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04Evoluzione Industria 4.0

08Industria 4.0 di Beckhoff

10IoT & Analytics

12Smart Factory

19Glossario

INDICE04

Evoluzione Industria 4.0

08Industria 4.0 di Beckhoff

10IoT & Analytics

12Smart Factory

19Glossario

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Il tema Industria 4.0 è ormai onnipresente e ha raggiunto livelli pervasivi tali da non poter non essere preso in considerazione dal management delle aziende.Il fatto è strutturale: Industria 4.0 non è più un puro e semplice approccio tecnologico, ma è diventato strategico.Si rivela quindi necessario ridare importanza e priorità ai giusti step: prima si fissano le strategie, poi si valuta il posizionamento e solo dopo si pensa alle strutture abilitative informatiche e di automazione.Un processo che deve vedere coinvolto in primis il manager e poi la struttura dei collaboratori ciascuno per livello di responsabilità e competenza.

EVOLUZIONEINDUSTRIA 4.0

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Non importa che Industria 4.0 sia una vera rivoluzione o semplicemente l’evoluzione delle tecnologie informatiche e di automazione, quello che è sicuro è che si tratta di un’opportunità importante che, cambiando radicalmente le

condizioni esistenti, offrirà benefici ai costruttori di macchine e agli utenti finali.

Ascoltare i bisogni dei clienti è un fattore critico di successo, ma questa predisposizione va abbinata all’attenzione per le nuove tecnologie. Questo mix conduce a nuove idee e innovazioni che generano rivoluzionari cambiamenti.

L’innovazione portata dalla quarta rivoluzione industriale sarà frutto dei nuovi sviluppi e dei bisogni espressi dal mercato.

Cerchiamo di analizzare i punti nodali.

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Innovazione = Benefici del Cliente + Nuovi Sviluppi

Industria 4.0 di Beckhoff

L’essenza del modello Industria 4.0 è la convergenza del mondo IT con quello dell’automazione.

Di questo paradigma Beckhoff è stata pioniere, essendo la prima azienda a proporre sul mercato negli anni ‘80 la tecnologia di controllo basata su PC, la piattaforma che nativamente offre i connettori per la comunicazione e l’integrazione con il mondo gestionale e il cloud.

L’obiettivo dell’Industria 4.0 è aiutare le aziende ad acquisire maggiore competitività.

La competitività, in particolare per le imprese italiane, sarà il risultato dell’azione congiunta volta ad aumentare l’internazionalizzazione delle aziende e la loro digitalizzazione. Beckhoff offre gli strumenti agli imprenditori per creare siti produttivi intelligenti in linea con i principi dell’Industria 4.0.

L’obiettivo della Smart Factory è migliorare le performance in termini di produttività ed efficienza, riducendo il costo del ciclo di vita degli impianti, introducendo alta f lessibil i tà e personalizzazione nella produzione. Infine, sulla base dell’esperienza acquisita nel campo, vi è l’esigenza di sfruttare informazioni utili per ottimizzare la progettazione delle nuove macchine. Questi bisogni trovano fondamento e supporto nelle tecnologie innovative quali Internet of Things, Internet of Services e Big Data, che permettono di accumulare, trasferire, gestire ed elaborare un enorme volume di dati, al fine di aiutare il management nel prendere decisioni di business basate su scelte informate. Siamo nella fase iniziale di un nuovo percorso di innovazione tecnologica che si consoliderà nei decenni futuri: questa rivoluzione entrerà nel vivo il giorno in cui le macchine intelligenti costituiranno lo standard industriale e saranno ampiamente diffuse.

Beckhoff contribuisce a indirizzare lo sviluppo tecnologico in ambito Industria 4.0, proponendo soluzioni ready-to- use, che arricchiscono le macchine e gli impianti di funzionalità intelligenti capaci di creare immagini di processo, condurre analisi di grandi dati, di effettuare Condition e Power Monitoring. Il portafoglio prodotti di Beckhoff aiuta gli utenti a costruire l’infrastruttura appropriata per l’implementazione della Smart Factory, introducendo nuovi prodotti che rispondono all’esigenza di una produzione intelligente: TwinCAT IoT, TwinCAT Analytics e un’ampia gamma di controllori e accoppiatori IoT.

