Una tecnologia di controllo aperta

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In un nuovo magazzino automatizzato, Ksec Intelligent Technology ha aumentato l’efficienza del sistema rispondendo ai requisiti di una produzione intelligente. L’utilizzo della tecnologia di controllo aperta e compatta di Beckhoff ha contribuito al successo dell’operazione

Ksec Intelligent Technology fa parte di Kunming Shipbuilding Equipment, una filiale della China State Shipbuilding Corporation (Cssc). L’azienda ha più di 1.800 dipendenti, di cui 1.000 ingegneri professionisti e tecnici, con un patrimonio totale di quasi 3 miliardi di yuan (RMB). L’attività principale comprende lo sviluppo, la progettazione e l’integrazione di sistemi di automazione per la logistica di magazzino e di e-commerce. In qualità di conosciuto fornitore di soluzioni logistiche in Cina, la società si è affidata alla tecnologia Beckhoff per sviluppare una varietà di macchine, come selezionatori di scarpe scorrevoli, selezionatori a nastro trasversale, veicoli navetta multistrato, veicoli navetta circolari, AGV e altri. Quando Ksec Intelligent Technology ha intrapreso il progetto di implementazione di un magazzino automatizzato a scaffali alti, l’azienda ha deciso di utilizzarlo anche come sito di prova. Il nuovo magazzino e centro di distribuzione doveva immagazzinare e distribuire componenti e parti per il successivo assemblaggio in officina. L’obiettivo era quello di migliorare la gestione delle informazioni e il flusso dei materiali, e di utilizzare il magazzino come banco di prova per un sistema di impilatori ad alta velocità e ad alte prestazioni. Così ha avviato un progetto di valutazione su larga scala e ha scelto Beckhoff come fornitore principale di tecnologia di controllo, per migliorare la varietà del proprio portafoglio di prodotti di controllo elettronico, esplorare linguaggi di programmazione di alto livello e sfruttare appieno le capacità prestazionali del controllo basato su PC.

Architettura del sistema e funzioni di controllo

Nella configurazione finale, il server del database e il server di programmazione si trovano al livello più alto dell’architettura del sistema, gestendo i dati di produzione, le interazioni con il sistema MES/ERP e la distribuzione delle attività programmate. Il PLC locale, l’impilatore e altri sistemi si trovano allo stesso livello di controllo. Le unità di pesatura, le rulliere, il sistema di identificazione dei codici bidimensionali, il sistema di ispezione ottica e il terminale operatore fungono da sottosistemi del PLC locale. Le funzioni del sistema comprendono il controllo dei processi di stoccaggio e prelievo, l’interrogazione dei materiali, la gestione dei materiali e così via. Per immagazzinare le merci in arrivo, i carrelli elevatori spostano i pallet all’ingresso del magazzino e li posizionano sul sistema di trasporto controllato da PLC. Mentre il trasportatore a rulli sposta la merce, il sistema legge un codice bidimensionale sul pallet contenente le informazioni sul prodotto, che il controllore inoltra alle sezioni successive del sistema. Dopo la scansione, i pallet passano all’area di ispezione ottica per esaminarne l’aspetto e le dimensioni, per poi passare a diverse rulliere a seconda delle dimensioni misurate. Successivamente, i pallet passano alle bilance a pavimento per la pesatura. Le informazioni relative alle dimensioni e al peso vengono aggiunte alle informazioni sui pallet e, in base a queste informazioni, il sistema di pianificazione seleziona uno scaffale appropriato per immagazzinare i pallet. Le unità di stoccaggio si spostano verso la fine del trasportatore per ricevere la merce e, al punto di consegna, comunicano con gli impilatori per collocare la merce sugli scaffali in base alle richieste del sistema di pianificazione, facilitando il processo di prelievo mediante l’attivazione automatica dei pallet per gli articoli in uscita.

