Smart Factory e Industria 4.0

Industria 4.0 : i sistemi di telemanutenzione e teleassistenza

Tra i numerosi vantaggi dell'Industria 4.0 uno non trascurabile consiste nella possibilità di effettuare lavori di manutenzione e assistenza su macchine, impianti e sistemi in remoto senza quindi la necessità che ci sia un tecnico presente sul posto : si parla in questo senso di tele-manutenzione o teleassistenza.

Questo tipo di sistema di manutenzione comporta risparmi non indifferenti perché permette di intervenire preventivamente e tempestivamente, riducendo nel contempo le ore lavorative dei tecnici supervisori , i tempi di uscita del manutentore necessari per recarsi all’impianto , i tempi di inattività dell'impianto o del processo.

La disponibilità di intelligenza distribuita all'interno della fabbrica, sia per rendere disponibili misure , consensi , finecorsa , interruttori di stato che per ricevere segnali e parametri permette di portare questi valori non solo all'interno di ogni punto dell'azienda all'interno dello stabilimento , ma anche fuori dallo stabilimento stesso in qualsiasi altro luogo dove sia presente una rete internet o GSM.

Per entrare nel concreto e vedere come funziona un sistema di telemanutenzione e teleassistenza ,  prendiamo un esempio concreto di modulo commerciale disponibile sul mercato basato proprio su sistema GSM : il sistema di manutenzione a distanza GSM, modello PCE-TAM 300 fornisce una soluzione di intervento per poter monitorare e controllare sistemi o impianti decentralizzati. Il controllo di impianto e processi in remoto avviene infatti tramite agli avvisi SMS o e-mail che possono essere inviati in tempo reale all’operatore.

Il PCE-TAM 300, si collega a un server a intervalli regolari per trasferire i valori di misura, lo stato dei contatti, etc e informa l'utente quando il processo ha raggiunto un determinato stato o valore limite o in caso di caduta della tensione.

E’ un sistema estremamente flessibile, dalle dimensioni e dal peso contenuto, montabile su guida DIN e che permette il monitoraggio costante a distanza ma anche la variazione dei parametri di registrazione in maniera remota. In molti impianti è possibile infatti che alcuni parametri debbano essere modificati dopo l'istallazione e sia quindi necessario apportare variazioni alla parametrizzazione dei moduli. Nulla di più semplice, Si può intervenire tramite porta usb o sempre a distanza tramite interfaccia browser.

I moduli per i sistemi di manutenzione a distanza professionali e industriali consentono infatti di effettuare tutti i lavori di manutenzione e assistenza su macchine, impianti e sistemi senza che nessuno sia fisicamente presente.

Inoltre, in caso di errore, oppure per la formazione dei tecnici, si può richiedere la consulenza a distanza di un esperto. La manutenzione a distanza può essere effettuata tramite una linea fissa (analogica o ISDN), linee mobili (GPRS, EDGE, UMTS, HSPA) oppure internet (DSL, LAN, TV via cavo). Oltre alle linee di collegamento è necessaria un'interfaccia comune (es. RS232, RS485, MPI o Profibus) per poter effettuare la manutenzione a distanza

Il segnale GSM è particolarmente potente e permette l’utilizzo del sistema di manutenzione in tutto il mondo grazie alla tecnologia quadband della rete mobile di cui è dotato e che permette di operare sulle frequenze 850, 900, 1800 & 1900 MHz Può essere alimentato a corrente o a batteria. Tra l’altro dispone di una batteria 6 V / 6 Ah con regolazione di carica integrata che lo rende particolarmente efficiente.

E’ possibile infine abbinare al sistema diversi accessori come i moduli per gli ingressi analogici, l’antenna SMA e l’interfaccia di programmazione.

