Speciale Controllori industriali

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1 Poste Italiane SpA Spedizione in abbonamento postale D.L. 353/2003 (Convertito in legge 27/02/2004 n.46 - art.1, Comma 1, DCB Milano) - In caso di mancato recapito inviare al CMP/CPO di Roserio- Milano per la restituzione al mittente previo pagamento resi - ISSN:0392/8829 AO Speciale Controllori industriali Rassegna Rilevamento e identificazione Organo ufficiale di 327 Settembre 2009 Anno Inserto SOLUZIONI SOFTWARE PER L INDUSTRIA

2 COPERTINA L automazione entra in nuovi settori Con il concetto di Scientific Automation Beckhoff amplia la gamma e le potenzialità dei propri prodotti, rispondendo alle esigenze di mercati dove prima non era presente VALERIO ALESSANDRONI Per Beckhoff, anche il 2008 è stato un anno in linea con la tendenza che ha caratterizzato l azienda negli ultimi anni, quella di una crescita a doppia cifra. Quindi, l andamento globale, rispettato anche in Italia, è stato di un +20 per cento rispetto al 2007 afferma Vincenzo Tampellini, responsabile della filiale Beckhoff di Bologna e packaging branch manager. L aumento di fatturato va di pari passo con l investimento in termini di risorse umane. Nel 2008 infatti Beckhoff ha raggiunto le unità, con una crescita di oltre il 12 per cento rispetto all anno precedente. Nello stesso tempo, Beckhoff sta potenziando tutta la struttura commerciale e di supporto all esterno del mondo tedesco. Oggi, quindi, l azienda è molto equilibrata, con una quota di export che si attesta attorno al 44 per cento, 23 filiali di proprietà in tutto il mondo e una rete di distributori monomandatari, che copre circa 60 Paesi. L andamento della filiale italiana riflette quello internazionale, con una crescita a doppia cifra nel Beckhoff ha investito in modo notevole per aumentare la sua presenza sul mercato tricolore. In particolare, lo scorso anno sono state inaugurate la filiale di Padova e la sede di Bologna. A Bologna, in un area fortemente caratterizzata dalla presenza di costruttori di macchine per il packaging, operano attualmente quattro persone sottolinea Tampellini. Tuttavia, quella del packaging non è l unica specializzazione della filiale bolognese, perché Beckhoff guarda comunque all automazione industriale con una visione a 360 gradi. La ricetta per i tempi di crisi Anche la filiale di Bologna, come l intera struttura italiana, è in espansione. La ricetta di Hans Beckhoff, fondatore dell azienda, è infatti quella di investire anche (e soprattutto) in periodi di crisi. Beckhoff ha quindi svolto nel 2009 una serie di attività promozionali che, per esempio, hanno portato ad avere uno stand quasi raddoppiato alla Fiera di Hannover. A ciò si è aggiunta la partecipazione a fiere in cui l azienda non era presente negli anni passati, come Achema di Francoforte. Per l immediato futuro, invece, è da sottolineare un evento che si svolgerà a Bologna il prossimo 5 novembre, nelle sale dell Hotel Savoia riferisce Tampellini. Si tratta della tappa italiana di un roadshow, nella quale Beckhoff porterà gli esperti di Casa Madre direttamente a contatto con il mercato italiano. Per il 2009 non sono previsti indici di crescita paragonabili a quelli degli anni precedenti, ma siamo molto fiduciosi circa la possibilità di acquisire nuovi progetti e nuovi clienti egli prosegue. Forse il fatturato complessivo non sarà in linea con i trend precrisi, ma ci sentiamo di affermare che il mercato ci premierà con nuove attività sia presso i clienti attuali, sia soprattutto presso clienti potenziali. Iniziativa realizzata in collaborazione con la direzione marketing 20 SETTEMBRE 2009 AUTOMAZIONE OGGI 327

