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Marzo 2015
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Automazione e Strumentazione
AZIONAMENTI EFFICIENTI
speciale
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parassite abbattute drasticamente
. E se da un
lato i motori a elevata efficienza sono più costosi
a causa dei materiali e delle tecniche produttive
usate, dall’altro il risparmio successivo consen-
tirà di recuperare quanto si è speso. Alcune stime
calcolano che un ritmo di 8 mila ore di operatività
lavorativa annua, il costo aggiuntivo di un motore
operativo a efficienza elevata è ripagato in meno
di 2 anni.
I motori ad alta efficienza presentano caratteristi-
che costruttive che comportano una minore pro-
duzione di calore
e di conseguenza
l’impiego di ven-
tole di raffredda-
mento più pic-
cole. A parità di
potenza, i motori
ad alta efficien-
za conseguono
un’efficienza mi-
gliore dei moto-
ri tradizionali ed
una curva di ren-
dimento più piat-
ta al variare del carico, tale cioè da garantire il
mantenimento di un valore elevato di efficienza.
I motori ad alta efficienza si distinguono anche
per la
qualità dei materiali
utilizzati (lamierini
a bassa perdita), per l’ottimizzazione del design
e per l’accuratezza dei componenti e della mec-
canica. Oltre al risparmio sui consumi, l’introdu-
zione di motori ad alto rendimento porta con sé
un più congruo dimensionamento del sistema di
controllo.
Scelte progettuali e approccio
meccatronico
L’efficienza di una macchina automatica nasce
prima di tutto dalle scelte progettuali. Oltre alle
attività strettamente inerenti all’automazione dei
cicli di lavorazione, bisogna considerare funzio-
nalità complementari come l’emulazione degli
organi meccanici e l’adattamento dinamico delle
strategie e dei parametri di controllo. Dal punto
di vista hardware, la progettazione del sistema di
controllo può oggi avvalersi di tecnologie avan-
zate, scalabili e interoperabili. La rapida cre-
scita delle funzioni presenti nei moderni sistemi
di controllo automatico rende però sempre più
arduo il compito dei progettisti.
Nei sistemi di motion control a elevata dinamica
e precisione tradizionalmente realizzati con ser-
voazionamenti centralizzati sono in forte crescita
le
architetture decentralizzate
. Le soluzioni
decentralizzate seguono il principio secondo il
quale il controllo dei singoli motori è delocaliz-
zato dal quadro di controllo centrale a un punto
in prossimità del processo. Questa architettura
richiede un progetto robusto con un elevato grado
di protezione ambientale. I benefici risiedono nel
cablaggio semplificato dei motori e dei control-
lori, nel migliore comportamento Emc (Electro
Magnetic Compatibility), nella distribuzione
dell’intelligenza e in una più razionale riparti-
zione delle perdite termiche.
In questo quadro il successo consolidato dei
fieldbus basati su Ethernet
come EtherCAT,
Ethernet/IP, Profinet e altri ha reso estremamente
più semplice la connessione tra componenti e
sistemi, oltre a separare le diverse sezioni di una
macchina o di una linea di produzione estendendo
l’approccio modulare alla progettazione.
La possibilità di comunicazione tramite bus
di campo determina ulteriori vantaggi per il
costruttore e l’end user. Oltre alla semplifica-
zione dell’installazione e alle superiori ottenibili
grazie alle reti di comunicazione standardizzate,
si aumentano le possibilità di tracciabilità, dia-
gnostica e accesso remoto su tutti i componenti
dell’architettura.
A livello progettuale si parla sempre più spesso
anche di
meccatronica
. L’approccio meccatro-
nico è basato sull’interazione e sull’integrazione
tra meccanica, elettronica ed informatica, che
risulta fondamentale non solo in fase di proget-
tazione e sviluppo di una nuova macchina, ma
anche in fase di revamping e retrofitting sulle
macchine esistenti. L’approccio meccatronico
permette di controllare a priori del risultato,
testando e apportando eventuali modifiche nella
fase preliminare del progetto, riducendo così
notevolmente i costi di sviluppo e progettazione
e arrivando alla realizzazione di un esemplare di
macchina definitivo. Questo approccio è molto
efficiente per le applicazioni dinamiche con note-
vole impiego di sistemi e funzioni di motion con-
trol.
Altro aspetto fondamentale è la
safety
. I sistemi
di motion control prevedono sempre più l’inte-
grazione con la tecnologia STO (safe torque off),
con i controllori di sicurezza e con componenti
conformi a normative specifiche come quelle
igienico-alimentari e antideflagranti.
L’importanza del software
La maggiore flessibilità richiesta dagli utilizzatori
finali e dai mercati pone in primo piano il ruolo
del software. Alcuni organismi internazionali
come PLCopen e Omac sono preposti alle attività
di sviluppo e standardizzazione.
PLCopen
si pone l’obiettivo di estendere al
motion control i vantaggi della norma IEC
61131-3 in chiave object oriented, al fine di ren-
Disc Tracking Machine (Schneider
Electric)