L’applicazione di sensori e sistemi è sempre più diffusa in ogni ambito industriale, e non solo.
Qual è attualmente il ruolo dei sensori intelligenti nella corsa verso l’ottimizzazione dei processi e l’aumento dell’efficienza? Ecco sei diversi punti di vista che permettono di inquadrare l’evoluzione in atto in questo comparto.
di Luca Munari
Il tema di Industria 4.0 ha creato aspettative anche per i fattori che riguardano l’incremento della produttività, la riduzione dei costi e il contenimento degli sprechi attraverso la digitalizzazione, capace di facilitare, al contempo, qualità e sicurezza. Ma qual è attualmente il ruolo dei sensori intelligenti nella corsa verso l’ottimizzazione dei processi e l’aumento dell’efficienza? Ecco 6 diversi punti di vista.
PRONTI PER IL FUTURO
Endress+Hauser sta rilanciando la gamma Micropilot di sensori radar a 80 GHz. Nello sviluppo dei nuovi dispositivi di misura Micropilot FMR60B, FMR62B, FMR63B, FMR66B e FMR67B, una cosa era fondamentale: le esigenze del cliente. Quando si tratta di sfide come punti di misurazione di difficile accesso, ambienti polverosi o temperature di processo estreme, la nuova generazione fornisce sempre la soluzione giusta. Inoltre, le procedure guidate (Wizard) gestite tramite l’app SmartBlue semplificano l’utilizzo dei sensori. Oltre ai collaudati protocolli di comunicazione digitale come HART o Profibus, la nuova generazione si affida anche a tecnologie di comunicazione innovative come Ethernet-APL. Le eccezionali prestazioni di misura del nuovo chip radar, combinate con la funzione di monitoraggio intelligente della tecnologia Heartbeat, contribuiscono ad aumentare la produttività.
La nuova generazione di Micropilot offre, inoltre, soluzioni che rendono i processi dei singoli clienti più semplici, più efficienti e più sicuri sotto ogni aspetto.
La gamma di sensori radar a 80 GHz di nuova generazione per la misura di livello assicura soluzioni per qualsiasi applicazione radar. Grazie al suo design compatto, il dispositivo può essere utilizzato in situazioni di installazione con spazi ristretti.
Sono disponibili anche versioni adatte per condizioni di processo difficili, come fluidi aggressivi o temperature estreme. (Luca Romani, Endress+Hauser Italia)
Luca Romani, Product Manager Level Measurements di Endress+Hauser Italia.
SOLUZIONI PER IIoT e INDUSTRY 4.0
Alla base di Industry 4.0 o IIoT troviamo l’idea della standardizzazione dei dati e del loro scambio attraverso tutti i confini di sistema arrivando fino al cloud. Gran parte di questi dati viene generata mediante sensori. Il loro compito è quello di rilevare le grandezze di processo e di trasmetterle sotto forma di dati ai sistemi riceventi tramite una o più interfacce. Fondamentalmente questi dati di processo non sono altro che i dati originali che servono a svolgere il vero compito di automazione.
Per supportare al meglio questo nuovo carattere della comunicazione, Leuze propone il principio Dual Channel. Mentre il primo canale del sensore trasmette i dati all’unità di controllo di processo in tempo reale, il secondo canale comunica le informazioni per il monitoraggio e l’analisi della macchina. Il principio è il medesimo per tutti i sensori dotati di una o più interfacce, indipendentemente dalla loro complessità.
Nell’ambito di IIoT e Industry 4.0 i dati necessari, ad esempio, per il monitoraggio e la parametrizzazione devono essere quanto più possibile indipendenti dal luogo in cui si trovano ed essere disponibili a livello globale per tutti coloro che sono coinvolti nell’automazione. Generalmente questo avviene tramite soluzioni cloud. Se i presupposti sono identici a quelli descritti sopra, allora più che una connessione IO-Link al PLC è necessario il collegamento a un modulo di accoppiamento IO-Link con interfaccia Ethernet e protocollo di comunicazione OPC UA. La connessione al cloud avviene poi, ad esempio, tramite un gateway IoT Edge. Leuze electronic offre una soluzione Dual Channel anche per sensori più complessi dotati di interfaccia Fieldbus integrata.
