Efficienti linee di presse con IoT sfruttano la tecnologia di controllo aperto e ad alta velocità

La richiesta di ottimizzare la qualità e l'efficienza della produzione implementando i concetti di Industria 4.0 e Internet of Things (IoT) sta portando ad un enorme aumento dei volumi di dati negli impianti di produzione. Considerando le sue prestazioni e la compatibilità con il mondo IT, la tecnologia di controllo PC-based costituisce la base ideale per l'elaborazione di questi dati. Il produttore di presse Aida Engineering, con sede in Giappone, ha riconosciuto questo vantaggio in una fase molto precoce e si è affidata al controllo PC-based di Beckhoff e allo standard Ethercat

Pubblicato il 11 dicembre 2020

Le più grandi servopresse di Aida possono esercitare più di 3.000 tonnellate di pressione sulla materia prima. Progettate per la produzione in serie di grandi volumi, sono utilizzate nelle più diverse industrie.

Le servopresse Aida consentono una lavorazione molto precisa di materiali ad alta resistenza attraverso un esatto controllo della velocità.

Aida utilizza i PC industriali, il software di automazione TwinCAT 3 e i terminali I/O Ethercat di Beckhoff per controllare sia le servopresse nella gamma di prestazioni medie e alte, sia le unità di trasferimento che collegano diverse presse.

I prerequisiti per il buon funzionamento di un impianto così grande sono il controllo ottimale e la sincronizzazione precisa delle numerose presse e unità di trasferimento che eseguono le singole fasi del processo. Ethercat si è dimostrata la soluzione migliore per l’implementazione del sistema Aida grazie alla sua precisa sincronizzazione e alle sue capacità di trasmissione dati ad alte prestazioni anche su lunghe distanze. Ethercat si presenta sul mercato come bus di campo aperto, che supporta velocità estremamente elevate, sincronizzazione precisa e trasmissione dati a lunga distanza, fino a 100 m tramite un cavo Ethernet standard. Questo ha soddisfatto tutti i requisiti, portando evidenti vantaggi. Beckhoff, d’altra parte, offre non solo una vasta gamma di IPC, ma anche la più ampia varietà di terminali I/O per tutti i tipi di segnale necessari. L’enorme gamma di prodotti, la vasta esperienza ingegneristica e la rete di distribuzione globale sono stati importanti motivi per cui scegliere Beckhoff. Il concetto IPC si adatta infatti perfettamente alla filosofia di progettazione di Aida, perché tutte le funzioni di controllo necessarie si integrano con il software di automazione TwinCAT altamente flessibile.

Controllo di processo rapido e pratica configurazione del sistema

Nella linea tandem, un robot gestisce il trasferimento dei pezzi da un processo all’altro. La distanza appropriata tra il robot e l’utensile di formatura è il fattore più importante per ottenere un’elevata produttività ed efficienza: minore è la distanza, maggiore è il numero di prodotti che la pressa può lavorare. Se la distanza è troppo piccola, tuttavia, ciò può causare interruzioni che possono aumentare il rischio di guasti al sistema. A questo scopo, Aida ha sviluppato una soluzione basata su TwinCAT con un ciclo di controllo ultraveloce, una sincronizzazione ottimale e una distanza minima del robot con un alto livello di affidabilità di produzione. In questo modo, la linea servo tandem raggiunge 20 corse al minuto e, di conseguenza, circa il 50 % di efficienza in più rispetto alla serie precedente. 

Nella linea servo tandem è integrato anche il software Aida Digital Motion System (ADMS), che permette agli operatori di configurare liberamente i parametri di movimento della pressa per ogni linea. Come slave Ethercat, i terminali I/O raccolgono una moltitudine di dati come la posizione dell’utensile, le informazioni sul servomotore per il posizionamento del robot di movimentazione e i dati dei sensori. Sulla base dei dati di controllo elaborati da TwinCAT in tempo reale, Adms simula le sequenze di movimento e genera i corrispondenti dati di controllo del percorso. Il sistema trae vantaggio dal fatto che TwinCAT può integrare i dati più diversi nell’ambiente di runtime e inviare un feedback in tempo reale al PLC e ai controllori di movimento.

Il controllo PC-based offre un supporto ideale per le soluzioni IoT

Aida è uno dei pionieri nello sviluppo dei sistemi IoT e anche in questo campo i componenti Ethercat e Beckhoff sono forti catalizzatori di innovazione. Un esempio è il sistema Aicare (Aida Information Care), basato su Microsoft Azure. Aicare monitora e visualizza importanti dati di stampa come la qualità del prodotto, i parametri operativi e le informazioni sulla manutenzione. Più set di dati devono essere acquisiti in modo sincrono e in successione per analizzare la qualità dei pezzi formati.

Aicare fa questo con l’aiuto dei distribuited clock. Poiché a tutti i dati viene dato un timestamp e chiaramente identificabile in questo modo, la qualità dei pezzi formati ottenuta con ogni corsa può essere facilmente analizzata in retrospettiva. In questo contesto, viene utilizzato un processo di apprendimento macchina (Support Vector Machine, SVM), facile da implementare usando il controllo basato su PC di Beckhoff.

I dati operativi, compresi quelli relativi alle temperature e al consumo energetico, vengono inviati in modo sicuro ai servizi cloud Azure e possono essere visualizzati anche sulla pagina web di Aicare. Inoltre, le persone autorizzate riceveranno automaticamente eventuali allarmi e messaggi di errore. Per quanto riguarda queste caratteristiche, Aicare trae enormi benefici dalla comunicazione in tempo reale con Ethercat e dal controllo basato su PC, perché queste tecnologie consentono una semplice integrazione con i servizi cloud come Azure e l’utilizzo di una tecnologia IoT avanzata.

 



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