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Infine, l’enorme quantità di dati archiviata e tracciata, serve a fare valutazioni per il re-design della macchina finalizzate ad ottimizzazioni.

Si tratta di un potente tool che va incontro sia all’esigenza dei costruttori di macchine che possono così implementare flessibilmente kit di analisi di dati da sviluppare presso gli utenti finali, al fine di catturare informazioni per migliorarne le prestazioni, sia a quest’ultimi che possono monitorare l’impianto, per ricostruire le cause di eventuali malfunzionamenti e a prevenire guasti, attivando per tempo azioni di manutenzione predittiva. Il pacchetto Analytics è modulare e aperto: essendo integrato nell’ambiente Microsoft Visual Studio® di TwinCAT, permette di incorporare codice scritto in C/C++ e MATLAB®/Simulink®, dando al programmatore la possibilità di inserire algoritmi proprietari di Condition Monitoring. Inoltre, sfruttando TwinCAT HMI, il software di interfaccia uomo-macchina, si può creare un sinottico personalizzato, indipendente dalla piattaforma, basato su web e sul moderno linguaggio di programmazione HTML5.

Grazie a TwinCAT IoT i dati di processo possono essere scambiati con qualsiasi dispositivo intelligente indossabile.

TwinCAT IoT può essere usato anche su impianti esistenti e ciò offre la possibilità di ammodernarli, sviluppando opportune strategie di manutenzione.

TwinCAT Analytics permette di archiviare ciclicamente tutti i dati dell’impianto, generando l’immagine di processo. Il software consente di effettuare analisi online e offline dei dati acquisiti: è possibile analizzare le tempistiche dei cicli di lavorazione per fornire informazioni sul tempo massimo, minimo e medio. Il riconoscimento di pattern, identificando ripetizioni e regolarità nel trend dei dati registrati, permette di studiare il comportamento delle macchine. Il tool supporta algoritmi per il Condition ed il Power Monitoring che consentono l’implementazione di strategie di manutenzione predittiva delle macchine.

IoT & Analytics

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TwinCAT Analytics può essere installato su PC o su server locale, su cloud pubblico o privato, garantendo la comunicazione con i servizi web più conosciuti, quali SAP HANA®, Microsoft Azure™ e Amazon Web Service™, grazie al supporto dei protocolli di comunicazione aperti, standardizzati e protetti, MQTT e AMQP.

Beckhoff ha inoltre lanciato TwinCAT IoT, il tool che permette di instaurare la comunicazione di dati con cloud pubblici e privati, sfruttando, in aggiunta ai già citati MQTT e AMQP, il protocollo di comunicazione standard OPC-UA. Questo permette l’interoperabilità all’interno della fabbrica intelligente di piattaforme di vendor diversi e la comunicazione con software gestionali (SCADA/ERP/MES).

TwinCAT IoT utilizza la comunicazione basata sul meccanismo publish/subscribe che, mediante l’intermediazione di un message broker, disaccoppia di fatto i partecipanti della comunicazione che diventano tutti client; tutte le

comunicazioni risultano in uscita e sono quindi inoffensive per i firewall. Grazie a TwinCAT IoT i dati di processo possono essere scambiati con dispositivi indossabili intelligenti, come smartglass, quali Microsoft HoloLens™. TwinCAT IoT può anche essere utilizzato su impianti esistenti offrendo la possibilità di ammodernarli, sviluppando opportune strategie di manutenzione.

A completamento della famiglia di prodotti ispirati all’Industria 4.0, Beckhoff ha presentato l’accoppiatore IoT EK9160 che permette di fornire dal campo direttamente su server locali e su cloud dati di processo, rendendoli subito fruibili grazie ai protocolli di comunicazione standardizzati e sicuri; al contempo è in grado di scrivere informazioni nella macchina che lavora su cloud. Contenendo meccanismi di crittografia, questi accoppiatori modificano la classica visione dell’automazione di fabbrica per livelli.

