Connettività sicura con IO-Link Safety e FSoE

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Con IO-Link, tecnologia fra le più importanti per la comunicazione intelligente e lo scambio dati tra sensori, attuatori e dispositivi di controllo, la sicurezza è garantita dal profilo IO-Link Safety, mentre nello scambio dati su industrial ethernet la proposta di Pilz è FSOE-Safety over EtherCAT

Una comunicazione sicura con il campo è un prerequisito per una trasformazione digitale di successo: IO-Link è una tecnologia già affermata sul mercato, tanto da registrare un incremento del 44% nel 2023 per un numero complessivo di dispositivi installati pari a più di 35 milioni. IO-Link, con il suo profilo per la comunicazione sicura, IO-Link Safety, rappresenta dunque una tecnologia di primo piano per la comunicazione intelligente e lo scambio dati tra sensori, attuatori e dispositivi di controllo. Vediamoli ora più in dettaglio.

IO-Link Safety

Con Pilz è possibile realizzare una comunicazione sicura dei dati, fino a PL e secondo EN ISO13849-1 e SIL3 secondo IEC61508/62061, indipendente dal fieldbus, per ogni sensore sul campo, utilizzando il sistema completo IO-Link Safety composto da master, dispositivi di campo e accessori. Come interfaccia al sistema di controllo di sicurezza, il dispositivo IO-Link Safety Master favorisce la comunicazione punto-punto fino a livello di campo. In particolare, con Pilz Master PDP 67 Iols è possibile collegare dispositivi IO-Link Safety, sensori IO-Link standard, nonché sensori di sicurezza tradizionali. Sul dispositivo sono disponibili 4 porte, ciascuna configurabile come F-DI oppure come F-DO, e 4 porte IO-Link Safety Master; in questo modo è possibile raccogliere segnali provenienti da dispositivi basati su tecnologie diverse in un unico componente. L’unità PDP 67 Iols mette a disposizione dati safety e standard comunicando con il controllore di livello superiore, e viene gestita come device all’interno di una rete Profinet/Profisafe. Inoltre, il Master PDP 67 Iols è facilmente configurabile grazie al software PASconfig e IO-Link Configurator, scaricabili gratuitamente e per i quali non è previsto l’uso di licenze a pagamento.

