Industry 4.0: tiriamo le somme

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Beckhoff: nativi per Industrie 4.0Intervista a Duilio Perna, Sales Manager di Beckhoff Automation

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B E C K H O F F AU TO M AT I O N

Flessibilità, intelligenza, integrazione. E comunica-zione. Questi, in sintesi, sono i concetti chiave su cui la moderna fabbrica 4.0 deve poggiare. Fin qui tutto chiaro. Il punto cruciale però è: in che modo raggiun-gere questi obiettivi? Con quali tecnologie? Con quali

architetture?Una risposta concreta a queste domande arriva dalle ultime soluzioni che Beckhoff (www.beckhoff.it) ha sviluppato e inte-grato nella sua piattaforma di automazione TwinCAT 3, che par-tendo dall’architettura del controllo PC-based, di cui l’azienda è stata pioniere in ambito industriale, consentono di gestire la

comunicazione, le informazioni di processo e l’analisi real-time dei big data in un’ottica standard e completamente integrata.

Analizzare, prevenire, ottimizzareDisporre delle corrette informazioni per effettuare le opportune analisi e intervenire in tecnica predittiva è un requisito cruciale per comprendere - e prevenire - le cause di guasto, nonché per ottimizzare il processo, evitando costosi fermi impianto.Un problema da risolvere è legato all’archiviazione a lungo ter-mine delle informazioni e alla loro fruibilità, così come alla ca-pacità di gestire l’acquisizione dati che deve essere effettuata

TwinCAT Analytics è l’ultimo tassello che Beckhoff ha aggiunto alla sua piattaforma di automazione TwinCAT 3. Le sue funzioni consentono di effettuare il data logging e l’analisi real-time dei dati di processo, che possono essere gestiti sia localmente che in cloud mediante comunicazione IoT

a cura della Redazione

Nella Smart Factory, Beckhoff con TwinCAT Analytics soddisfa svariati requisiti in termini di analisi di stato online e offline, manutenzione predittiva, riconoscimento di pattern, ottimizzazione delle macchine o archiviazione a lungo termine di dati.

ANALISI IN TEMPO REALE PER IMPIANTI AL TOP DELL’EFFICIENZA COVER STORY

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in continuo, in tempo reale e in modo sincrono con il processo, per essere di pieno ausilio. È qui che entra in gioco TwinCAT Analytics, un software che, come vedremo, offre al costruttore di macchine da un lato e all’end-user dall’altro tutte le opportune funzionalità.Iniziamo con il dire che TwinCAT Analytics non è un semplice sistema di data logging, ma una vera e propria piattaforma che consente di acquisire, distribuire, archiviare ed elaborare in tempo reale – anche mediante tecniche di riconoscimento di pattern – i dati di processo.Veloce e facile da configurare, l’interfaccia IoT di TwinCAT Analytics fornisce una ampio set di funzioni che si basano su protocolli di comunicazione standard e ampiamente diffusi quali AMQP, MQTT, e OPC UA.

Va detto che TwinCAT Analytics è pienamente trasparente nei confronti sia del repository, che si intende utilizzare per i dati, che della potenza di calcolo per la loro elaborazione. Un utente può infatti scegliere di archi-viare tutti i dati in locale, anche se in questo caso deve essere disponi-bile un adeguato processore o, in alternativa, in un cloud distribuito a livello di fabbrica, avvalendosi di un server dedicato. Ovviamente, i dati possono anche essere gestiti con macchine virtuali in architetture cloud pubbliche: in questo caso, l’utente è libero di scegliere il service provi-der che meglio risponde alle sue esigenze.Questo ampio range di possibilità, se da un lato offre all’utente finale la massima flessibilità a seconda delle specifiche esigenze, dall’altro dischiude al costruttore di macchine una serie di nuove opportunità, tra cui quella di agire egli stesso da service provider nei confronti dei clienti in virtù della sua specifica expertise sul prodotto.