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Al fine di facilitare la comprensione dei benefici del modello Industria 4.0, Beckhoff ha creato un dimostratore tecnologico, che evidenzia come la tecnologia di controllo PC-based rende possibile oggi l’integrazione tra diversi oggetti e moduli di un sistema di produzione che possono scambiare informazioni sia tra di loro sia verso

l’alto con il livello di controllo e di pianificazione della produzione.

I l d imostratore sv i luppato comprende due processi produttivi separati - due Smart Factory - che comunicano tra di loro via Internet. Il primo simula un processo costituito da due stazioni intelligenti; il secondo è un sistema pick & place con XTS per lo smistamento e il trasporto di prodotti.

L’obiettivo primario della rete di produzione è operare con

efficienza, affidabilità e disponibilità: essa raccoglie dati da tutti gli attori coinvolti nel processo (dal sensore al cloud), li analizza a ciascun livello e li utilizza per ottimizzare il processo. La Smart Factory consente di analizzare dal cloud i consumi energetici, compresi quelli dei singoli moduli, al fine di rilevare e ridurre picchi di assorbimento. Allo

stesso modo ciascun sistema di produzione monitora i l proprio consumo energetico e stato al fine di rilevare usura, e proattivamente prende misure contro l’aumentato consumo energetico, per evitare fermi macchina non pianificati o errori di lavorazione.

La base per un controllo intelligente di reti di automazione è fornito dal concetto di Scientific Automation. Essa si riferisce all’integrazione d i conoscenze d i ingegneria e di varie

scoperte dai diversi campi di applicazione della tecnologia di automazione.

Il dimostratore evidenzia la capacità di raccogliere e analizzare direttamente nel controllore i dati di processo derivanti dalle cinematiche per la gestione del robot e dalle funzioni dei sensori. Il dimostratore include varie interfacce uomo-macchina che supportano operatori, staff di manutenzione, programmazione e gestione della produzione.

Il dimostratore tecnologico copre diversi sotto-processi di una Smart Factory:

• Comunicazione affidabile dal sensore al cloud• Comunicazione M2M (machine-to-machine) via IoT• Nuovi concetti operativi e di diagnostica mediante consolle e smartglass

basati su web• Affidabilità di processo mediante tecnologie di misura integrata e

Condition Monitoring• Sostenibilità della produzione con monitoraggio e gestione dell’energia• RFID come base per la tracciabilità dei prodotti intelligenti• Integrazione di robotica e tecnologie innovative di azionamento• Produzione flessibile ed efficiente utilizzando il posizionamento altamente

dinamico del sistema di trasporto lineare XTS• Integrazione di safety e security• Tempi di messa in servizio ridotti grazie alla simulazione in real-time• Manutenzione da remoto di siti produttivi sparsi nel mondo

Smart Factory

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I servizi cloud possono essere utilizzati per la diagnostica da remoto, la manutenzione e la comunicazione tra i sistemi e tra i sistemi e l’operatore.

Queste sono le prime soluzioni che sviluppano il concetto di Social Automation: il confluire di nuovi sviluppi dell’informatica e di comunicazione nell’ambito della tecnologia di automazione, rendendo fruibili le informazioni a tutti i livelli della Smart Factory. L’orientamento agli oggetti, la modularità e le interfacce permettono di rendere liberamente configurabile e flessibile il sistema di produzione.

I due processi produttivi sono centralmente controllati da un PC industriale multi-core C6930 e l’ambiente runtime è offerto dalla piattaforma software TwinCAT 3. Il PC industriale comunica con i sistemi sovraordinati ERP/MES via cloud. Grazie al controllo centralizzato dei sistemi si ottengono vantaggi per l’engineering, la gestione dati e la diagnostica.

Questa soluzione permette di semplificare la sostituzione dei singoli moduli dell’intero sistema, perché il solo controllo centrale deve essere riadattato al cambiamento introdotto nel processo produttivo. Ogni macchina controllata localmente sarà integrata all’interno di un’architettura di rete secondo il modello Industria 4.0.

L’architettura modulare di TwinCAT supporta inoltre le piattaforme multi-core, consentendo l’assegnazione di ogni modulo software, e quindi di una funzionalità, al singolo core. Diversi processi di macchina possono così essere eseguiti in parallelo sullo stesso controllo, aumentandone le performance e i tempi di esecuzione.