Gli IO-Link Safety Device

I dispositivi IO-Link Safety Device comunicano direttamente con l’unità IO-Link Safety Master e, oltre a inviare segnali safety, sono in grado di scambiare segnali legati alla diagnostica dei dispositivi stessi, funzionalità utile anche per poter implementare la manutenzione predittiva. Nello specifico, con le barriere fotoelettriche di sicurezza Psenopt II Advanced Iols, Pilz propone il primo dispositivo IO-Link Safety per la protezione degli accessi. Le barriere saranno disponibili in diverse altezze e con diverse risoluzioni, nello specifico: dito, mano e corpo. Con questi dispositivi sarà possibile configurare anche funzioni di sicurezza avanzate, come muting e blanking, anche ‘a zone’ per eventuali funzioni di muting e blanking parziale. Come per le barriere fotoelettriche della famiglia Psenopt II, anche i modelli in IO-Link Safety saranno disponibili in versione Tipo 3 per applicazioni fino a PL d, e in versione Tipo 4 per applicazioni fino a PL e. In caso di installazioni di diverse barriere fotoelettriche vicine tra loro è possibile impostare la codifica dei raggi, così da evitare eventuali disturbi legati alla distanza ridotta. La configurazione salvata sulla porta IO-Link Master comprende anche l’impostazione delle funzioni avanzate delle barriere fotoelettriche. In questo modo si riducono i tempi di fermo macchina legati a un’eventuale sostituzione della barriera fotoelettrica, in quanto il nuovo dispositivo non richiederà una nuova configurazione. Per le fasi di messa in servizio e manutenzione è possibile sfruttare la visualizzazione dei raggi in tempo reale, in modo da semplificare l’operazione di allineamento tra emettitore e ricevitore. L’unità di controllo PITgatebox Iols è composta da una pulsantiera che comunica direttamente in IO-Link con il Master; può essere utilizzata anche come hub, in quanto a valle della pulsantiera è possibile collegare diversi dispositivi, tra i quali il dispositivo per i ripari mobili con funzione di interblocco e blocco safety Psenmlock, e sensori codificati Psencode per il rilevamento di apertura ripari mobili. Questo collegamento consente di ridurre sensibilmente il cablaggio dei dispositivi installati sui ripari mobili e sulle pulsantiere per effettuare delle richieste di accesso e/o degli arresti di emergenza. Basti pensare al fatto che, a oggi, i diversi dispositivi dovrebbero essere collegati singolarmente al sistema di acquisizione oppure cablati all’interno del quadro elettrico. Con la soluzione IO-Link Safety dal master è sufficiente collegare solo il cavo necessario a raggiungere l’unità di controllo PITgatebox Iols. A livello di unità di controllo PITgatebox Iols ci saranno diverse configurazioni disponibili, tra le quali troviamo la versione composta da fungo di emergenza e 2 pulsanti luminosi e quella formata da fungo di emergenza e 3 pulsanti luminosi. In entrambi i casi, i connettori M12 saranno installati nella parte superiore del dispositivo oppure nella parte inferiore, in funzione di come si vorrà realizzare il cablaggio. Per quanto concerne i cavi e i tool di configurazione, per IO-Link Safety vengono utilizzati cavi standard a 3 fili, non schermati. La gamma Pilz offre questi cavi nelle lunghezze idonee per ogni applicazione. Inoltre, con il tool di configurazione di Pilz è possibile configurare e parametrizzare in modo corrispondente IO-Link Safety Master e Device. Pilz con il sistema IO-Link Safety semplifica notevolmente l’integrazione dei sensori di sicurezza e offre possibilità versatili di diagnostica.

I vantaggi della soluzione

Per riassumere, vediamo qui i vantaggi di questo tipo di soluzione: – incremento della produttività: i dispositivi IO-Link Safety vengono identificati in modo automatico, rilevando così direttamente i parametri, il che semplifica la sostituzione di componenti e minimizza i tempi di fermo macchina legati alle riparazioni delle macchine. Al contempo, si riduce la varietà dei tipi di dispositivi richiesti, rendendo meno complesso l’approvvigionamento e creando spazio all’interno del magazzino; – risparmio di tempo: il collegamento punto-punto semplifica notevolmente il cablaggio dei sensori nel campo; i cavi a 3 fili non schermati vengono collegati direttamente a IO-Link Safety Master. A tale scopo, per comunicare in IO-Link Safety vengono impiegati gli stessi connettori M12 utilizzati a livello industriale per collegare i dispositivi IO-Link standard. Queste caratteristiche rendono il collegamento tra IO-Link Safety Master e Device semplice e veloce, ottenendo così una sensibile riduzione dei tempi legati all’installazione dei dispositivi, alla messa in servizio e alla manutenzione. La configurazione dell’unità IO-Link Safety Master viene realizzata mediante un software di Pilz, mentre la configurazione di un IO-Link Safety Device può essere effettuata tramite la parametrizzazione da PLC o con un apposito tool di ingegneria: l’IO-Link Configurator.

Ottimizzazione dei processi

In ambito di diagnostica dei dati, IO-Link Safety apre nuovi scenari: i dati rilevanti per lo stato delle macchine vengono forniti direttamente al sistema di controllo dal dispositivo di campo; tra questi troviamo informazioni quali: temperatura, numero di cicli effettuati, qualità del segnale con il quale il dispositivo installato sul bordo macchina comunica con il Master. Grazie ai dispositivi IO-Link questi dati consentono di implementare un nuovo concetto di manutenzione, con funzioni diagnostiche avanzate che possono essere elaborate dal sistema di controllo in modo da ottenere l’ottimizzazione dei processi, per esempio implementando la manutenzione predittiva dei dispositivi installati in campo, nonché per raggiungere le specifiche richieste da temi importanti come Industria 4.0.

