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EON
EWS
n
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614
- DICEMBRE 2017
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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
A
TTUALITÀ