Beckhoff: nativi per Industrie 4.0

Anno VI - Aprile-Giugno 2016 - Supplemento a www.newsimpresa.it - Diffusione gratuita
COVER STORY
Beckhoff: nativi per Industrie 4.0
Intervista a Duilio Perna, Sales Manager di
Beckhoff Automation
AU T O M AZ IO NE
Industry 4.0: tiriamo le somme
DIGITAL P RODU CTS
Best Practice vs Next Practice:
come si evolve il PLM
E L E T T RO N I C A & E N E RGI A
Cloud Computing: il nuovo
paradigma della collaboration
SPECIALE
SPS IPC Drives Parma 2016
B E C K H O F F AU TO M AT I O N
ANALISI IN TEMPO REALE
PER IMPIANTI AL TOP
DELL’EFFICIENZA
COVER STORY a cura della Redazione
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
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.
F
lessibilità, intelligenza, integrazione. E comunicazione. 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 raggiungere 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 integrato nella sua piattaforma di automazione TwinCAT 3, che partendo dall’architettura del controllo PC-based, di cui l’azienda
è stata pioniere in ambito industriale, consentono di gestire la
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comunicazione, le informazioni di processo e l’analisi real-time
dei big data in un’ottica standard e completamente integrata.
Analizzare, prevenire, ottimizzare
Disporre 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 termine delle informazioni e alla loro fruibilità, così come alla capacità di gestire l’acquisizione dati che deve essere effettuata
NewSImpresa Magazine | Aprile/Giugno 2016
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,
Beckhoff ha sviluppato
come vedremo, offre al costruttore di macchine da un lato e
il nuovo prodotto
all’end-user dall’altro tutte le opportune funzionalità.
Industrie 4.0 TwinCAT
Iniziamo con il dire che TwinCAT Analytics non è un semplice
Analytics, che consente
sistema di data logging, ma una vera e propria piattaforma
la completa analisi
che consente di acquisire, distribuire, archiviare ed elaborare
online e offline di
in tempo reale – anche mediante tecniche di riconoscimento di
dati delle macchine
pattern – i dati di processo.
e della produzione.
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 archiviare tutti i dati in locale, anche se in questo caso deve essere disponibile 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 provider 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 omnidirezionale
Un 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 comunicazione su base standard OPC UA
(Open Platform Communication
Unified Architecture). Ciò ha consentito a TwinCAT di aprirsi in maniera
totale alle esigenze della comunicazione 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 interconnesse di funzionare in maniera autonoma, ovvero ciascuna assolvendo a
un preciso compito, ma di agire contemporaneamente sia come server che
client OPC UA.
NewSimpresa Magazine
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.
| Aprile/Giugno 2016
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B E C K H O F F AU TO M AT I O N
BECKHOFF: NATIVI PER
INDUSTRIE 4.0
COVER STORY a cura della Redazione
I
ndustrie 4.0 è il filo conduttore
che guida lo sviluppo delle architetture e dei prodotti rivolti all’automazione industriale. Il sistema
Beckhoff (www.beckhoff.it), nato
e sviluppatosi proprio lungo questa
direttrice, nasce di fatto “ready for Industrie 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.
Duilio Perna
Grazie alla filosofia di automazione PC-based e all’ampia gamma
di soluzioni aperte, Beckhoff dispone di tutte le tecnologie necessarie per implementare soluzioni
in linea con i concetti di Industrie
4.0. Le potenzialità della PC-based automation consentono infatti
di integrare il mondo IT con quello
dell’automazione industriale e di
offrire non solo prestazioni avanzate, ma anche modalità di implementazione sempre più semplici e
user-friendly, in quanto basate su
standard riconosciuti e diffusi.
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“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 affidabile, 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 dispositivi intelligenti. L’estensione delle classiche operazioni di controllo con applicazioni come Big Data, riconoscimento di
pattern, Condition o Power Monitoring
nel cloud consente di ottenere una
crescita significativa dell’efficienza
NewSImpresa Magazine | Aprile/Giugno 2016
produttiva e sostiene la competitività
delle aziende”.
TwinCAT 3 IoT è facilmente configurabile. 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’utente varie funzioni per scambiare dati
di processo tramite protocolli di comunicazione standard e per accedere a speciali 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’utilizzo 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 concetto di macchina in molti mercati. Un
sistema di trasporto lineare basato su
azionamento meccatronico componibile, il cui sviluppo è stato reso possibile grazie alle prestazioni offerte dalla
SIEMENS PLM SOFTWARE
EtherCAT P: comunicazione ultraveloce e potenza integrate in un unico cavo
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 vincente 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 comunicazione veloce e standard (EtherCAT) e la completa apertura verso
i vari livelli di fabbrica anche attraverso il mondo web (comunicazione e servizi)”.
Concepito sulla base di un design modulare, il sistema AX8000
si compone, appunto, di vari moduli le cui dimensioni consentono di ottimizzare il montaggio in quadro elettrico. Tutti caratterizzati da un’altezza di 223 mm, i moduli si differenziano in larghezza, 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 disponibili quattro ingressi digitali per ogni asse, di cui due pre-configurati per funzioni di safety on-board.
“Infine – conclude Perna – EtherCAT P è stato concepito per
essere una soluzione di automazione distribuita basata sulla tecnologia 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 applicativo 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 correnti 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