Safety over Ethercat FSoE

Grazie al modulo FSoE Master per Pnozmulti 2 è possibile ottenere un notevole miglioramento della connettività sicura tramite una rete Ethercat. La famiglia Pnozmulti 2 di Pilz si è infatti arricchita del modulo Pnoz m EF Ethercat FSoE che, in combinazione con la CPU Pnoz mB1, permette la comunicazione sicura tramite il protocollo FSoE-Safety over Ethercat (FailSafe over Ethercat), supportato dallo strumento Pnozmulti Configurator versione 11.3. Il nuovo modulo bus di campo sicuro può essere utilizzato negli impianti e macchinari sia come FSoE Master, con la possibilità di impostare fino a 60 connessioni master/slave, sia come FSoE Slave, con un massimo di 4 connessioni con altri FSoE Master, così da realizzare reti estese e connesse tra loro. Per fare ciò è sufficiente eseguire la configurazione nel software Pnozmulti Configurator, dove è possibile gestire la comunicazione e caricare i file descrittivi dei dispositivi safety, con i quali si dovrà instaurare una comunicazione sicura. Questo modulo FSoE Master apre la possibilità alla gamma Pnozmulti 2 di comunicare in sicurezza via Ethercat con il sistema radar safety Psenradar, con il sistema motion PMC, entrambi con funzionalità FSoE, con nodi remoti Ethercat, a bordo dei quali è possibile installare schede I/O safety, e con altri prodotti con funzionalità FSoE. In questo modo, è possibile commutare le architetture di sicurezza di impianti in una soluzione ‘singolo fieldbus’, allineandole alla scelta effettuata per la comunicazione a livello di automazione dell’impianto. All’interno della rete dovrà essere presente anche un dispositivo Ethercat Master per la parte standard dell’impianto. Nell’ottica di fornire ai propri clienti una soluzione di automazione completa basata sul protocollo Ethercat, Pilz ha sviluppato un sistema nel quale l’IPC IndustrialPI 4 è impiegato come softPLC che svolge al contempo la funzione di Ethercat Master della rete. La parte safety viene gestita dal modulo Master Ethercat FSoE della famiglia Pnozmulti 2; quest’ultimo gestisce e comanda i segnali di sicurezza che devono essere scambiati con i dispositivi Ethercat FSoE Slave. In sintesi, i vantaggi conseguibili sono: utilizzo di una soluzione ‘singolo fieldbus’ sicura con sensori e tecnica di azionamento di Pilz; oneri di cablaggio ridotti con conseguente risparmio in termini di costi; numerose opzioni di diagnostica per tempi di fermo macchina ridotti al minimo.

I ‘plus’ del servizio tecnico e di consulenza

Un punto di forza di Pilz, ampiamente riconosciuto dai clienti, è sicuramente il supporto offerto a livello tecnico e consulenziale.