La tecnologia di controllo aperta basata su PC semplifica la comunicazione

Il controllo logico della rulliera è relativamente semplice, invece la comunicazione tra le apparecchiature del magazzino e i sistemi di livello superiore è più complessa, il che crea problemi nel garantire uno scambio di dati stabile e affidabile tra tutti i sistemi e nel recuperare rapidamente i dati, per esempio, in caso di guasto del sistema. A differenza dei controllori PLC tradizionali, tuttavia, l’embedded PC CX2020 supporta tutti questi processi ed elimina la necessità di dispositivi PC aggiuntivi. La tecnologia di controllo basata su PC di Beckhoff offre connettività, alta velocità e precisione. L’apertura del sistema semplifica la comunicazione nel progetto, con il PLC che utilizza Profinet per gli impilatori, Modbus TCP per il lettore di codici 2D e UDP tramite TCP/IP per il sistema di ispezione ottica. Il controllore comunica direttamente con il database attraverso TwinCAT Database Server e l’embedded-PC integrato con il pannello di controllo Beckhoff CP2912 elimina la necessità di terminali operatore separati. Inoltre, l’elevata connettività del controllo basato su PC si riflette anche nel supporto della comunicazione VPN. Il centro tecnico del cliente si trova in un’area urbana, mentre il magazzino è situato in una zona industriale a 10 km di distanza. Quando si verifica un problema su una macchina, il cliente può accedere al sistema di controllo in remoto dal centro tecnico, il che è comodo per guidare gli operatori in loco nella risoluzione dei problemi.

Moduli I/O compatti aiutano a ridurre i costi dell’hardware

La concorrenza nel settore della logistica è oggi molto agguerrita, per cui per il cliente era fondamentale ridurre i costi: utilizzando i terminali ad alta densità a 16 canali di Beckhoff, i costi complessivi dell’hardware sono diminuiti di circa il 30% rispetto ai sistemi in uso precedentemente. La configurazione del sistema comprende 5 bilance da pavimento, collegate al terminale controller/dispositivo EL6631 Profinet RT tramite Ethercat. “La configurazione dei moduli gateway Ethercat di Beckhoff è flessibile e comoda: i moduli gateway di altri fornitori, che ho utilizzato in passato, dovevano essere configurati con applicazioni software standalone, mentre la configurazione dei gateway Ethercat può essere completata in modo comodo e coerente utilizzando il software TwinCAT” precisa Liyuan Feng, responsabile del debug del progetto.

Una progettazione efficiente riduce i tempi di implementazione

I componenti software e hardware di Beckhoff possono essere sviluppati e sottoposti a debug separatamente. Gli ingegneri del software possono scrivere ed eseguire il debug dei programmi senza dover conoscere l’hardware corrispondente; gli ingegneri hardware devono solo collegare i punti variabili con i punti hardware effettivi, in base ai requisiti di una tabella di punti. La divisione specializzata del lavoro consente agli ingegneri di concentrarsi sull’ottimizzazione del sistema; il software e l’hardware possono essere implementati contemporaneamente e poi combinati per il debug congiunto, in modo da ridurre i tempi di implementazione del progetto. Inoltre, quando un canale hardware è difettoso, gli ingegneri hardware devono solo scollegare i collegamenti variabili correnti e reindirizzarli a un altro canale, senza dover modificare il codice sorgente. La modalità di simulazione del programma è un altro vantaggio di TwinCAT. “Dopo aver terminato lo sviluppo del nostro software, dobbiamo eseguire un debug di simulazione in linea con il software Timms Vccs. Beckhoff fa un buon lavoro nel supportare la simulazione, quindi dopo aver installato TwinCAT, il mio PC è diventato un potente controllore e ho potuto trovare i bug nei miei programmi in modo semplice” continua Feng. TwinCAT supporta tutti e 6 i linguaggi di programmazione IEC61131-3, che possono anche essere combinati in un unico progetto. Per il controllo dei rulli si utilizza la logica intuitiva e chiara della programmazione Ladder Diagram (LD); la programmazione a testo strutturato (ST) è invece utilizzata per implementare la comunicazione Modbus TCP, il debug UDP e gli algoritmi di calcolo.

Beckhoff Automation – www.beckhoff.it

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