EON-614

EON

EWS

614

- DICEMBRE 2017

dell’utensile può incidere

sui dati provenienti da sen-

sori di temperatura e sen-

sori acustici. “Manutenzione

predittiva” è un termine di

forte richiamo, che esprime

il concetto di utilizzare indi-

catori precoci della rottura di

un utensile per sostituire gli

utensili in una fase iniziale e

senza incidere sul flusso o

sulla qualità della produzio-

ne. Il controllo multi-asse di

una macchina utensile uti-

lizza il movimento a circuito

chiuso per posizionare una

fresatrice o il materiale. La

tolleranza relativa alle di-

mensioni e alla superficie

può variare in funzione de-

gli scostamenti meccanici

dell’asse, dell’utensile e del

fissaggio. La misura di pre-

cisione della distanza per

mezzo di encoder lineari e

sensori di distanza laser è

utilizzata per la calibrazione

della macchina, per il con-

trollo del movimento e per

il monitoraggio della qualità.

Il processo di fabbricazione

dipende da parametri am-

bientali come temperatura

e umidità. I sistemi attivi di

raffreddamento e pulizia

incidono inoltre sulle condi-

zioni ambientali. I sensori di

flusso dei liquidi e aria for-

niscono l’input per i sistemi

ambientali di una macchina

utensile.

Azionamento dei motori

ed efficienza di controllo.

I motori sono i componenti

che richiedono la maggior

parte dell’energia in un siste-

ma di produzione. Gli azio-

namenti a frequenza varia-

bile con corrente a circuito

chiuso e controllo di velocità

e posizione consentono di

ottenere un profilo di coppia

dinamico che incide diretta-

mente sul consumo di ener-

gia. La misura della corrente

ad alta precisione dell’isola-

mento e la misura della po-

sizione del rotore attraverso

encoder assoluti forniscono

le informazioni necessarie

all’algoritmo di controllo per

ogni ciclo di controllo. Oltre

a un efficiente algoritmo di

controllo del motore, l’effi-

cienza dello stadio di poten-

za è un fattore chiave per

il consumo di energia. La

frequenza di commutazione

più elevata dei transistor al

nitruro di gallio (GaN) per-

mette di ridurre la potenza

dei sistemi di azionamento

dei motori in una cella di

produzione. Una moderna

cella di produzione è do-

tata di quattro sottosistemi

principali che collaborano

fra loro: controllo numeri-

co computerizzato (CNC),

che definisce il processo di

produzione complessivo, il

sottosistema di controllo del

movimento, che comanda i

motori e gli attuatori per la

produzione, il controllore lo-

gico programmabile (PLC),

per applicazioni aggiuntive

di rilevamento e controllo,

e un robot di servizio per la

movimentazione dei mate-

riali.

Elaborazione embed-

ded.

L’aumento dell’effi-

cienza e della flessibilità di

un sistema di produzione

coinvolge numerosi aspetti.

La comunicazione, il rileva-

mento e il controllo indu-

striali costituiscono le basi

di una fabbrica intelligente.

L’intelligenza locale gira su

microcontrollori e micro-

processori integrati. I dati

estratti, relativi al prodotto

e al processo, vengono in-

viati al cloud industriale per

l’analisi dei big data attra-

verso la comunicazione in-

dustriale wireless e cablata.

cessario ricorrere a una

comunicazione caratteriz-

zata da bassi consumi. La

tecnologia RFID (Radio-

Frequency IDentification,

identificazione a radiofre-

quenza) è una tecnologia

fondamentale per consen-

tire il colloquio fra prodotti

e macchine.

I sensori vengono disposti

in prossimità del prodotto

e sulla macchina, mentre

l’alimentazione avviene at-

traverso un cavo. IO-Link

permette di standardizzare

l’estensione della comuni-

cazioni di base dello stato

acceso/spento con una co-

municazione digitale bidire-

zionale, mentre il gateway

IO-Link comunica diretta-

mente con l’OPC UA utiliz-

zando Ethernet industriale

o LAN wireless.

Le verifiche manuali da

parte dell’operatore av-

vengono per mezzo di una

connessione

Bluetooth

Low Energy che invia i dati

a un terminale mobile.

Rilevamento a elevata

precisione.

L’efficienza del

processo di produzione di-

pende in larga misura da

tecnologie di rilevamento

industriali. Il tempo di predi-

sposizione (set-up) di una

macchina assume una par-

ticolare importanza nel caso

di piccoli volumi. Mentre è

possibile simulare fuori linea

la prevenzione delle collisio-

ni tra utensili, pezzi in lavo-

razione e fissaggi, è in ogni

caso necessario l’utilizzo di

un sistema di prevenzione

delle collisioni in linea. Molti

materiali e utensili richiedo-

no il raffreddamento ad ac-

qua, che rende difficoltoso

il rilevamento di collisioni da

parte dei sensori ottici. Per

operare in ambienti polve-

rosi e umidi è necessario il

ricorso a scanner.

Gli utensili sono soggetti a

guasti e al degrado del livel-

lo qualitativo della produzio-

ne nel corso della loro vita.

Il rilevamento continuo della

forza sull’utensile può forni-

re una prima indicazione di

possibili rotture. La qualità

Risorse sul Web

White paper: Come crea-

re fabbriche più intelligenti

e più produttive tramite la

manutenzione predittiva, di

Avner Goren e Miro Adzan, TI.

Blog: Sfide di progettazio-

ne a livello di controllo nei

sistemi intelligenti di auto-

mazione industriale.

Pannello dimostrativo Industry 4.0

Il pannello dimostrativo per Industry 4.0 di Texas Instruments si può

definire come una vetrina dei progetti di riferimento e dalle innovazioni

più recenti della società che permettono la comunicazione Ethernet

in tempo reale con un gateway EtherCAT. Sono inoltre previste dimo-

strazioni di comunicazioni con sensori utilizzando tecnologie via cavo,

come IO-Link, e tecnologie wireless, come Bluetooth Low Energy. Sen-

za dimenticare la tecnologia GaN di TI, qui dimostrata attraverso un

inverter trifase da 48 V con rilevamento della corrente che permetet di

aumentare l’efficienza nei motori a velocità variabile.

Pannello dimostrativo di TI; in evidenza, le innovazioni per il controllo di

azionamento dei motori industriali

segue da pag. 19

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