I criteri che l'automazione della produzione è chiamata a soddisfare sono in costante crescita. La combinazione fra elevati requisiti qualitativi e tempi di ciclo contemporaneamente più brevi comporta, tra l'altro, la necessità per le soluzioni di automazione di elaborare un numero sempre maggiore di valori di misura a velocità sempre più sostenute. Per ridurre il carico del comando centrale, si ricorre in questi casi sempre più a soluzioni basate sulla cosiddetta intelligenza decentralizzata, anche nell'ambito della tecnica di misura industriale.

Per soddisfare le esigenze nell'acquisizione industriale dei dati di misura, lo specialista in tecnica di misura HBM ha lanciato ora sul mercato il nuovo sistema PMX. L'acquisizione dei dati di misura, la rielaborazione dei dati e la trasmissione ad un comando sovraordinato avvengono a velocità elevatissime. Sono così possibili, ad esempio, cadenze di interrogazione fino a 19,2 kHz e si garantisce al contempo un'elevata precisione dei dati misurati tramite amplificatori di misura con risoluzione a 24 bit.

Comunicazione con l'ambiente di automazione

Il sistema è composto da un apparecchio di base in cui si inseriscono fino a cinque schede. Il primo alloggiamento è riservato a una scheda di comunicazione che consente l'integrazione in un sistema di automazione sovraordinato. Gli altri quattro alloggiamenti servono per gli amplificatori di misura da quattro canali e per le schede di ingressi/uscite combinate. Al momento sono disponibili tre diversi moduli con amplificatori di misura per estensimetri (DMS), uscite e ingressi analogici e uscite digitali. In questo modo si possono rilevare le grandezze fisiche più richieste, quali forza, coppia, pressione, allungamento, temperatura ecc. Tutti i moduli sono alimentati tramite l'apparecchio di base. La comunicazione con il PC o dispositivo di comando utilizzato per la configurazione o la visualizzazione avviene tramite Fast Ethernet. L'apparecchio di base è inoltre dotato di un'interfaccia USB che consente di salvare, ad esempio, le configurazioni su una chiavetta USB e di reimportarle (backup del dispositivo). Si può utilizzare anche il collegamento delle unità periferiche, quali dischi rigidi o lettori codici a barre, per il salvataggio dei dati di qualità ivi comprendendo l'identificazione dei componenti. 

Canali virtuali

La tecnica di misura nelle applicazioni industriali deve integrarsi senza problemi nei protocolli di comunicazione dei sistemi di automazione. Poiché le quantità di dati e i requisiti di velocità sono aumentati negli ultimi anni, la Ethernet Industriale trova una sempre maggiore affermazione come protocollo di comunicazione nella tecnica di automazione. Per tale motivo, il nuovo sistema PMX supporta i protocolli Ethernet in tempo reale Ethercat e Profinet, capaci di trasmettere in brevissimo tempo anche quantità di dati molto rilevanti. I segnali misurati possono essere elaborati già internamente e analizzati in tempo reale dall'amplificatore di misura. In questo modo, il sistema PMX svolge direttamente all'interno dell'amplificatore di misura una parte dei compiti altrimenti attribuiti al comando sovraordinato. Fra di essi, ci sono, ad esempio, l'elaborazione di medie, l'acquisizione di valori di picco e altri calcoli matematici nonché i regolatori PID. Oltre ai 16 canali di misura massimi offerti da un sistema PMX, l'utente ha a disposizione fino a 32 canali di calcolo virtuali. Il sistema dispone a tale riguardo di potenti processori di segnale in grado di eseguire i calcoli alla velocità richiesta. Con il kernel in tempo reale, PMX assicura che tutti i segnali soddisfino i rigidi requisiti del funzionamento in tempo reale. Tutti i valori misurati, così come i valori calcolati dai canali di calcolo virtuali, possono essere trasferiti al comando di macchine e impianti in tempo reale via Ethercat fino a 10 kHz. Per le applicazioni con elevato tasso di automazione, l'intelligenza decentralizzata della tecnica di misura assume un'importanza cruciale per ridurre la frequenza di guasto e il carico del sistema sul comando.

I sistemi di misura decentralizzati, che svolgono una parte dei compiti attribuiti al comando, trovano tipica applicazione nell'ambito della produzione, ad esempio, nel controllo delle presse, quali pastigliatrici e presse per polveri, fino alle presse per lamiere comunemente utilizzate nella fabbricazione di automobili. Questi sistemi possono essere utilizzati anche nel settore dei controlli montaggio e assemblaggio. In macchine e impianti più grandi e complessi spesso devono essere controllati parametri macchina importanti. Quest'attività di controllo, detta condition monitoring, contribuisce a ridurre al minimo i tempi di inattività e ad abbattere i costi derivanti dai fermi di produzione. Un altro esempio di applicazione tipica dei sistemi di misura quali il nuovo PMX è la costruzione di banchi prova industriali, in cui si testa la caricabilità massima e l'idoneità all'uso quotidiano di componenti complessi. Anche in questo caso, l'Industrial Ethernet si è diffuso sempre più negli ultimi anni come mezzo di comunicazione. Ciò vale anche per i banchi di prova qualità, che controllano la qualità dei prodotti finiti al termine della linea. Il salvataggio in un database dei dati di qualità così rilevati pone a sua volta elevati requisiti per l'architettura di comunicazione dei sistemi della tecnologia di misura.

Conclusioni

Elevate cadenze di interrogazione, rapida trasmissione dei dati e un'intelligenza integrata (processore di segnale digitale DSP e CPU) per la riduzione del carico del comando sovraordinato: questi i principali requisiti che gli attuali sistemi tecnici di misura impiegati in campo industriale sono chiamati a soddisfare. A tale riguardo, la comunicazione tramite protocolli industriali Ethernet in tempo reale con elevate quantità di dati da trasmettere assume un ruolo sempre più rilevante. Con PMX, lo specialista in tecnica di misura HBM lancia ora sul mercato un nuovo sistema in grado di soddisfare tutti questi requisiti e adatto, quindi, a svolgere i più vari compiti nella tecnologia di misura industriale.

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