Controllo PC-based al centro della comunicazione orizzontale e verticale nella Smart Factory

In ambito IoT sia XTS (eXtended Transport System) che le singole parti delle stazioni di produzione possono essere visti come utenti Internet, i quali scambiano dati mediante servizi cloud. I PC industriali Beckhoff dotati di processore Intel, interfacce Ethernet, sistema operativo Windows e software di automazione TwinCAT 3, che supporta le interfacce OPC e ADS, permettono la connettività web del pick & place e del sistema produttivo.

Comunicazione affidabile dal sensore al cloud

La necessità di analizzare i dati in real-time su cloud sarà un trend sempre più diffuso.

Il cloud è il luogo dove le informazioni sullo stato di una lavorazione, il consumo di energia, lo stato del pick & place con XTS e dei sistemi produttivi vengono immagazzinati, analizzati e resi disponibili all’utente mediante moderne interfacce uomo-macchina. Il controllo PC-based utilizza TwinCAT ADS e OPC-UA per gestire la comunicazione dal sensore al cloud. Lo scambio dati tra i database e TwinCAT 3 avviene mediante TwinCAT Database Server. All’interno di TwinCAT la comunicazione

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tra diversi moduli software (motion control, visualizzazione, PLC, etc) avviene tramite il protocollo ADS. L’EAP (EtherCAT Automation Protocol) permette di trasmettere dati di processo tra master EtherCAT nell’ordine di grandezza dei microsecondi, sfruttando il meccanismo publish/subscribe.

TwinCAT OPC-UA consente di implementare un protocollo standard di comunicazione basato su web per l’integrazione col mondo MES e ERP.

Comunicazione con il livello gestionale: MES/ ERP

Attraverso EAP, ADS e OPC-UA l’automazione del processo produttivo dialoga con i sistemi gestionali di alto livello come il MES e l’ERP, dove i requisiti di gestione delle tempistiche sono meno stringenti, andando da pochi millisecondi al secondo. D’altra parte, questo tipo di comunicazione deve essere

conforme ad altri requisiti che emergono dalla complessità dell’ambiente di produzione e dal suo grado di strutturazione come la protezione, l’autenticazione, la gestione di allarmi, trend, dati storici e altro ancora.

Comunicazione ad elevata performance dal livello di campo al livello di controllo

Per la comunicazione via EtherCAT tra il livello di campo e il livello di controllo, il PC industriale di Beckhoff è dotato di interfacce Gigabit Ethernet. Il PC industriale, l’accoppiatore EtherCAT dei moduli I/O e i servoassi per controllare il robot pick & place sono collegati mediante cavi standard Ethernet, mentre TwinCAT fornisce i moduli software per la comunicazione. Poiché l’elevata performance di EtherCAT assicura un flusso di dati affidabile e veloce in condizioni real-time, il sistema di comunicazione supporta il processo produttivo e non lo intacca con ritardi

Dimostratore tecnologico di una Smart Factory

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1. Lettore RFID

Il lettore RFID acquisisce dall’etichetta posta su ogni pezzo i dati di lavorazione o di trasformazione del ciclo di lavorazione. Il lettore è collegato ai terminali di ingressi/uscite con bus EtherCAT oppure, se equipaggiato di interfaccia OPC-UA, può dialogare direttamente con il controllore (M2M via IoT) secondo le modalità predefinite.

2. Robot Pick & Place

Questo robot è responsabile del prelievo e riposizionamento dei pezzi da lavorare; li afferra con un elettromagnete e li riposiziona nel punto desiderato. Per realizzare questi movimenti con elevata dinamica, il robot pick & place è equipaggiato con azionamenti AX5000 e motori brushless AM8000 caratterizzati da elevata precisione e velocità. Il movimento del robot si basa su cinematiche delta e viene configurato e parametrizzato utilizzando il software di automazione TwinCAT.