Temi quali il monitoraggio delle condizioni (Condition Monitoring) e la manutenzione predittiva (Predictive Maintenance), oggetto di intensi dibattiti nell’ambito di IIoT e Industry 4.0, richiedono sensori in grado di fornire dati a livello globale e in un formato standardizzato. A questo proposito occorre fare una distinzione generale su quali siano le richieste in termini di prestazioni in tempo reale. Il principio Dual Channel consente per la prima volta di rendere disponibili i dati separatamente e in base alle esigenze dei clienti. Mediante il canale 1 avviene la trasmissione di dati con richiesta in tempo reale, tramite il canale 2 quella dei dati per il monitoraggio dei processi e la parametrizzazione. (Henning Grönzin, Leuze)
Henning Grönzin, Chief Technology Officer di Leuze.
SICUREZZA E PRODUTTIVITÀ IN PRIMO PIANO
Schmersal si è mossa da tempo per mettere a disposizione dei suoi clienti prodotti capaci di dare informazioni utili a migliorare l’efficienza e la sicurezza dei processi, in ottica Industria 4.0. Grazie al protocollo proprietario SD, i sensori Schmersal forniscono dati diagnostici in tempo reale e consentono di intervenire rapidamente in caso di guasti. Infatti, nel caso si manifesti un malfunzionamento non critico, il sistema localizza e segnala l’anomalia e concede 30 minuti per risolvere il problema prima dell’arresto della macchina. Questo consente ai manutentori di programmare l’arresto dell’impianto e la sua riparazione scegliendo il momento più opportuno, senza interrompere lo svolgimento del ciclo di lavoro.
Un altro esempio di miglioramento dell’efficienza è dato dalla segnalazione del numero di aperture di un determinato riparo. È un dato importante perché ogni manovra di questo tipo causa un rallentamento del flusso produttivo. Quando tale dato è eccessivo rispetto al valore atteso, viene segnalato l’accesso incriminato affinché si possa valutarne la causa e porvi prontamente rimedio.
Sono alcuni esempi di come Schmersal coniughi sicurezza e produttività al servizio della moderna industria manufatturiera. (Massimo Eritale, Schmersal Italia)
Massimo Eritale, Sales Coordinator di Schmersal Italia.
DIGITALIZZARE PER MIGLIORARE I PROCESSI
Secondo me Industry 4.0 non solo ha creato aspettative ma ha creato i presupposti per una maggiore produttività, riduzione dei costi e contenimento degli sprechi.
La digitalizzazione alla base di Industry 4.0 offre possibilità di maggiore qualità nei prodotti e nelle fasi produttive, offre efficienza, efficacia e maggiore sostenibilità. L’architettura impiantistica e di produzione basa i suoi concetti sulle capacità di comunicazione, di acquisizione dei dati per un miglioramento senza soluzione di continuità sia dei processi sia dei prodotti.
Come Turck Banner Italia ci sentiamo nel perfetto centro di questa evoluzione digitale dell’industria. Offriamo al mercato gli strumenti e le soluzioni per indirizzare in senso digitale i principali processi produttivi. Una delle nostre due case madri, Hans Turck GmbH, è tra i fondatori del consorzio internazionale IO-Link e vanta tra i primi l’IO-Link Master. IO-Link è un protocollo di comunicazione seriale a standard aperto che consente lo scambio bidirezionale di dati da sensori e dispositivi che lo supportano e sono collegati a un master. Essere leader in questa particolare tecnologia ci consente di sviluppare sistemi per l’industria produttiva basati sulla comunicazione biunivoca dei dati. In parole povere la digitalizzazione è la leva per il miglioramento dei processi produttivi. Più dati analizzati consentono sviluppi processuali e progressi nei prodotti. Più qualità, meno scarti, meno fermo impianti, manutenzione predittiva, più soddisfazione del cliente finale, più sicurezza del lavoro, più stabilità produttiva. L’intelligenza a bordo della sensoristica, la capacità dei sensori di trasmettere dati e di riceverne, è il fulcro della moderna produttività. Immaginiamo collegamenti infiniti che trasmettono informazioni che, a loro volta coordinate, danno risultati produttivi sempre più prossimi all’eccellenza. Ma anche in questo caso la tecnologia non si fermerà e ancora molti saranno i passi da compiere per cercare di avvicinarci a qualcosa che non credo sarà mai raggiungibile: la perfezione. (Giuliano Collodel, Turck Banner)
Giuliano Collodel, Managing Director di Turck Banner Italia.
EVOLUZIONE DIGITALE
Nell’era della digitalizzazione, soluzioni intelligenti offrono un’analisi ottimale dei dati dei sensori, generando informazioni per l’utente. Questo semplifica la vita lavorativa e offre sicurezza.