3 Ma qual è il segreto di questo successo anche in un periodo negativo come quello attuale? L impegno costante a sviluppare prodotti altamente tecnologici, puntando sempre sull innovazione e anticipando le richieste del mercato risponde Tampellini. Nello stesso tempo, cerchiamo di mantenere in questa innovazione un giusto compromesso economico. Infine, Beckhoff sta puntando decisamente anche verso branche tecnologiche non tradizionali per un produttore di automazione industriale. Una di queste è la strumentazione di misura scientifica. Si tratta di utilizzare per misurazioni industriali un prodotto che ha connotati pensati per la macchina automatica, laddove in passato si utilizzava strumentazione molto dedicata e costosa. Beckhoff ritiene che oggi sia possibile ottenere prestazioni equivalenti a costi industriali, offrendo la possibilità ai costruttori di implementare sulle loro macchine nuove funzioni di monitoraggio e sorveglianza che in precedenza non erano accessibili a causa dei costi elevati. Nella recente Fiera di Hannover abbiamo dedicato molto spazio a queste attività in cui Beckhoff si sta affermando, proponendosi come una valida alternativa a quelli che erano i leader di mercato spiega il branch manager. Inoltre, stiamo proponendo qualcosa che unisca ancora di più i due emisferi, quello della misura da laboratorio e quello dell elaborazione dei dati stessi, racchiudendo le esigenze dei costruttori di macchine automatiche. L obiettivo è quello di mettere alla portata dei costruttori di macchine strumenti che possano offrire dei plus decisamente importanti, ossia degli strumenti che consentano di fornire agli utenti della macchina informazioni sullo stato di vita, sulla qualità di funzionamento e sulle eventuali esigenze di manutenzione periodica o straordinaria della macchina stessa. Perché tutte le macchine hanno bisogno di un alta velocità, ma ancor più di un elevata affidabilità egli aggiunge. E quest ultima può essere raggiunta esclusivamente potendo fare gli interventi richiesti quando le macchine sono ferme e non quando decidono di fermarsi. La Scientific Automation Beckhoff ha denominato Scientific Automation queste nuove capacità di misurazione. Ad esse si affianca la nuova branca del conditioning monitoring, che rappresenta il trait d union fra la stretta misurazione e il funzionamento della AO macchina. Si tratta non solo di misurare una grandezza in quanto tale, ma anche di confrontarla con le grandezze di riferimento per trarre informazioni sullo stato di salute della macchina riferisce Tampellini. Una semplice misura richiede infatti la successiva analisi; il conditioning monitoring, al contrario, effettua già un raffronto fra il segnale misurato e il segnale campione, automatizzando in parte la verifica dello stato di salute della macchina. Beckhoff sta quindi cercando di centralizzare nuove funzioni in un unica entità di controllo della macchina, che Tampellini paragona a ciò che accade nel corpo umano: Il nostro corpo è una macchina fantastica e il concetto di automazione che esso racchiude è molto simile a quello che Condition Monitoring e Robotica parti integranti del controllo pc-based: un altra pietra miliare sulla strada della Scientific Automation stiamo proponendo. Abbiamo quindi un unità centrale (il cervello), una rete di comunicazione capillare e omogenea (i nervi e le vie neurali) e una serie di attuatori (i muscoli) e di sensori (i sensi). In particolare, nel mondo dell automazione, a un fieldbus ad elevate prestazioni come Ethercat possiamo collegare PC industriali, sensori e attuatori. Ma il cervello deve assolvere a tutte le funzioni che il corpo richiede: equilibrio, coordinamento dei movimenti, collegamento di vista e udito e così via. Così, al PLC tradizionale si è aggiunto il motion control, che si è evoluto a sua volta aggiungendo interpolatori alle camme tradizionali. Nello stesso tempo la meccanica sta diventando sempre più versatile, aprendo la strada a nuove applicazioni nel campo della robotica. È quindi necessario implementare funzionalità di robotica all interno dello stesso cervello. Infine, il cervello della macchina automatica deve coordinare i movimenti con le immagini acquisite dai sistemi di visione. L obiettivo di Beckhoff è quindi arrivare a unire tutte queste funzionalità in un unico oggetto che è il cervello SETTEMBRE 2009 AUTOMAZIONE OGGI