Gli application engineer

Per la parte tecnica sono presenti sul territorio diversi application engineer in grado di supportare il cliente dalla selezione del materiale alla messa in servizio dei dispositivi. Il team è composto da persone aventi formazioni trasversali e focalizzati su mercati e settori specifici. Tra le competenze troviamo quelle legate a programmazione di PLC e azionamenti, alla progettazione di software per sistemi configurabili, la selezione di moduli elettromeccanici, la configurazione dei sensori di sicurezza bordo macchina e dei dispositivi dedicati all’identificazione e gestione accessi (IAM-Identification and Access Management) ecc. Inoltre, tra le competenze legate a mercati verticali e applicazioni, spiccano quelle per gli AGV (Automated Guided Vehicle), la sfera HRC (Human Robot Collaboration), automotive, packaging&food, lavorazioni metalli, intralogistica e bruciatori. L’assistenza tecnica è strutturata in modo tale da raggiungere il cliente in sito quando necessario, e al tempo stesso è organizzata per avere sempre qualcuno in sede pronto a fornire supporto da remoto e a rispondere alle richieste giunte via email o telefono. A tal proposito è stato implementato un nuovo servizio di assistenza basato sull’apertura di ticket, con l’obiettivo di consentire al cliente di tenere traccia del maggior numero di informazioni necessarie a fornire al meglio l’assistenza richiesta. Il servizio è raggiungibile dal sito internet www.supporto.pilz.it. Un’importante attività proposta da Pilz è poi quella legata ai corsi sui prodotti, che consentono di capire in dettaglio le caratteristiche dei prodotti presenti a catalogo e di accrescere il proprio know how legato ai software per la programmazione e la configurazione di unità elettroniche come PSS4000 e Pnozmulti, e di sensori come Psenscan, Psenradar, PITreader. In caso di macchine vendute e installate all’estero è bene tenere in considerazione il fatto che Pilz può fornire assistenza anche grazie al supporto dei colleghi delle filiali estere. La multinazionale è infatti presente in tutto il mondo per i propri clienti: dalla sede centrale di Ostfildern, in Germania, Pilz è a fianco dei propri clienti con più di 40 filiali a livello globale; oltre 2.500 dipendenti nel mondo mettono le proprie competenze al servizio della sicurezza applicata all’automazione. Altro ramo fondamentale del team di supporto è quello dedicato alla verifica e alle riparazioni dei prodotti, pronto a testare il materiale e a fornire al cliente la migliore soluzione nel minore tempo possibile, con l’obiettivo di ridurre al minimo i tempi di eventuali fermo macchina.

I servizi di consulting&training

L’offerta Pilz legata alla consulenza si avvale di esperti con qualifica di safety engineer: pronti a fornire diversi servizi di analisi e verifica, basati sui requisiti essenziali di salute e sicurezza indicati all’interno della Direttiva Macchine 2006/42/CE, i consulenti di Pilz possono assistere il cliente sin dalla fase di progettazione, per arrivare alle fasi di test e verifica finali. Oltre alla Direttiva Macchine, la consulenza può fornire servizi legati a temi recenti come il Regolamento UE 2023/1230 e la cybersecurity. Pilz offre una gamma di servizi completa, dalla valutazione del rischio all’integrazione del sistema, fino alla valutazione della conformità. Fondamentali e apprezzati dai clienti i corsi offerti: il materiale fornito è sempre aggiornato in base alle leggi e norme vigenti, e vi è la possibilità di partecipare ai corsi in presenza, da remoto e anche organizzati in azienda. Il catalogo corsi è disponibile al sito www.pilzacademy.it e fornisce una panoramica delle date già fissate sul calendario formativo. Grazie alla collaborazione con TÜV Nord, tra i corsi certificati, quello di formazione Cmse-Certified Machinery Safety Expert (certificazione esperti in sicurezza delle macchine) costituisce una qualifica riconosciuta a livello internazionale che fornisce una panoramica a 360 gradi relativa al settore della sicurezza delle macchine. Altri corsi certificati sono il Cece-Certified Expert in CE marking, e il CefsCertified Expert in Functional Safety.

Progetti Engineering

I Progetti Engineering vengono seguiti da un team dedicato con qualifica di automation engineer; l’obiettivo è di offrire un servizio ai clienti che necessitano di interventi su macchine e impianti già esistenti. Dalle conversioni di sistemi di sicurezza, fino alla messa in servizio dei dispositivi, passando per l’installazione e configurazione degli stessi, il fattore comune di questo team è l’esperienza maturata lavorando su impianti e macchine di diverse tipologie. La conoscenza dell’automazione non consiste solo nella parte logica e controllori, ma si amplia fino alla progettazione safety, elettrica, pneumatica e oleodinamica, senza tralasciare gli aspetti legati alla meccanica.