A volte si usa il temine di rivoluzione digitale, quando si fa riferimento al paradigma dell’Industria 4.0, ritengo però il termine “rivoluzione” improprio; credo che sia più corretto parlare di una “evoluzione” digitale. Questa distinzione è importante perché la tecnologia attuale ci permette di inserire nuovi servizi senza stravolgere l’organizzazione, i sistemi e le tecnologie in uso.
Il processo di digitalizzazione dell’industria è fatto di piccoli passi, o meglio di servizi innovativi, che, come tasselli, disegnano un quadro sempre più ricco di possibilità e di miglioramenti.
L’IIoT in fabbrica non rivoluziona infatti la “piramide dell’automazione”, ma consente di ridurre i limiti dovuti al modello che si basa sull’ architettura complessa e a strati. La sensoristica intelligente, abbinata a nuovi standard di comunicazione, consente di aggiungere un ulteriore canale di comunicazione parallelo a quello esistente e multilivello.
Le tecnologie per la connessione dei dispositivi IoT sono numerose, con soluzioni adatte a ogni esigenza di comunicazione sia a corto che a lungo raggio.
VEGA ha integrato come standard nei propri sensori la tecnologia Bluetooth per la comunicazione di corto raggio. Questo consente un’immediata e facile connessione a sensori con tablet, smartphone e PC. Questa connessione è ideale per le attività di messa in servizio e diagnostica sugli strumenti, che possono essere eseguite dagli operatori in campo in completa sicurezza da una distanza di poche decine di metri.
Nel 2021 VEGA ha introdotto una nuova famiglia di sensori di livello radar autarchici, vale a dire autonomi da un punto di vista della comunicazione e della batteria, denominati VEGAPULS AIR. Lo scopo dei sensori è riuscire a rilevare il livello di qualsiasi contenitore in qualsiasi posto. Questi sensori consentono di migliorare i processi di approvvigionamento e di logistica.
A seconda della disponibilità di reti radio, lo strumento trasmette i suoi valori di misura wireless a una rete mobile LTE-M (LTE-CAT-M1) o NBIoT (LTE-CAT-NB1) o a una rete LoRaWAN. L’inoltro e la valutazione dei risultati di misura avvengono tramite un sistema di inventory a asset management, completamente in cloud. (Daniele Romano, VEGA Italia)
Daniele Romano, Direttore Marketing di VEGA Italia.
AUMENTARE L’EFFICIENZA PRODUTTIVA
Sensori intelligenti che pensano, imparano e dialogano risultano essenziali per ottimizzare i processi e aumentarne l’efficienza. wenglor, tra i primi produttori al mondo a inserire tecnologie quali IO-Link, bus di campo, EtherNet/IP, Profinet ed Ethercat direttamente a bordo dei sensori, dispone di una vasta gamma di smart sensor. Punta di diamante sono sicuramente i sensori optometrici PNG//smart, risultato di una combinazione unica tra un’interfaccia intelligente e la tecnologia di precisione wenglor. Questi sensori scambiano i dati di processo e quelli dei parametri e trasmettono risultati altamente precisi in real-time. Caratterizzati da una rapida messa in funzione, consentono alle aziende di attuare modelli operativi flessibili e, allo stesso tempo, di aumentare l’efficienza produttiva, di ridurre i tempi di fermo e di incrementare la qualità. Comunicando con tutti i più comuni sistemi di controllo, questi sensori possono essere facilmente integrati in reti già esistenti.
Riassumiamo, quindi, di seguito i vantaggi principali dei sensori intelligenti wenglor.
Veloce duplicazione: una volta impostata all’interno dell’unità di controllo, la configurazione dei sensori PNG//smart può essere più volte duplicata e trasferita ad altre applicazioni, premendo semplicemente un pulsante.
Manutenzione predittiva: avvalendosi delle funzioni di condition monitoring e di analisi dei dati, questi sensori consentono di implementare attività di manutenzione predittiva degli impianti e ridurre i fermi non pianificati.
Storage dei dati: in caso di sostituzione di un sensore, i parametri memorizzati vengono automaticamente trasferiti al nuovo dispositivo, senza che sia necessaria alcuna programmazione.
Software wTeach2: è il software gratuito di wenglor che permette di gestire facilmente la configurazione dei sensori, così come la valutazione e la visualizzazione dei dati di misurazione e diagnostica.
NFC (near-field communication): i sensori PNG//smart possono essere facilmente configurati anche prima della loro installazione in stato diseccitato, tramite smartphone o tablet con l’app wenglor. (Elio Bolsi, wenglor sensoric italiana) ©TECNeLaB
Elio Bolsi, General Manager di wenglor sensoric italiana.
L’intelligenza è ormai insita nei moderni sensori e sistemi per l’Industria 4.0.