Nozioni di base sulle fabbriche intelligenti e discrete

Di Lisa Eitel | 6 gennaio 2023

Le fabbriche intelligenti sono strutture che digitalizzano tutti gli aspetti della produzione o della produzione che consentono la digitalizzazione. Tali operazioni registrano continuamente dati tramite apparecchiature e sistemi connessi, quindi li diffondono per consentire alle macchine di eseguire routine di auto-ottimizzazione. Tali programmi potrebbero aiutare la struttura a cronometrare la produzione di un determinato prodotto finale; prevenire in modo proattivo problemi meccanici; e semplificare le attività di produzione interconnesse. Approcci completi alla costruzione di fabbriche intelligenti sfruttano strumenti cloud, intelligenza artificiale, IIoT e analisi dei big data per monitorare le previsioni della catena di approvvigionamento e attivare linee di produzione (sempre più adattabili) per rispondere.

Entriamo ora nello specifico della connettività della smart factory. I protocolli industriali che supportano le funzioni della fabbrica intelligente richiedono solitamente la certificazione dei componenti fisici; leggi di più sull'argomento nell'articolo Suggerimenti per il controllo del movimento:Tendenze nelle soluzioni Ethernet, PoE, IO-Link, HIPERFACE e a cavo singolo . La connettività CAT5e e CAT6, nonché Power over Ethernet (PoE), è sempre più comune nelle macchine automatizzate e nella robotica. Altrove, i cavi flessibili CAT5e e CAT6 supportano le reti CC-Link Industrial Ethernet (IE) e sono disponibili in bundle con portacavi dotati di certificazione UL per i mercati nordamericani.

Prendi in considerazione i controllori industriali che supportano la rete industriale CC-Link IE Field e consentono scambi di dati fino a 1 msec per il controllo delle apparecchiature in tempo reale. Alcuni di questi controllori sfruttano la rete anche per il monitoraggio remoto, l’edge computing, il data computing e l’integrazione di hardware e software. Di solito su questi controller è installato Windows 10 IoT, ma per elaborare e distribuire dati è possibile utilizzare anche il sistema operativo VxWorks e la piattaforma aperta Edgecross. Alcuni di questi computer industriali includono anche touchscreen che fungono anche da interfacce uomo-macchina (HMI).

Le fabbriche intelligenti massimizzano l’uso degli strumenti digitali. Immagine: Phuttaphat Tipsana

Il vantaggio principale di HIPERFACE DSL è il modo in cui consente l'instradamento della potenza del motore e del feedback di posizione attraverso un unico cavo, riducendo così complessità e costi. Inoltre, gli encoder intelligenti HIPERFACE DSL includono una memoria interna per archiviare le informazioni del motore... quindi al momento della connessione iniziale, un servoazionamento può interrogare queste informazioni per aiutare ad automatizzare la messa in servizio del motore.

Allo stesso modo, le soluzioni a cavo singolo basate su cavi Ethernet o anche su linea DSL (Digital Subscriber Line) migliorano i macchinari che incorporano attuatori lineari, offrendo spesso compatibilità con amplificatori di vari produttori per un'integrazione rapida e senza soluzione di continuità tra controller e attuatore.

Anche l'IO-Link a cavo singolo sta registrando una maggiore adozione per la connettività industriale. Alcuni fornitori di motori intelligenti hanno iniziato a integrare i primari IO-Link nelle offerte principali per supportare sensori collegabili per concetti di automazione decentralizzata. Naturalmente, i motori che possono comunicare tramite Ethernet industriale o bus CAN non hanno bisogno di collegarsi alle reti IO-Link come secondarie.

IO-Link può anche digitalizzare connettori analogici preesistenti sui componenti per impartire comunicazioni bidirezionali e tempi di messa in servizio più rapidi. Non c'è da stupirsi che alcuni abbiano adottato la connettività IO-Link sul lato controlli per il supporto multiprotocollo e la connessione con le interfacce seriali.

Considera i vari protocolli e comunicazioni sfruttati nella connettività IIoT, ad esempio SCADA, MES e architetture ERP (Enterprise Resource Planning). Questi sono i più coinvolti nella convergenza IT/OT (tecnologia operativa), che spesso coinvolge attività a livello aziendale, gateway e altra connettività per consentire la configurazione del sistema tramite browser Web standard... nonché aggiustamenti operativi e azioni gestionali aggiuntive.

Le fabbriche intelligenti sono dominate da componenti e apparecchiature con connettività fieldbus, Ethernet cablata, wireless e cloud.

Per essere chiari, le installazioni SCADA complete (nonostante la loro complessità e i considerevoli requisiti di installazione) eccellono nell’acquisizione ed elaborazione di big data; manutenzione e utilizzo dei dati storici; ed esecuzione di routine di analisi. Tuttavia, le soluzioni di fabbrica intelligente consentono una configurazione più rapida di reti di accesso remoto, sistemi di edge computing e controllo centralizzato o on-machine (HMI) sulle impostazioni e sui dati pertinenti della macchina.