L'automazione modulare in quattro semplici passaggi

Automazione modulare

Non si può far molto rispetto alle forti fluttuazioni nel consumo e nella qualità delle acque non trattate. Si può invece assicurare che il trattamento delle acque sia in grado di gestirle in modo intelligente. È qui che entrano in gioco l'Industria 4.0 collegata in rete e l'automazione modulare di Festo.

Automazione modulare con CPX

Festo ha reso intelligente la tecnica dell'automazione. Grazie alla digitalizzazione, siamo ora in grado di collegare in rete in modo semplice, sicuro e affidabile i moduli automatizzati a livello di campo, facendoli collaborare l'uno con l'altro. La parola chiave è "componenti intelligenti", che possano essere combinati in maniera flessibile, in base alle vostre esigenze e requisiti specifici. Ogni modulo contiene tutti i componenti di automazione necessari a gestirne i processi.

La nostra piattaforma di automazione CPX ricopre un ruolo di primo piano nell'elaborazione decentralizzata dei segnali e del comando funzionale. Ciò vi offre un controllo molto migliore e più economico delle fluttuazioni nel consumo di acqua e nella qualità delle acque non trattate rispetto a un sistema di comando centralizzato. Se manca qualcosa, che si tratti di un impianto di filtrazione o di altri passaggi di processo, può essere aggiunto e attivato (aumento del numero invece di un aumento delle dimensioni).

Intelligenza a livello di campo

In generale, il design e la progettazione di impianti relativi a processi avvengono nel seguente modo: si definisce una quantità produttiva da produrre entro un tempo predefinito e quindi si crea un processo che permetta di ottenerla. Tutto viene comandato e monitorato da un sistema di comando centralizzato. Ciò funziona bene finché la quantità produttiva richiesta rimane uguale.

Ma spesso questo è l'esatto contrario di ciò che succede. Oppure si possono verificare fluttuazioni nella qualità delle acque non trattate. Intervenire in un sistema di automazione centralizzato di questo tipo è parecchio laborioso perché significa dover modificare interamente il processo e la tecnica di automazione. Inoltre serve un esperto di quel design specifico e della sua programmazione. In più, una riduzione della portata può avere un impatto sulla qualità del prodotto e mettere a rischio la redditività dell'impianto. In ultimo, ma non per importanza, la manutenzione diventa più difficile e costosa, in quanto è necessario spegnere e riavviare continuamente l'impianto.

Confronto tra modularità e centralizzazione

 

Confronto tra modularità e centralizzazione

Confronto tra modularità e centralizzazione

Il modello di automazione modulare fornisce una valida alternativa a tutti i settori in cui viene trattata e utilizzata acqua. Ogni modulo dell'impianto in rete è un'unità funzionale a sé stante, funziona in maniera indipendente e contiene sistemi di comando completi di Festo. Ciò significa che potete semplicemente collegarlo e scollegarlo secondo le esigenze, in maniera rapida ed economica. Di conseguenza è possibile modificare la quantità prodotta in modo flessibile. Non occorre riprogrammare o riconfigurare il software applicativo. E diminuiscono in modo significativo anche i costi di manutenzione.

Come arrivare all'automazione modulare

Sull'esempio della filtrazione dell'acqua, questi diagrammi mostrano in quattro semplici passaggi come trasformare un impianto tradizionale su larga scala, basato su processi con automazione centralizzata, in una soluzione automatizzata, decentralizzata e modulare. In questo esempio vi mostriamo un impianto di trattamento delle acque progettato sulla base di requisiti definiti qualche tempo fa, rendendone più difficile l'adattamento (riduzione o aumento delle dimensioni). L'automazione modulare lo trasforma in un impianto flessibile, permettendovi di adeguare la quantità prodotta in maniera rapida e semplice tramite la rimozione (riduzione del numero) o l'aggiunta (aumento del numero) di moduli.

Situazione di partenza: impianto di filtrazione delle acque tradizionale
Situazione di partenza: impianto di filtrazione delle acque tradizionale

Come esempio prendiamo un impianto di filtrazione delle acque con comando e sistema di comando centralizzato, una volta di utilizzo comune. L'unità di valvole viene collegata a essi tramite un fieldbus come sistema I/O remoto con una parte pneumatica integrata. I componenti di comando dei dispositivi di campo sono installati nel quadro di comando.