Integrazione omnidirezionaleUn manufacturing efficiente richiede un elevato livello di flessibilità nella gestione delle risorse, poiché queste si devono integrare in maniera flessibile con i vari livelli di fabbrica: orizzontalmente, verticalmente così come in architetture di tipo service-oriented. In questo senso, i protocolli di comunicazione standard si dimostrano una risorsa di fondamentale importanza, poiché permettono di interfacciare, in stretta interazione, i processi di produzione con i flussi di lavoro tipici della gestione aziendale.Già nel 2014 con l’introduzione di SOA PLC in TwinCAT, Beckhoff ha offerto una serie di nuovi scenari in cui, grazie a una serie di servizi ready-to-use, le funzioni logiche e di controllo del processo sono state integrate con quelle di comuni-cazione su base standard OPC UA (Open Platform Communication Unified Architecture). Ciò ha con-sentito a TwinCAT di aprirsi in maniera totale alle esigenze della comunica-zione intra-aziendale, integrandosi in architetture di tipo sia top-down che service-oriented. I sistemi gestionali di livello superiore, ad esempio SAP, possono quindi comunicare con i livelli di fabbrica sottostanti, tra cui le infrastrutture di automazione, attraverso i servizi SOA (Service Oriented Architecture), consentendo a tutte le unità intercon-nesse di funzionare in maniera auto-noma, ovvero ciascuna assolvendo a un preciso compito, ma di agire con-temporaneamente sia come server che client OPC UA.

Il PC-based control risulta ancora una volta fondamentale in una rete di produzione intelligente secondo il concetto di Industry 4.0a lungo termine di dati.

Beckhoff ha sviluppato il nuovo prodotto Industrie 4.0 TwinCAT Analytics, che consente la completa analisi online e offline di dati delle macchine e della produzione.

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B E C K H O F F AU TO M AT I O N

Industrie 4.0 è il filo conduttore che guida lo sviluppo delle archi-tetture e dei prodotti rivolti all’au-tomazione industriale. Il sistema Beckhoff (www.beckhoff.it), nato

e sviluppatosi proprio lungo questa direttrice, nasce di fatto “ready for In-dustrie 4.0”. Lo dimostrano le ultime evoluzioni che hanno caratterizzato l’offerta in ambito motion, in particolar modo gli sviluppi relativi al sistema meccatronico XTS, agli azionamenti della serie AX8000, alla One Cable Automation con la serie di EtherCAT P e non ultimo il software TwinCAT 3 IoT.

“TwinCAT 3 – spiega Duilio Perna, Sales Manager di Beckhoff Automation – è l’ambiente di sviluppo che Beckhoff ha espressamente studiato per soddisfare le esigenze legate alla gestione affida-bile, flessibile e modulare del software. Con il nuovo TwinCAT IoT, il software di engineering e di automazione, TwinCAT 3 mette a disposizione una tecnologia completa per la realizzazione rapida ed efficiente di applicazioni IoT e Industrie 4.0. TwinCAT IoT supporta protocolli standard per la comunicazione Cloud e per l’invio di notifiche push a disposi-tivi intelligenti. L’estensione delle classi-che operazioni di controllo con applica-zioni come Big Data, riconoscimento di pattern, Condition o Power Monitoring nel cloud consente di ottenere una crescita significativa dell’efficienza

produttiva e sostiene la competitività delle aziende”.

TwinCAT 3 IoT è facilmente configura-bile. Insieme ad un PC integrato o un PC industriale come controller IoT, crea una connessione continua tra l’Internet delle cose (IoT) e l’Internet dei servizi. I prodotti TwinCAT 3 IoT offrono all’u-tente varie funzioni per scambiare dati di processo tramite protocolli di comuni-cazione standard e per accedere a spe-ciali servizi di dati e di comunicazione di provider di servizi cloud, che possono essere gestiti in sistemi “public cloud” come ad es. Microsoft Azure o Amazon Web Services. L’interazione di TwinCAT IoT con TwinCAT Analytics offre la possibilità di creare un Workbench TwinCAT Analytics per l’analisi centrale dei dati di più macchine e la massima flessibilità nella comunicazione dei dati di processo corrispondenti grazie all’u-tilizzo di diversi prodotti TwinCAT 3 IoT.

