Tecnica del vuoto per la fabbrica digitale

Per permettere alla fabbrica digitale di visualizzare il generatore di vuoto elettrico, la pinza di presa o gli eiettori compatti è necessario mettere a disposizione i dati energetici e di processo raccolti in tempo reale. Schmalz integra nei suoi componenti per il vuoto interfaccia quali IO-Link, Ethernet o NFC in modo da creare le basi per una produzione integrata in rete.

Terminale compatto SCPSi: grazie alla costruzione modulare permette di comandare e configurare singolarmente fino a 16 eiettori . La programmazione viene eseguita tramite app.
Il generatore di vuoto elettrico ECPBi con IO-Link e NFC è stato sviluppato per i robot mobili e le operazioni di movimentazione fisse con i robot collaborativi (Cobot).
I componenti per il vuoto possono essere collegati velocemente alle applicazioni tramite gli interfaccia IO-Link, Ethernet e NFC. Permettono un monitoraggio costante dei processi, un rilevamento tempestivo degli errori e un manutenzione programmabile in tempo reale.

I sistemi cyber-fisici rappresentano i protagonisti della quarta rivoluzione industriale. Mettono in collegamento gli oggetti reali con quelli virtuali, cioè le macchine con i sistemi di elaborazione dei dati. Rispetto all’innovazione dell’automazione attraverso l’introduzione dell’elettronica e del IT degli anni 1970, adesso i sistemi comunicano tra di loro. Grazie a queste forme di comunicazione, è possibile concretizzare il controllo energetico e dei processi, e la manutenzione preventiva - quando i dispositivi dispongono degli interfaccia.

J. Schmalz GmbH ha sviluppato componente per il vuoto appositamente ideati per il collegamento in rete dell’automazione con il vuoto. Si tratta di dispositivi che raccolgono i dati sul consumo energetico e sulle prestazioni, li memorizzano sul cloud e svolgono attività di monitoraggio e analisi. Grazie agli interfaccia IO-Link o a Industrial Ethernet, gli Smart Field Device sono in grado di garantire la comunicazione dei sensori e degli attuatori con il comando sovraordinato (SPS) e poi con il controllo. Inoltre, la comunicazione funziona in entrambe le direzioni: Accanto alla trasmissione dei dati sullo stato e sul consumo energetico, il comando permette di modificare i parametri e di trasmetterli ai dispositivi di campo intelligenti.

Insieme agli interfaccia IO-Link e Industrial Ethernet, Schmalz integra nei suoi componenti per il vuoto intelligenti anche un interfaccia NFC (Near Field Communication). Per poter trasmettere le informazioni in modalità wireless lungo brevi distanze, viene eseguito un accoppiamento punto-a-punto tra lo Smart Field Device e il terminale NFC dell’utente. Per la trasmissione non è necessaria alcuna sorgente di alimentazione nel componente. Invece è integrato una avvolgimento che viene eccitato dallo smartphone. L’avvolgimento genera una tensione in un processore che, a sua volta, trasmette le informazioni attraverso un’antenna. L’utente può così leggere direttamente sullo smartphone i dati di processo, di manutenzione e di servizio. Il dispositivo visualizza i dati all’utente con messaggi in chiaro: in caso di interruzione del funzionamento, il dispositivo indica chiaramente la causa dell’errore senza visualizzare codici criptici. Con lo smartphone è inoltre possibile programmare i componenti. Per questa operazione Schmalz ha sviluppato la app ControlRoom. Le modifiche dei parametri eseguite tramite NFC possono essere trasmesse direttamente al dispositivo oppure possono essere copiate da un dispositivo all’altro.

Un ulteriore vantaggio di NFC è rappresentato dall’assegnazione del prodotto allo smartphone. Due dispositivi vengono messi in collegamento tra di loro attraverso una distanza molto breve, massimo due centimetri. In questo modo l’operatore non rischierà di programmare involontariamente gli altri dispositivi che si trovano nelle immediate vicinanze.