Grazie agli accessori e alle interfacce estese, i moduli di controllo remoto di PCE come modello PCE-TAM 300, possono essere configurati per qualsiasi impostazione personalizzata del cliente permettendo la progettazione di un sistema che integri i sensori, i datalogger, i convertitori e i moduli di controllo remoto

Specifiche tecniche

  • GSM Rete mobile Quadband (850, 900, 1800 & 1900 MHz)

  • Alimentazione: Alimentazione a corrente: 11 ... 35 V DC / 290 mA Batteria: 6 V / 6 Ah con regolazione di carica integrata

  • Interfaccia USB per programmazione

  • Collegamento antenna SMA

  • Temperatura operativa -30 ... 60 °C

  • Dimensioni 72 x 90 x 61 mm Peso 139 g

 

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I componenti dell'Industria 4.0 : I moduli I/O ( Ingresso/Uscita )

Quante volte abbiamo sentito parlare , negli ultimi anni , di Fabbrica intelligente , Industria 4.0 e Quarta Rivoluzione Industriale o , con terminologia anglosassone , Smart Factory , Smart Industry e Industry 4.0 ? Affronteremo in un apposito approfondimento le origini e le conseguenze di quella che alcuni hanno definito come una vera e propria quarta rivoluzione industriale , in questo articolo iniziamo invece una prima puntata di approfondimento su quelli che sono i componenti che permettono di mettere in atto il concetto di Industria 4.0 : i moduli di ingresso/uscita o I/O.

Non è un caso se partiamo proprio dai moduli I/O ; essi incarnano infatti due tra i principi fondanti dell'Industria 4.0 : l'intelligenza distribuita e la Big Data analysis , ovvero la capacità di raccogliere e analizzare una grande mole di dati per automatizzare e rendere efficiente l'azienda dalla produzione all'amministrazione , al management ( si pensi ad esempio alla possibilità di conoscere con esattezza i costi dei consumi energetici in ogni singolo impianto produttivo dell'azienda ).

L'intelligenza distribuita ha via via spostato i sistemi di controllo da pochi sistemi di acqusizione ed elaborazione centralizzati a tanti apparecchi montati direttamente sul campo e in grado di acquisire ed elaborare i segnali e decidere le azioni di controllo. Tra i primi sistemi ad essere stati decentrati vi sono proprio stati i moduli I/O , tanto che i bus di campo hanno conosciuto grande diffusione negli '90 e 2000 quando ancora si parlava di industria 3.0 : se però pensiamo al paragone con l'informatica e i calcolatori degli anni '70 e '80 , in cui tutte le periferiche che servivano ad effettuare uno scambio di dati o segnali tra un sistema operativo o i programmi utilizzati erano nei pressi del calcolatore , comprendiamo quanta strada sia stata percorsa dalla tecnologia.

A rendere tutto questo possibile è stata la diffusione dei bus di campo e all'utilizzo delle reti dati anche in ambito industriale : Ethernet , Modbus , Profibus , Lonworks sono solo alcuni degli standard più utilizzati , la cui larga diffusione ha permesso di abbattere i costi di integrazione nei vari componenti tanto che gli stessi moduli I/O sono impiegati anche in domotica e building automation , per l'automazione degli edifici ad uso terziario e residenziale di medio/grandi dimensioni , accanto agli standard tipici della domotica come KNX .

Per addentrarci nel funzionamento di un modulo di ingresso/uscita , prendiamo ad esempio i moduli I/O della serie PCE-SM , per standard Modbus prodotti dalla PCE Instruments , azienda che si occupa tanto di automazione quanto di misurazione e trasduzione. . Il Modubs è un protocollo master/slave , cioè il flusso di informazioni normalmente viene amministrato da un "master" che gestisce il sistema e uno o più "slave" che rispondono alle interrogazioni del master. Il protocollo MODBUS definisce come il master e gli slave stabiliscono ed interrompono la comunicazione, come trasmettitore e ricevitore devono essere identificati, come i messaggi devono essere scambiati e gli errori rilevati. Per impostare i parametri del modulo basta utilizzare il software di configurazione e l'interfaccia RS232 che trova sul pannello frontale.

I moduli I/O permettono di collegare al bus Modbus :

1) ingressi digitali , che permette di trasformare in pacchetti modbus segnali binari o a impulsi come interruttori , finecorsa e altri sensori digitali come fa ad esempio il modulo PCE-SM3 .

2) ingressi analogici , che trasformano in pacchetti modbus le informazioni provenienti da sensori analogici , sia in tensione 0-10V , che in corrente 0/4 ... 20mA che PT100 o 0-40 Ohm , come fa ad esempio il PCE-SM1 .

3) uscite digitali , che a partire dalle informazioni contenute nel pacchetto modbus inviato al modulo di uscita , comandano fino a 8 uscite digitali . E' il caso ad esempio del modulo PCE-SM4 .

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