Con questa soluzione, un costruttore di macchine può adattare o espandere in modo semplice e modulare le sue future progettazioni, basate su una piattaforma di automazione, senza modificare la struttura originale. Grazie alla modularità, è possibile risparmiare in media un 5 % di hardware.
CPX-AP-I è stato recentemente integrato da un produttore di macchine nella progettazione di una macchina per la finitura di fogli di plastica. Si tratta, in genere, di pezzi preformati, relativamente lunghi e stretti, in cui vengono praticati tagli mediante punzonatura. L'operazione avviene per via pneumatica. Poiché non tutte le piastre hanno lo stesso spessore, sono talvolta realizzate con plastiche diverse e hanno varie forme, la pressione pneumatica richiesta deve essere adattata a ciascun prodotto e a ciascun taglio. In origine si utilizzavano a tale scopo valvole regolatrici di pressione proporzionali, controllate direttamente dal PLC.
Da centralizzato a decentralizzato
Il corrispondente design della macchina presentava alcuni svantaggi in relazione al sistema di comando centralizzato delle unità di punzonatura pneumatica. Otto controllori proporzionali venivano integrati direttamente in un'unità di valvole centrale nel quadro di comando. Quattro movimenti di punzonatura avvenivano a una distanza relativamente breve da questa unità di valvole - da 3 a 5 metri - ma gli altri quattro avvenivano sul lato opposto della macchina. È stato necessario posare cavi e tubi dell'aria di lunghezza compresa tra 10 e 12 metri dal quadro di comando, per queste quattro unità di punzonatura. Oltre agli elevati costi di materiale e di installazione, ciò significava anche un sistema di comando meno preciso delle quattro unità di punzonatura posteriori, e un tempo di ciclo più lungo.
Quando il costruttore di macchine in questione ha ricevuto un ordine per quattro macchine identiche, ha contattato Festo come partner tecnico per conoscere le possibilità offerte dalle nuove tecnologie. Più veloce, migliore, più resistente, più economico? Durante le discussioni, la nuova CPX-AP-I è emersa come una possibile soluzione per il sistema di comando decentrato delle unità di punzonatura, e come un modo per rendere la macchina "a prova di futuro". Ma c'erano anche molti altri vantaggi.
Sistema di I/O decentralizzato
Per comprendere questi vantaggi, occorre innanzitutto chiarire cosa sia effettivamente CPX-AP-I. Si tratta di un nuovo sistema I/O progettato per il collegamento diretto di un gran numero di moduli di ingresso/uscita e di unità di valvole sul campo. Il sistema può essere integrato con semplicità nei principali sistemi PLC, tramite i bus di campo più comuni, senza dover dotare i singoli componenti di un nodo bus di campo. È possibile anche integrare IO-Link®, che facilita il collegamento di qualsiasi componente IO-Link® e offre tutti i vantaggi associati.
L'illustrazione seguente mostra la struttura di un sistema di questo tipo.
Mostra come le unità di valvole e i master I/O-Link possano essere integrati direttamente nel sistema di controllo di livello superiore (PLC), indipendentemente dalla rete di automazione industriale utilizzata. Lo stesso vale per i moduli pneumatici ed elettrici e sono supportati tutti i tipi di bus di campo conosciuti. Ciò significa che le unità di valvole non devono più essere collegate tramite un master I/O, ma possono essere controllate direttamente tramite il bus AP, il che garantisce prestazioni migliori in termini di affidabilità ed efficienza. Ciò consente anche di risparmiare sul numero di nodi o componenti del bus.
Design modulare in un ambiente familiare
Il CPX AP-I offre la possibilità di un design modulare e, quindi, facilmente scalabile. È possibile aggiungere o rimuovere funzionalità, moduli ecc. senza dover modificare la struttura di rete esistente. È anche possibile cambiare il sistema di bus: basta cambiare il nodo bus. La distinta base (BOM) e l'architettura di controllo rimangono invariate. Inoltre, il costruttore della macchina può continuare a programmare nel suo ambiente familiare e non viene disturbato in alcun modo dal fatto che il sistema I/O funzioni con un sistema di bus proprietario. Non ci sono limitazioni di numero: è possibile collegare tra loro fino a 500 moduli in topologia a linea, a stella e ad albero.
Pronti per la digitalizzazione nell'era dell'industria 4.0
Oltre alla semplicità di integrazione dei componenti, il CPX AP-I offre anche la possibilità di caricare i dati nel cloud. Questa è una caratteristica tipica dell'industria intelligente e delle fabbriche intelligenti completamente automatizzate. Ciò significa che è possibile registrare a livello centrale un'ampia gamma di dati, ad esempio cortocircuiti, eventi IO-Link®, numero di circuiti, qualità dei cavi, temperatura, tensione, ore di funzionamento, ecc. Questi dati possono essere analizzati e utilizzati come informazioni preziose nel contesto di ottimizzazioni, calcoli dei costi o, ad esempio, "assistenza intelligente". È possibile, ad esempio, monitorare diversi moduli e canali e dare l'allarme in tempo utile se qualcosa rischia di andare storto. Questa funzione consente anche di pianificare in modo efficiente l'assistenza e le fasi della manutenzione predittiva.
Applicazione pratica
Il costruttore di macchine è passato al CPX AP-I su raccomandazione di Festo e ora ha sperimentato i vantaggi letteralmente con i propri occhi. Grazie al design decentralizzato, il gruppo di otto valvole regolatrici di pressione proporzionale è ora diviso in due gruppi di quattro. Il secondo gruppo si trova sul lato opposto della macchina e, quindi, molto più vicino alle unità di punzonatura. Ciò ha permesso di risparmiare tempo e materiale per l'installazione, tanto da ottenere un risparmio sui costi del 5% con quattro macchine. Inoltre, è stato in grado di offrire al suo cliente una comunicazione fulminea per tutti i moduli che non utilizzano IO-Link®. I valori di 200 MBaud e i tempi di ciclo fino a 250 µs sono impressionanti. Dal momento che vengono utilizzati due cavi separati per la comunicazione e l'alimentazione, offre anche la possibilità di lavorare con zone di tensione, se necessario. Alla fine era sollevato dal fatto che la struttura di rete esistente potesse essere completamente conservata. Può integrare facilmente le unità di valvole, senza bisogno di nodi bus o master di I/O aggiuntivi. Il numero di moduli di interfaccia è limitato anche grazie all'elevato numero di componenti che possono essere collegati a un modulo di bus CPX AP-I.
Pronti per il futuro
Le macchine sono state consegnate e stanno funzionando con nostra piena soddisfazione. In effetti, il funzionamento è talmente efficiente che il costruttore di macchine ha fatto del nuovo sistema Remote I/O lo standard per tutte le nuove macchine che svilupperà e costruirà in futuro. Altri sistemi vengono utilizzati solo se i clienti richiedono espressamente altre specifiche. Non importa se si tratta di macchine per l'industria automobilistica, macchine per l'imballaggio o per altri settori. Abbiamo trovato la soluzione perfetta per noi", è il verdetto finale del (soddisfatto) ingegnere meccanico.