Dal flusso d'aria al flusso dei dati

I vantaggi offerti dalla digitalizzazione a livello di componenti per la applicazioni con il vuoto sono evidenziate sulla base dell’esempio del terminale compatto SCPSi. Si tratta di un dispositivo compatto che è in grado di gestore fino a 16 generatori di vuoto che dispongono solo di un attacco elettrico e uno per l’alimentazione dell'aria compressa. Schmalz permette così la movimentazione simultanea e indipendente delle varie parti con un sistema a vuoto unico. Il vuoto viene generato con l’ugello Venturi e rilevato da un sensore. L’esatto valore del vuoto può essere letto dall’utente per mezzo dei dati di processo IO-Link o sul display del generatore.

I dati di processo ciclici permettono di comandare anche gli eiettori e di ricevere informazioni aggiornate sul SCPSi. Inoltre, attraverso il collegamento IO-LINK l'utente ha a disposizione i valori di impostazione, i parametri e i dati di misurazione e analisi. Le funzioni di diagnosi e prognosi dei componenti per il vuoto forniscono informazioni sullo stato dell’impianto e identifica i trend in materia di qualità e prestazioni. I dati vengono trasmessi a un cloud interno o esterno per l’analisi e la generazione di valore aggiunto tangibile: Se il sistema rileva dati al di fuori del campo di tolleranza, oppure alcuni scostamenti, questi possono essere visualizzati prontamente all’utente. Per esempio, il sistema controlla e analizza le perdite e la pressione per la Predictive Maintenance.

I risultati del Condition Monitoring vengono ad esempio visualizzati quando i valori della pressione cambiano, i tempo di evacuazione degli eiettori superano i valori limite o la tensione dei sensori si trova al di fuori del campo di lavoro. La funzione Energy-Monitoring tiene sotto controllo il consumo di energia del sistema per il vuoto collegato. Questo monitoraggio si basa sul consumo d'aria misurato, tenendo in considerazione la pressione del sistema e la dimensione ugelli. Tramite i dati di processo IO-Link è possibile rilevare il valore di pressione registrato da un dispositivo esterno. Quando questo valore è disponibile, l’eiettore può misurare il consumo d'aria sia in misura percentuale che assoluta.

Integrazione rapida

Grazie a quest’ampia gamma di funzioni l'utente può mantenere efficiente il suo impianto, prevenendo la disattivazione delle macchine e migliorando la disponibilità dell’impianto stesso. Già attraverso l’integrazione di IO-Link con il terminale compatto è possibile offrire vantaggi tangibili al sistema: Schmalz mette a disposizione dell’utente un’ampia gamma di file di configurazione IO-Link IODD (IO Device Description) che contengono informazioni sull’identificazione, i parametri del dispositivi, i dati di processo e diagnosi e le caratteristiche di comunicazione. Inoltre, viene semplificata la sostituzione dei dispositivi perché il protocollo IO-Link contiene un automatismo per lo scambio dei dati. Sostituendo un apparecchio con uno nuovo dello stesso tipo, i parametri di impostazione del vecchio apparecchio vengono salvati automaticamente dal master nel nuovo apparecchio.

Il terminale compatto SCPSi fa parte del crescente programma di dispositivi di campo intelligenti. I dati di processo e stato permettono di realizzare il concetto Industry 4.0. Gli utenti possono trarre vantaggio da una messa in funzione più veloce, da un funzionamento più affidabile e da una riduzione dei rischi di interruzione. Accanto agli eiettori compatti speciali, Schmalz ha introdotto anche il pressostato elettronico VSi - misura e monitora la sottopressione e la sovrapressione nei sistemi di automazione e movimentazione - così come i dispositivi di presa speciali SNGi-AE e i generatori di vuoto elettrici ECPBi con IO-Link e NFC per la fabbrica digitale.

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