In questo modo, tutti i movimenti sono eseguiti all’interno del PC industriale C6930, senza la necessità di alcuna CPU dedicata per il robot. Le funzioni motion di “taglio al volo” e camma elettronica, contenute in TwinCAT, sincronizzano il robot con il trasportatore XTS in modo che il pezzo possa essere prelevato e posizionato perfettamente. Il robot è in grado di interagire con il pick & place per velocità fino a 7 m/s e accelerazioni fino a 9g. Il controllo utilizzato assicura elevata precisione di tutti i movimenti, anche a dinamiche così elevate.

L’adozione di un solo software di automazione, che unisce ambiente di sviluppo e runtime, porta benefici in termini di semplicità di programmazione, di installazione e di parametrizzazione con conseguente miglioramento della diagnostica e relativa riduzione di costi.

3. Sistema di trasporto lineare ad alta dinamica XTS

Il sistema di trasporto lineare XTS è la soluzione innovativa che consente di operare a velocità elevata: il dispositivo è infatti progettato per trasportare, assemblare, afferrare, accumulare, lavorare ed etichettare materiali e prodotti. Nei segmenti rettilinei, per esempio, la velocità può aumentare mentre può ridursi in prossimità del lettore RFID, in modo che l’etichetta possa essere letta correttamente. Nel caso in cui un pezzo debba essere nuovamente processato in una stazione produttiva, il trasportatore può riportarlo indietro in tempo reale.

Approfondiamo passo passo il ruolo dei diversi componenti lungo l’intero processo

di tempo. EtherCAT raccoglie velocemente dati e in maniera deterministica li rende disponibili, indipendentemente che si tratti dei sensori, del robot pick & place e di XTS. Tutti i player della rete comunicano direttamente su EtherCAT e possono raggiungere tempi di risposta inferiori ai 100 microsecondi. Grazie all’elevata potenza computazionale, un controllo PC-based è capace di gestire le cinematiche del pick & place, l’elevata dinamica del sistema di trasporto XTS, oltre che il controllo della totalità del sistema produttivo. A tal proposito XTS fa leva sull’alta velocità e ampiezza di banda di EtherCAT per generare nel PC il modello elettromagnetico del motore.

Produzione personalizzata di lotti di quantità unitaria

Una volta inseriti gli ordini, il sistema produttivo li processa secondo le priorità e i tempi di consegna.

Per ogni singolo ordine sulla linea di produzione si iniziano le attività di realizzazione: il robot pick & place preleva il pezzo da lavorare e lo posiziona nel trasportatore del sistema di trasporto XTS. Il pezzo passa per l’identificazione a radiofrequenza (RFID). Le diverse attività di lavorazione così acquisite vengono distribuite alle sottostazioni della linea di produzione. Il pezzo viene poi trasportato nelle singole sottostazioni per il controllo qualità. Se idoneo, il pezzo viene inviato al magazzino per le consegne, altrimenti segue la pianificazione prevista per le non conformità (scarto/revisione).

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Il sistema è particolarmente intelligente, poichè offre facilità di montaggio che si traduce in ridotti tempi di installazione e messa in servizio. XTS è robusto e affidabile, garantendo all’utilizzatore finale disponibilità elevata. Inoltre il sistema di monitoraggio anti-collisione è attivo durante l’esecuzione dei movimenti di tutti i moduli trasportatori, dando garanzia di sicurezza. Il sistema è cable-free e questo implica la riduzione di errori e tempi di cablaggio, minimizzando lo spazio di installazione.

Stazione di lavorazione

Ipotizziamo che la lavorazione da effettuare contempli la perforazione dei pezzi. A seconda della dimensione del foro da realizzare sono disponibili due stazioni distinte: la prima esegue fori piccoli, la seconda fori grandi. Ciascuna stazione è dotata di servomotori AM8023 con One Cable Technology (OCT) che sovraintendono a un mandrino con asse di avvitamento. Gli assi sono pilotati via terminali EtherCAT EL7211 con interfaccia OCT. Numerose funzioni integrate permettono di operare in sicurezza: sovra/sotto-tensione, sovracorrente, temperatura del terminale, carico del motore con il calcolo del modello I2T. In questo caso, lo stato dell’arte dell’elettronica di potenza permette di dissipare nel circuito intermedio la potenza di frenatura. In particolare il terminale EtherCAT EL9576, grazie alla sua elevata capacità interna, stabilizza la tensione di alimentazione. Il consumo energetico delle stazioni di perforazione viene registrato con il terminale EtherCAT EL4303; il dato viene valutato dal sistema di monitoraggio energetico.