4 COPERTINA Beckhoff potenzia il motion control Serie di drive Ethercat AX5000, una famiglia sempre più grande Gli azionamenti della serie AX5000 integrano una tecnologia di controllo veloce che permette di ottenere task di posizionamento altamente dinamici. Essi comprendono gli azionamenti a un canale AX51 fino a 25 A e quelli due canali AX52 fino a 2x6 A. Dove si richiedono prestazioni maggiori la serie AX51 ora offre versioni da 60 A a 170 A. Ora gli azionamenti AX5000 sono disponibili in ulteriori tre formati con correnti nominali di 60 A, 72 A, 90 A, 110 A, 143 A e 170 A. L estrema flessibilità caratterizza i drive AX5000 rispetto a tipologia e dimensioni dei motori collegabili: motori sincroni, lineari, a coppia e asincroni, non richiedono dispositivi aggiuntivi per il collegamento. L interfaccia multifeedback supporta tutti gli standard correnti. Grazie alla completa integrazione di Ethercat non sono necessarie interfacce supplementari, né la conversione interna al regolatore. Ethercat consente la creazione di azionamenti semplici, con poca potenza di calcolo, senza gestione decentrata dei parametri, semplificando notevolmente la messa in servizio o la sostituzione. Anche l offerta di servomotori sincroni AM3000 è stata completata da varianti con potenza maggiore e coppia di stallo di 80 Nm, 110 Nm e 150 Nm. I servomotori sono stati adattati alle correnti nominali dei servoamplificatori AX5000, permettendo di contare su assi motore perfettamente sintonizzati fra di loro. della macchina. Per Beckhoff esso è rappresentato da un PC industriale, scelto fra i più potenti che il mercato potrà offrire. Oggi, i processori più potenti possono avere fino a quattro core, ma in futuro sono attese macchine a 10, 20, 50 core e oltre afferma il branch manager. Il limite fisiologico di questo cervello non verrà probabilmente mai superato, perché l aumentare delle richieste è in linea con l aumentare della potenza. Il problema che ci stiamo ponendo è riempire questo cervello con tanti piccoli obiettivi tutti coordinati fra loro, senza dimenticare le capacità di base, come quella di essere un buon PLC, di gestire le tradizionali funzioni di motion e così via. Beckhoff si interfaccerà con i prodotti di altri costruttori specializzati in queste tecnologie, oppure svilupperà propri prodotti? Il nostro core business è e rimane l automazione aperta, quindi lo sviluppo di PC, di reti e di tutto quanto serva in termini di motorizzazioni e gestione dei segnali; la costruzione di oggetti specifici, quindi, come sensori/attuatori dedicati o robot, non corrisponde al momento ad un obiettivo risponde Tampellini. Al contrario, produrremo le interfacce necessarie per quei tipi di dispositivi, conformi a tutti gli standard di settore, quindi per qualsiasi telecamera dotata di bus standard o per qualsiasi muscolo richiesto dal mercato nel campo della robotica. A questa capacità contribuirà notevolmente la rinnovata gamma di azionamenti AX5000. E quando il mercato svilupperà nuovi standard, Beckhoff li adotterà tempestivamente nel proprio sistema. Quello che ci siamo preoccupati di ottenere è che il cervello possa elaborare tutte queste nuove informazioni in modo coordinato e omogeneo, con la capacità di ricevere informazioni che potranno cambiare in funzione delle scelte che i clienti effettueranno aggiunge il branch manager. La strategia di