Sensore radar di sicurezza Psenradar

Per il controllo sicuro della zona protetta in condizioni di impiego gravose, con presenza di polvere, sporco, pioggia, luce, scintille o vibrazioni, il sensore radar di sicurezza Psenradar rappresenta, insieme al modulo compatto configurabile Pnozmulti 2, la soluzione ottimale: oltre che per applicazioni in ambiente esterno e per le aree di lavorazione di legno e metalli, la soluzione è ideale per applicazioni robotizzate, in quanto raggiunge la categoria di sicurezza Cat.3/PL d. Tra le funzioni di sicurezza incluse nel sistema rientrano la protezione accessi in zone pericolose e la prevenzione al riavvio. Mentre in fase di protezione accessi in zone pericolose, la macchina commuta in stato sicuro non appena una persona, per esempio, accede all’area pericolosa della macchina, la funzione di sicurezza di prevenzione al riavvio impedisce il riavvio della macchina qualora nella zona pericolosa fossero ancora presenti persone, per esempio per un intervento di manutenzione. Per tale scopo specifico sono disponibili i sensori radar Psen rd1.2 F-FOV con portata fino a 5 m, Psen rd1.2 F-FOV LR con portata fino a 9 m, e la recente unità di valutazione Psen rd1.x SD I/O FSoE analysing unit, la quale offre interfacce addizionali Ethernet ed Ethercat con profilo FSoE, che consente la comunicazione diretta con l’espansione master FSoE per Multi 2. A catalogo sono disponibili anche altre unità di valutazione, tra le quali troviamo la versione per la comunicazione in Profinet/Profisafe. Le unità di controllo permettono di configurare fino a un massimo di 32 set di zone e offrono svariate opzioni di integrazione nelle singole applicazioni. La nuova unità di controllo, con scheda SD integrata, offre inoltre la possibilità di memorizzare configurazioni definite, consentendo così di sostituire con semplicità l’unità senza bisogno del software di configurazione. In combinazione con il sistema di sicurezza compatto configurabile Pnozmulti 2 e Psenradar si realizza dunque una soluzione completa, sicura e conveniente per gli ambienti gravosi.

Semplicità di configurazione grazie a Psenradar Configurator

La scelta e la configurazione dei sensori avvengono in modo semplice grazie al software gratuito Psenradar Configurator; la messa in servizio risulta così molto più rapida. La soluzione con sensori radar di sicurezza include, a seconda dell’applicazione, fino a 6 sensori radar.

Controller di azionamento compatti PMC SC6 e PMC SI6, combinabili in modo flessibile

Con i servo drive PMC SC6 e PMC SI6 di Pilz, l’utente beneficia di controller di azionamento combinabili in modo flessibile con il vantaggio di una struttura compatta. Per 6 assi nel quadro elettrico è sufficiente una larghezza complessiva di soli 180 mm. La rapida messa in servizio dei servo drive avviene elettronicamente mediante i dati messi a disposizione dal motore in modalità digitale; tutti i dati rilevanti possono essere parametrizzati in modo totalmente sicuro ed estremamente semplice. A completamento dell’offerta, gli azionamenti della famiglia PMC possono essere collegati tramite protocollo di comunicazione Ethercat. Nel caso in cui si voglia installare gli azionamenti PMC in reti che utilizzano altri protocolli fieldbus è possibile configurare la comunicazione basata su Profinet. I servo drive compatti PMC SI6 offrono una soluzione scalabile multiasse, particolarmente adatta per l’impiego in macchine e impianti di grandi dimensioni, a partire da 4 assi. Al contrario, PMC SC6 è una soluzione stand-alone espandibile, che può essere impiegata in modo ottimale in macchine e impianti compatti. I dispositivi sono disponibili come controller asse singolo e asse doppio per servomotori sincroni e asincroni.

I vantaggi in sintesi:

– controller asse singolo e asse doppio con una corrente nominale in uscita fino a 50 A (PMC SI6) e/o 19 A (PMC SC6) e 250% di capacità di sovraccarico;

– soluzione singolo fieldbus conveniente e salvaspazio;

– comunicazione integrata Ethercat o Profinet;

– funzioni di sicurezza integrate nell’azionamento fino a PL e;

– comando freni integrato;

– utilizzo della corrente nominale asimmetrico sui controller doppio asse per azionamento di motori di potenza differente.

Pilz Italia – www.pilz.com/it-IT/products/connectivity

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