In questo modo l’utente ha la possibilità con il controllore PC-based di fruire di una piattaforma universale in grado di incorporare, alle ben note funzioni già descritte, altre funzioni di Scientific Automation: HMI, visione, safety, tecniche di misurazione, diagnostica avanzata, Condition Monitoring, calcolo dei consumi energetici, simulazione, robotica, programmazione C++/C#, comunicazione, storage e analisi dei dati di processo.

Poiché si andrà verso la convergenza tra il mondo IT e dell’Automation Technology, il controllore PC-based insieme ai prodotti IoT e Analytics, offrono gli strumenti per comunicare su cloud in modo semplice, affidabile e sicuro, contribuendo a indirizzare la gestione dei Big Data. Gli utenti con i propri strumenti smart (tablet, orologi, occhiali) avranno accesso in modo granulare nel processo produttivo. Si potrà così avere la delocalizzazione della control room. Beckhoff conduce numerosi progetti di ricerca e sviluppo che hanno già portato alla creazione di piattaforme hardware e software complete e potenti in grado di soddisfare i requisiti di automazione unificata e universale.

L’automazione PC-based aumenta affidabilità, disponibilità ed efficienza del processo

L’obiettivo finale della Smart Factory è generare competitività per le aziende, aiutandole a realizzare prodotti di qualità, garantendo affidabilità e disponibilità degli impianti produttivi.

Per gli utenti finali è necessario ridurre il time-to-market, aumentare la produttività, migliorando la capacità di manutenzione predittiva. Il sistema di controllo PC-based di Beckhoff è in grado di raccogliere ed elaborare dati in real-time sul consumo energetico, lo stato del sistema produttivo nella sua globalità e la qualità di ciascun pezzo nel corso della lavorazione. Il dato è disponibile in locale nel controllore, nel cloud privato o pubblico. Tutto ciò permette di effettuare regolazioni in real-time. Il sistema rileva infatti picchi di consumo energetico sulla rete di “oggetti” ad essa collegati e identifica requisiti necessari per effettuare azioni di manutenzione.

Ciascun player della rete viene monitorato al fine di identificare il consumo totale, i picchi e gli sprechi di energia. Gli assorbimenti vengono registrati con il terminale EtherCAT EL3403 che calcola la potenza misurando tensione, corrente e fattore di potenza.

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Il sistema di pre-elaborazione all’interno del terminale EL3403 fornisce i valori nell’immagine di processo, occupando una minima parte della potenza di calcolo del controllo. Questi valori sono scritti in una memoria non volatile del terminale e sono disponibili anche dopo un eventuale black-out. Inoltre, visto che i dati sono trasmessi su EtherCAT al controllore, queste informazioni sono

rese disponibili al sistema sovraordinato (ERP/MES). TwinCAT Scope permette all’utente di interpretare e trarre conclusioni sui dati riguardanti i componenti che registrano picchi o incrementi dell’assorbimento di energia. TwinCAT Scope, integrato nell’applicazione dell’utente, offre la lettura di tensione, corrente, potenza ed energia nel tempo nella forma grafica, tabellare, in

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real-time per singolo componente e per l’intero sistema. L’utente può decidere la frequenza con cui campionare l’informazione per controllare lo stato di salute: ogni minuto, ora o giorno.

Carenze di qualità o perfino fermi macchina possono avere diverse cause: una delle più frequenti è il danneggiamento nei cuscinetti dei meccanismi di trasmissione meccanica. Per diagnosticare questo problema, le stazioni di lavorazione del dimostratore di Beckhoff sono dotate di un sistema di Condition Monitoring. Dal momento che difetti costruttivi o guasti possono essere identificati dall’analisi delle vibrazioni, i cuscinetti sono dotati di sensori, i cui dati sono registrati nel terminale EtherCAT EL3632. Questi dati sono poi analizzati nel PC Beckhoff con i blocchi funzione della libreria Condition Monitoring di TwinCAT. Quindi, sulla base di analisi statistica dei trend, è possibile stimare quando e dove un guasto potrebbe accadere; quando un cuscinetto dà segni di usura, l’analisi spettrale mostra l’emissione di impulsi modulati. Nel campo delle basse frequenze le vibrazioni procurate dal guasto sono coperte da quelle ordinarie, per cui il loro rilevamento è difficile. Il calcolo delle ampiezze, svolto dal tool di TwinCAT, permette di identificare gli shock su un ampio range di frequenze, identificandole e associandole a componenti statici o rotanti dei cuscinetti. TwinCAT processa e analizza le misure in modo tale che sia facile integrarle nel display dell’applicazione del cliente.