Passaggio 1: modularizzazione meccanica e funzionale

 

Passaggio 1: modularizzazione meccanica e funzionale

Passaggio 1: modularizzazione meccanica e funzionale

Passaggio 1: suddivisione in sottoprocessi

Questo tipo di impianti di trattamento delle acque convenzionali possono essere modularizzati con facilità. Innanzitutto il processo complessivo viene suddiviso in sottoprocessi. Per ogni sottoprocesso viene definito un modulo che contiene tutti i componenti meccanici e di tecnica dell'automazione necessari all'esercizio autonomo.

Modularizzazione dell'automazione

 

Modularizzazione dell'automazione

Modularizzazione dell'automazione

Passaggio 2: Modularizzazione dell'automazione

L'automazione viene modularizzata nello stesso modo. I componenti del quadro di comando e il comando centrale (il software applicativo basato sul processo) vengono suddivisi in modo tale che ogni modulo sia dotato dei propri comandi, componenti I/O remoti e comandi pneumatici.

Filtrazione delle acque modularizzata

 

Filtrazione delle acque modularizzata

Filtrazione delle acque modularizzata

Passaggio 3: coordinazione dell'intero impianto

Una volta che i moduli sono stati collegati a formare un impianto basato sul processo, ogni modulo mette a disposizione la sua funzionalità specifica tramite un'interfaccia dati in formato incapsulato. La modalità operativa, lo stato, i valori misurati nel processo, gli allarmi ecc. possono quindi essere letti e scritti in modo che l'impianto funzioni.

Inoltre è necessario anche un sistema di gestione del processo che coordini le funzionalità dei moduli dell'intero impianto e faciliti la guida dei processi. Si tratta di un approccio molto più snello rispetto ai comandi centralizzati. Come detto in precedenza, le funzioni di comando relative al processo sono già contenute nei moduli.

Espansione dell'impianto tramite aumento del numero

 

Espansione dell'impianto tramite aumento del numero

Espansione dell'impianto tramite aumento del numero

Passaggio 4: Adattamento flessibile degli impianti modulari

Tramite i moduli descritti, è possibile costruire impianti con qualsiasi design che corrisponda alle vostre esigenze e requisiti attuali, semplicemente aggiungendo moduli identici in termini di costruzione e funzione. La flessibilità viene garantita e continua a essere garantita fin dall'inizio, in linea con il principio dell'aumento del numero, che sostituisce l'aumento delle dimensioni.

L'automazione modulare è relativamente semplice. Con Festo, è ancora più semplice. I nostri esperti saranno lieti di consigliarvi.

Argomenti a sostegno dell'automazione modulare

La modularizzazione qui descritta si basa sull'esempio di un impianto di filtrazione delle acque che una volta era comandato in maniera centralizzata. Ma il principio di base può essere applicato anche ad altri segmenti settoriali. E non sono solo i gestori dell'impianto a beneficiare della flessibilità offerta dall'automazione di processo modulare di Festo. Un modello modulare rappresenta un vantaggio per tutti, anche per i produttori di mezzi di produzione.

Vantaggi per gestori e OEM

  • Aumento/riduzione del numero: con l'automazione modulare è più facile modificare l'intero sistema. Di conseguenza, la progettazione avviene in modo più rapido ed economico.
  • Trasparenza: i moduli singoli di Festo sono unità definite in modo preciso con una chiara funzionalità.
  • Flessibilità: questo rende facile l'adattamento dei moduli. Ciò semplifica e velocizza l'integrazione di passaggi di processo aggiuntivi.
  • Semplicità: i moduli contengono il software applicativo specifico. Ciò riduce la complessità dell'intera architettura informatica.
  • Autonomia: i moduli Festo sono programmati con CODESYS in conformità a IEC 61131. Ciò significa che non ci sono costi per licenze ed è possibile scegliere liberamente il proprio hardware di automazione.
  • Sinergia: gli OEM possono produrre moduli uniformi, anche in piccole quantità, e testarli prima della consegna. In questo modo beneficiate di economie di scala in termini di produzione e montaggio, riducete i costi e potete servire il mercato al momento giusto.

Le tecnologie dell'acqua sono solo l'inizio

Si prevede che il design e la progettazione degli impianti basati su processi cambierà drasticamente. In vista dell'Industria 4.0, la raccomandazione NAMUR NE 148 ha già formulato "Requisiti di automazione relativi alla modularizzazione di impianti di processo". In altre parole, i gestori di impianti e i produttori di tutti i settori di processo dovrebbero eseguire dei test per verificare se i propri impianti possono funzionare con modelli modulari.

MPA-S e terminale CPX

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Libro bianco: impianti basati sul principio Lego

In questo libro chiaro ed esaustivo spieghiamo il passaggio all'automazione modulare con impianti basati sui processi utilizzando come esempio la filtrazione dell'acqua.

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