Beckhoff, quindi, è molto chiara: arrivare a fornire l interfaccia al sensore, aderendo ai principali standard di settore e non proporre necessariamente un proprio sensore. Tutto questo con l obiettivo di rendere questi oggetti più partecipi all automazione di quanto non lo siano stati fino a ieri. Oggi, per esempio, la robotica è nella maggioranza dei casi un oggetto staccato che dialoga con l automazione attraverso un protocollo. Avere la robotica all interno dello stesso cervello significa potere eliminare tale protocollo, perché il cervello elaborerà anche la robotica. 22 SETTEMBRE 2009 AUTOMAZIONE OGGI 327

5 Appuntamento al 5 novembre L evento del 5 novembre sarà l elemento centrale delle attività di promozione che riguardano il mercato italiano. È la prima volta che in Italia viene realizzato da Beckhoff un evento così specifico afferma Tampellini. Sarà una giornata piena dedicata ai nostri clienti, nella quale specialisti di Casa Madre illustreranno l innovazione tecnologica che il sistema Beckhoff offre al mercato. Verrà anche proposto un focus sulle novità presentate alla Fiera di Hannover e saranno fatte alcune anticipazioni rispetto alle fiere che verranno. L appuntamento sarà un occasione per clienti attuali e potenziali di incontrare gli esperti di Verl e ottenere informazioni direttamente da chi ha pensato e organizzato quel tipo di funzionalità e quel tipo di prodotto. Più in dettaglio, si parlerà delle novità sui PC industriali, che affiancano a macchine sempre più compatte, i nuovi PC multicore, e, come nel caso di XFC, tecnologia Ethercat, che permette di migliorare le prestazioni e di ottimizzare i costi delle macchine. A ciò si aggiungono le potenzialità derivanti dall apertura della piattaforma di comunicazione Beckhoff verso bus di campo e utenze PC sempre più di sparate e complesse, integrate in un microcosmo che può essere la linea di produzione o lo stabilimento, anche virtuale. Ampliata la famiglia di PC embedded Disponibile nelle versioni CX5010, dotata di processore Intel Atom da 1,1 GHz, e CX5020, con processore Intel Atom da 1,6 GHz, il nuovo CX5000 è il PC embedded x86 più compatto di Beckhoff. Può essere installato su guida DIN, è fanless e offre collegamento diretto ai terminali Beckhoff standard o Ethercat. Rispetto alle altre famiglie di PC embedded, la serie CX5000 dispone di un numero fisso di interfacce di sistema. I terminali Ethercat offrono un ampia gamma di opzioni di espansione, inclusa l integrazione di master e slave fieldbus. Sono disponibili due porte Gigabit Ethernet e quattro interfacce USB 2.0. All interfaccia DVI-D si può collegare un Control Panel Beckhoff o un monitor DVI standard. Come supporto di boot e memorizzazione si utilizza una scheda compact flash intercambiabile. Il sistema operativo può essere Windows CE o Windows XP Embedded. Il software di automazione TwinCAT trasforma il CX5000 in un potente strumento PLC e di motion control utilizzabile con o senza visualizzazione. I PC embedded della serie CX8000 sono invece dotati di controller a 32 bit e interfaccia fieldbus slave integrata. Il CX8000, con CPU ARM da 400 MHz e memoria su scheda MicroSD, nasce per essere utilizzato come intelligenza decentralizzata. Il collegamento al controllore master avviene tramite interfaccia fieldbus slave integrata: la serie CX8000 offre sei varianti con interfacce per Profibus, Canopen, Profinet, Ethernet/IP, Ethercat ed Ethernet. I PC integrati per Profinet, Ethernet/IP, Ethercat ed Ethernet di - spongono di interfacce Ethernet con connettori multipli e funzionalità switch. La configurazione del sistema e la programmazione delle funzioni PLC si realizzano con il software TwinCAT. La nuova serie di PC embedded CX5000 con processore Intel Atom I PC integrati serie CX8000 con processore ARM a 32 bit SETTEMBRE 2009 AUTOMAZIONE OGGI