Dispositivi HMI indossabili, software IoT e Analytics, CloudBeckhoff ha reso disponibili ambienti software che permettono di scambiare i dati di processo con cloud pubblici o privati e di effettuare analisi online e offline, pattern recognition, analisi temporali sul ciclo di lavorazione, Condition e Power Monitoring. È quindi possibile generare sinottici e basi dati a supporto delle decisioni. Le due suite Beckhoff (TwinCAT IoT e TwinCAT Analytics), utilizzano i protocolli di comunicazione più comuni (MQTT e

AMQP), integrandosi con le infrastrutture cloud più diffuse (Amazon, Microsoft, SAP, ecc.). Una relazione che mette in grado gli operatori e i costruttori di sviluppare manutenzione predittiva, ottimizzare le performance e fare un re-design sulla base dei risultati dal campo. Grazie all’architettura di automazione PC-based di Beckhoff, l’operatore, al centro della comunicazione e del controllo della produzione interconnessa in rete, può fruire di tool semplici ed efficaci che migliorano la qualità dell’interfacciamento uomo-macchina. L’operatore può controllare i consumi di energia di parti del processo produttivo, lo stato di ogni stazione di lavorazione, può inserire nuovi ordini di lavoro e, infine, ha la possibilità di monitorare l’intera linea produttiva, godendo di una panoramica aerea dell’intero processo, controllando i dettagli delle singole stazioni di lavorazione con semplici operazioni di zoom. Inoltre è possibile utilizzare occhiali digitali (smartglass) che completano le opzioni possibili per l’operatore con un mix di interazione touch e realtà aumentata. Gli occhiali comunicano con un web server basato su cloud, che mette a disposizione le informazioni sullo stato della macchina puntata dal sistema di visione. Questa tecnologia offre la possibilità di salvare, raccogliere dati, manualistica, documentazione, aprire chat o usufruire di sessioni video per interagire con persone in remoto. L’operatore può anche utilizzare smartphone, tablet e PC per acquisire messaggi d’errore e informazioni sulla disponibilità del sistema, consumi d’energia e stato degli ordini. Inoltre grazie agli strumenti smart l’operatore può accedere ai dati di macchina su cloud.

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19BECKHOFF New Automation Technology

ADS: Automation Device Specification L’architettura del sistema TwinCAT consente di trattare ciascun modulo del software come un dispositivo indipendente (es. TwinCAT PLC, TwinCAT NC...). I messaggi tra questi oggetti sono scambiati attraverso interfacce ADS che dialogano per mezzo di un “message router” che gestisce e distribuisce tutti i messaggi nel sistema su protocollo TCP/IP.

CLOUD: Tecnologia informatica che permette di rendere fruibili on-demand su Internet risorse informatiche per l’archiviazione, l’elaborazione e la trasmissione di dati.

CNC: Computer Numerical Control Macchine a controllo numerico per lavorazioni ad alta precisione diffuse e impiegate in diversi ambiti della meccanica.

CONDITION MONITORING: Processo di monitoraggio dei parametri di condizione (vibrazioni, temperatura, ecc.) di una macchina, al fine di identificare una variazione significativa che potrebbe generare un guasto. L’adozione di tecnologie di Condition Monitoring permette di pianificare la manutenzione, evitando improvvisi fermo macchina con le relative conseguenze. Si tratta di un elemento base della manutenzione predittiva.

EAP: EtherCAT Automation Protocol Protocollo publisher/subscriber non real-time per la comunicazione tra dispositivi master.