“Con l’introduzione della tecnologia XTS (eXtended Transport System) – prosegue Perna –Beckhoff ha di fatto spalancato le porte verso soluzioni di motion che hanno rivoluzionato il con-cetto di macchina in molti mercati. Un sistema di trasporto lineare basato su azionamento meccatronico componi-bile, il cui sviluppo è stato reso possi-bile grazie alle prestazioni offerte dalla

Grazie alla filosofia di automazio-ne PC-based e all’ampia gamma di soluzioni aperte, Beckhoff di-spone di tutte le tecnologie neces-sarie per implementare soluzioni in linea con i concetti di Industrie 4.0. Le potenzialità della PC-ba-sed automation consentono infatti di integrare il mondo IT con quello dell’automazione industriale e di offrire non solo prestazioni avan-zate, ma anche modalità di imple-mentazione sempre più semplici e user-friendly, in quanto basate su standard riconosciuti e diffusi.

a cura della Redazione

BECKHOFF: NATIVI PER INDUSTRIE 4.0

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Duilio Perna

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S I E M E N S P L M S O F T W A R E

comunicazione EtherCAT e a tutte le potenzialità del PC based control. All’interno del paradigma Industry 4.0, il sistema XTS trova la sua naturale collocazione essendo portatore di benefici in termini di efficienza, flessibilità e sostenibilità. La base vin-cente di XTS è il sistema Beckhoff: un motore lineare modulare, uno o più mover, una guida meccanica configurabile, un controllo PC based (software TwinCAT e PC Industriale), una comunica-zione veloce e standard (EtherCAT) e la completa apertura verso i vari livelli di fabbrica anche attraverso il mondo web (comuni-cazione e servizi)”.

Concepito sulla base di un design modulare, il sistema AX8000 si compone, appunto, di vari moduli le cui dimensioni consen-tono di ottimizzare il montaggio in quadro elettrico. Tutti caratte-rizzati da un’altezza di 223 mm, i moduli si differenziano in lar-ghezza, variabile tra 60 e 90 mm.

I moduli di alimentazione sono disponibili in quattro versioni 100-230 Vca e 400-480 Vca - ciascuna in variante 20 A o 40 A - e dispongono di filtri di rete, nonché di resistenza e chopper di frenatura. Analogamente, sono disponibili vari moduli asse, che comprendono unità monoasse da 8 A nominali, moduli doppio

asse 2 x 6 A e moduli monoasse da 18 A. Per il feedback del segnale di posizione viene utilizzata la soluzione OCT (One Cable Technology), la connessione mono-cavo ottimizzata per la serie dei servomotori AM8000. Inoltre il sistema rende dispo-nibili quattro ingressi digitali per ogni asse, di cui due pre-confi-gurati per funzioni di safety on-board.

“Infine – conclude Perna – EtherCAT P è stato concepito per essere una soluzione di automazione distribuita basata sulla tec-nologia One-Cable. L’architettura di comunicazione EtherCAT P integra la trasmissione di dati ad alta velocità e la potenza elettrica per l’alimentazione dei dispositivi installati in rete, utilizzando un cavo Ethernet a quattro fili che consente un ampio scopo applica-tivo essendo in grado di trasportare correnti anche elevate. Tutti i vantaggi di EtherCAT vengono conservati, per citarne alcuni: la libera scelta della topologia, l’elevata velocità, l’utilizzo ottimale della larghezza di banda, l’elaborazione al volo dei telegrammi, la sincronizzazione ad alta precisione, le diagnosi estese. Le cor-renti di Us e Up vengono iniettate direttamente nei fili del cavo per trasmissione dati a 100 Mbit/s, da cui risulta una connessione molto economica e compatta”.

L’offerta Motion di Beckhoff: AX8000; XTS e motori con tecnologia One Cable

EtherCAT P: comunicazione ultraveloce e potenza integrate in un unico cavo