6 Non mancherà un approfondimento sul mondo del motion control, sempre più focalizzato su prestazioni, flessibilità e contenimento dei costi. In passato, gli azionamenti con marchio Beckhoff non erano costruiti in toto direttamente dall azienda, ma da alcuni anni abbiamo introdotto nel mercato una serie di azionamenti denominati AX5000 interamente progettati da Beckhoff, sviluppo nativo con tecnologia Ethercat. Quest anno è stato presentato un complemento significativo della gamma AX5000, che rende attualmente Beckhoff un partner completo anche dal punto vista dell automazione muscolare della macchina. Anche per quanto riguarda le motorizzazioni ci collochiamo oggi al livello dei maggiori competitor, grazie a una gamma di azionamenti completa sia nelle taglie di piccola potenza, sia soprattutto nelle taglie di potenza (e coppia motore) medioalta conclude Tampellini. COPERTINA Alla ricerca di nuove opportunità Beckhoff vede quindi nella crisi un opportunità. Contrariamente ad altri competitor, il fatto di essere un azienda tecnologica, molto a contatto con il mercato e molto aperta a recepire stimoli dal mercato stesso, fa vivere a Beckhoff la crisi come un momento di ricerca di nuove opportunità. Afferma Pierluigi Olivari, managing director della filiale italiana: Beckhoff è pronta a superare l attuale periodo puntando su risultati concreti nel breve, quindi pragmatismo, mantenendo aperto lo sguardo sul futuro, e visione strategica. Penso sia questa la linea da perseguire per prepararsi alla prossima ripresa. Sfrutterei la congiuntura per ristrutturare, se occorre, rivedendo anche i prodotti, in vista degli scenari che si presenteranno. L obiettivo dell azienda è guadagnare nuovi progetti, proprio perché la sua offerta così diversificata si sta sposando in Acquisizione dati come componente integrale del controllo PC based Il terminale Ethercat EL3632 consente di collegare direttamente diversi sensori di accelerazione, tramite un interfaccia Iepe (Integrated electronics piezoelectric) o ICP (Integrated Circuit Piezoelectric). I sensori rilevano le oscillazioni di una macchina, di un cuscinetto o di un motore, e consentono, tramite l analisi dei valori misurati, di riconoscere i danni prima di un arresto. Soprattutto quando si devono analizzare molti dati di diversi utenti o valutare frequenze di guasto in funzione del numero di giri, il controllo centralizzato basato su PC rappresenta un vantaggio. Con l EL3632 l acquisizione dati diventa parte integrante del controllo. Il sistema di terminali standard rileva i dati e li mette a disposizione del PC di controllo. L analisi dei segnali di misura avviene a livello PC tramite librerie TwinCAT o un applicativo dell utente; allarmi e funzioni di disinserimento vengono settate di conseguenza. I filtri e le correnti di alimentazione per il settaggio dei vari sensori consentono di adattare il terminale di acquisizione dati alle esigenze applicative. Dal lato software, l EL3632 viene supportato da varie librerie TwinCAT, ad esempio con filtri come l FFT, filtri digitali passa alto e passa basso o controllo dell inviluppo. Anche TwinCAT Scope viene ampliato delle funzioni per il monitoraggio. Con Ethercat i dati di stato vengono trasmessi al controllo PC rapidamente. Sul PC centrale trova applicazione il concetto di Scientific Automation : su una piattaforma software e hardware, TwinCAT integra controllo del processo, motion control e HMI e altre funzioni, come l acquisizione dati. L EL3632, terminale EtherCAT, semplifica l integrazione delle funzioni di acquisizione dati nel controllo PC based. 24 SETTEMBRE 2009 AUTOMAZIONE OGGI 327

