulteriore vantaggio: la raccolta (e l’impiego) dei dati di processo con scopi di analisi e prevenzione è infatti considerata uno standard da tempo nel mercato giapponese.
Sulle competenze così sviluppate e nell’ ottica di garantire un’elevata qualità grazie a un continuo sforzo di ottimizzazione di prestazioni, efficienza e coerenza delle operazioni, Yaskawa ha basato lo sviluppo del sistema di monitoraggio i³-Mechatronics.
i³ -Mechatronics si differenzia dalle soluzioni dei competitor in quanto le informazioni raccolte sono elaborate a livello del componente stesso, liberando potenza di calcolo nel controller. L’elaborazione successiva dei dati raccolti è a carico del cockpit Yaskawa, a livello edge, per garantire la sicurezza dei dati e della proprietà intellettuale del legittimo proprietario.
Le informazioni rilevanti vengono raccolte in un database scalabile e rese disponibili per essere analizzate e visualizzate. Allo stesso tempo, lo stato attuale di ogni macchina può essere mappato in tempo reale e correlato con altre fonti di dati, per una manutenzione predittiva coordinata. I dati possono anche essere trasferiti con la garanzia di un elevato standard di sicurezza a sistemi ERP, MES, Big Data o AI. (Italo Holguin Scacco, www.yaskawa.it) ©ÈUREKA!
Italo Holguin Scacco, Manager Application Engineering di Yaskawa Italia.