ERP: Enterprise Resource Planning Sistema di gestione che integra tutti i processi di business rilevanti di un’azienda (vendite, acquisti, gestione magazzino, contabilità, risorse umane ecc.).

EtherCAT: Ethernet for Control Automation Technology Sistema di bus di campo basato su Ethernet sviluppato da Beckhoff. Il protocollo, standardizzato secondo IEC 61158, è adatto per requisiti real-time nella tecnologia di automazione.

ETHERNET: Tecnologie standardizzate per le reti locali. Ethernet attualmente è il sistema LAN più diffuso perché facile da utilizzare, economico e idoneo a trasmissioni TCP/IP.

HMI: Human-Machine InterfaceDispositivo di interfaccia uomo/macchina.

IoT: Internet of Things Indica una famiglia di tecnologie il cui scopo è rendere qualunque tipo di oggetto un dispositivo collegato ad internet, in grado di godere di tutte le caratteristiche che hanno gli oggetti nati per utilizzare la rete.

M2M: Machine-to-MachineTermine in continua evoluzione che viene ampiamente usato per descrivere l’insieme di tecnologie e servizi che permettono il trasferimento delle informazioni da macchina a macchina con limitata o nessuna interazione umana.

MES: Manufacturing Execution SystemSistema informatizzato che ha la principale funzione di gestire e controllare la funzione produttiva di un’azienda.

OCT: One Cable TechnologyTecnologia per la trasmissione di potenza e segnale encoder in un unico cavo del motore.

OPC: Open Platform CommunicationsPiattaforma di comunicazione industriale standard per lo scambio sicuro e affidabile dei dati tra dispositivi di controllo di fornitori diversi.

OPC UA: Open Platform Communications Unified ArchitectureOPC UA costituisce un set di specifiche applicabili al software industriale in diversi ambiti: i dispostivi di campo, i controlli, i sistemi MES e ERP. OPC UA costituisce un modello comune di infrastruttura che facilita lo scambio di informazioni tra sistemi che agiscono sul sistema produttivo. Rilasciata nel 2008, è un’architettura orientata ai servizi indipendente dalla piattaforma che integra tutte le funzionalità delle singole specifiche OPC Classic in un framework estensibile.

PLC: Programmable Logic ControllerÈ un dispositivo per la gestione ed il controllo dei processi industriali che esegue un programma, acquisendo in ingresso i segnali digitali e analogici provenienti dai sensori ed aggiornando i segnali in uscita diretti agli attuatori presenti in un impianto industriale.

PUBLISH/SUBSCRIBE: Termine informatico che si riferisce allo stile architetturale utilizzato per la comunicazione asincrona fra diversi oggetti o agenti. In questo caso il mittente ed il destinatario dell’informazione dialogano tramite un intermediario.

RFID: Radio-Frequency IDentificationTecnologia per l’identificazione e/o memorizzazione automatica di informazioni inerenti oggetti, animali o persone basata sulla capacità di memorizzazione di dati da parte di particolari etichette elettroniche e sulla capacità di queste di rispondere all’interrogazione a distanza da parte di appositi apparati fissi o portatili.

SCIENTIFIC AUTOMATION: integrazione all’interno delle tecnologie di controllo dei ritrovamenti scientifici e tecnologici condotti in svariati campi, es.: Condition Monitoring, RFID, visione, comunicazione, sistemi di auto-apprendimento.

SOCIAL AUTOMATION: Integrazione di nuovi sviluppi dell’informatica e dell’informazione in ambito di tecnologia di automazione.

TwinCAT: The Windows Control and Automation TechnologyIl software di automazione di Beckhoff è al centro della tecnologia di controllo PC-based. Basato sul sistema operativo Windows di Microsoft, trasforma qualsiasi PC industriale in un sistema dotato di capacità real-time che incorpora funzionalità PLC, NC, CNC, HMI e safety. Offre la possibilità di sfruttare, oltre allo standard IEC 61131, anche i linguaggi C/C++ per la programmazione di applicazioni real-time, unitamente a MATLAB®/Simulink®

XTS: eXtended Transport SystemSistema di trasporto lineare ideato da Beckhoff nel 2012.

Glossario

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Manara, 2(MB)