7 Robotica, motion control e PLC su piattaforma PC Il software plug-in TwinCAT Kinematic Transformation (trasformazione cinematica) è un primo passo per l integrazione del controllo robot nella suite di automazione TwinCAT. Le funzioni PLC, motion control, HMI e robotica girano su un unica CPU. I vantaggi per l utente sono evidenti: nessuna CPU aggiuntiva per il controllo del robot; riduzione dei costi di engineering (un solo sistema, TwinCAT, per configurazione, parametrizzazione e diagnostica dell intera applicazione); nessuna perdita qualitativa per l interazione di CPU diverse per PLC, motion control e robotica; incremento di prestazioni e precisione grazie a interfacce dirette. TwinCAT Kinematic Transformation può essere integrato in modo trasparente nell'ambiente motion control esistente: la sincronizzazione delle funzioni di robotica e motion control è ottimale utilizzando TwinCAT NC PTP (posizionamento assi point-to-point) o NC I (interpolazione assi 3D). Tutte le proprietà NC, come ad esempio camma elettronica o taglio al volo, possono essere combinate su una piattaforma hardware e software comune. TwinCAT supporta diverse funzioni cinematiche parallele e seriali come quelle utilizzate per il pick-and-place. La programmazione delle coordinate di destinazione avviene nel sistema di coordinate cartesiane. La conversione alla relativa posizione del motore (trasformazione inversa) viene acquisita dal modulo cinematico. Il sistema cinematico può essere selezionato nel TwinCAT Kinematic Transformation per applicazioni pick-and-place: con TwinCAT NC PTP o NC I la sincronizzazione di funzioni di robotica e di motion control è ottimale AO TwinCAT system manager, dove vengono parametrizzati, oltre al tipo, anche le lunghezze della leva e gli offset. modo molto preciso con l esigenza del mercato di avere una risposta diversa anche da parte dei costruttori rispetto al mercato stesso, quindi di avere delle idee nuove. E Beckhoff, in questo senso, è in grado di fornire un ottima risposta. La stessa medicina è efficace anche nel mercato tedesco, dove l azienda è molto più radicata e, in un certo senso, più sensibile al suo andamento. Nel contempo, l azienda è talmente innovativa dal punto di vista tecnologico da essere in grado di generare dei mercati nuovi. La visione dell automazione di Beckhoff non rimane infatti legata al concetto di automazione tradizionale, ma si espande, come abbiamo visto, nei settori della misura e della robotica. Ci espandiamo anche nel settore della building automation e, in particolare, delle energie alternative, il cui indice di crescita a livello mondiale sta diventando molto importante: in alcuni Paesi la crescita è talmente forte da farci assumere decine di persone per poterla gestire riferisce Tampellini. Parliamo quindi di settori che sentono molto meno la crisi e che anzi hanno un buon potenziale, com è il caso del risparmio energetico. Sfruttando tutto il suo portafoglio di prodotti base e aumentandolo con oggetti molto mirati, che rendono ciò che è standard in Beckhoff fruibile anche nei nuovi settori, aumenta la sua visibilità e la sua potenzialità di essere presente in ambiti che sono completamente differenti da quelli tradizionali. Questo a sua volta diversifica in modo enorme la proposta Beckhoff rispetto a quella di altri competitor, che rimangono più focalizzati sui settori di propria competenza. A ciò si aggiunge il fatto che Beckhoff ha deciso di investire in ricerca e sviluppo, marketing, persone e filiali in questo momento, forse più che in altri. Essendo la nostra un azienda di proprietà unica e autofinanziata, per noi è forse più facile che per altri fare certe scelte: ci sono infatti un cervello e l indipendenza economica dalle banche sottolinea Tampellini. Le potenzialità ci sono, il mercato c è, anche se non è più (solo) quello tradizionale. E noi siamo i primi a crederci, dal Beckhoff Automation readerservice.it n. 01 SETTEMBRE 2009 AUTOMAZIONE OGGI