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Applicazioni di motion control integrate nella piattaforma di automazione

Applicazioni di motion control integrate nella piattaforma di automazione

Il controllore Simatic S7-1500 T-CPU e il servo drive Sinamics V90 sono le novità di spicco che Siemens ha presentato alla recente Hannover Messe. Alla prossima SPS IPC DRIVES Italia di Parma, Siemens avrà invece modo di presentare il suo ampio portfolio integrato di hardware, software e servizi che garantisce una copertura per l’intero ciclo di vita dei prodotti e della produzione.

di Silvia Crespi e Fabrizio Dalle Nogare

Maggio 2016

Tra le novità di spicco che hanno caratterizzato la presenza Siemens alla recente Hannover Messe, e che saranno presentate a Parma, in occasione di SPS IPC DRIVES Italia, figurano due soluzioni rivolte al motion control. Parliamo del controllore Simatic S7-1500 e del servo drive Sinamics V90.

Un controllore avanzato per applicazioni di media ed elevata complessità
Simatic S7-1500, per applicazioni di media e alta complessità, si caratterizza per flessibilità, efficienza e prestazioni. La flessibilità è garantita dalla disponibilità di molte varianti: dal controllore base con display per una diagnostica semplice e veloce, al sistema distribuito con periferia ET200SP, per le soluzioni che richiedono un design compatto, fino al controllore software installabile su un PC industriale Simatic che integra in un unico elemento controllore, HMI e applicazioni Windows standard (ad esempio per il controllo della qualità).
S7-1500 è dotato di un sistema di diagnostica immediato consultabile sul display della CPU stessa, sull’interfaccia HMI o sul web server, e utilizza una versione evoluta dei linguaggi di programmazione Simatic classici. È possibile migrare i programmi creati per l’S7-300 e S7-400. Inoltre integra le funzioni base per il Motion Control e tutte le CPU (escluse le compatte) hanno la variante Safety.
Le prestazioni sono garantite dal fatto che tutte le CPU sono più veloci rispetto alla versione equivalente nella gamma S7-300; la CPU S7-1518 è la più veloce tra quelle prodotte da Siemens.
In occasione della Hannover Messe, inoltre, Siemens ha presentato il nuovo Simatic S7-1500 T-CPU che, in combinazione con i servo sistemi Sinamics, forma un pacchetto rivolto alle applicazioni motion avanzate, integrato nella piattaforma TIA Portal V14 e  rivolto anche alle applicazioni di safety. Ciò significa, per l’utente, avere un solo controllore per compiti standard, di sicurezza e di automazione.

Servo azionamento con Profinet per una maggiore velocità e precisione dei macchinari
A Parma sarà in mostra anche l’offerta, ampliata, di sistemi servo. L’ultimo sistema, ottimizzato, comprende il convertitore Sinamics V90 e il servo motore Simotics S-1FL6, con prestazioni migliorate grazie all’encoder incrementale con risoluzione a 21-bit. Il sistema è oggi disponibile anche nella gamma a 230V sia con i convertitori, sia con i motori con altezze d’asse ridotte e basso momento d’inerzia (“Low Inertia”/LI), completando in tal modo la gamma a 400V con servo motori ad alto momento di inerzia (“High Inertia”/HI).
Rispetto alle versioni a 400V, i convertitori a 230V sono fino al 25% più piccoli, riducendo gli ingombri all’interno del quadro elettrico. Per completare l’integrazione dei Sinamics V90 nelle soluzioni di automazione, Siemens ha previsto la porta di comunicazione Profinet a bordo, per entrambe le versioni, a 230V e 400V.
Oltre alla possibilità di operare nell’ambito della piattaforma TIA Portal V14, in abbinamento al Simatic 1500 T-CPU, il servo azionamento può essere utilizzato con i Simatic S7-1500 e S7-1200.

In mostra anche le soluzioni rivolte alla sicurezza e non solo
Siemens presenta a Parma anche la propria offerta rivolta alla sicurezza: dalla linea di moduli, ai controllori Fail Safe, con le nuove CPU e i relativi moduli di espansione.
Inoltre l’azienda presenta la rinnovata famiglia di Simatic IPC, le new entries nella famiglia dei pannelli operatore e, infine, l’ampliamento del portfolio di azionamenti per applicazioni servo con il motoriduttore Simotics S-1FG1, compatibile con il sistema di convertitori Sinamics S120. Anche questo azionamento può essere intergrato nel portale Totally Integrated Automation (TIA) semplificando la configurazione e la messa in servizio.
Tra le caratteristiche peculiari del motoriduttore servo Simotics S-1FG1 figurano l’elevata efficienza e il gioco torsionale ridotto per sequenze di movimento precise e dinamiche.
Il Simotics S-1FG1 è disponibile in svariate versioni e con molteplici rapporti di riduzione, a seconda del tipo e della taglia del riduttore.
Il motoriduttore trova impiego in diversi campi applicativi, per esempio nel settore della stampa e delle macchine per l’imballaggio, nello stoccaggio e così via.

Il valore aggiunto della progettazione meccatronica
“Mechatronic Concept Designer rappresenta un approccio multidisciplinare alla progettazione di una macchina. L’intento del progettista meccanico, anche se non definito nel dettaglio, viene trasferito al progettista elettrico, che può mettere a punto il PLC partendo da un primo embrione di disegno. La parte meccanica a quella elettronica si avvicinano notevolmente (meccatronica), lavorando in modo parallelo e non sequenziale”.
A illustrarci il software di Siemens PLM Software è Elio Bergamaschi, Senior PreSales Solutions Consultant. “Al momento di iniziare la produzione, tutti i dati sono raccolti nel PLM, il Product Lifecycle Management, a disposizione degli specialisti che intervengono in queste fasi. Qualora ci fossero delle discrepanze da correggere al momento della messa in funzione, partendo dal reale si può agire sul virtuale, facendo collimare esattamente quello che accade nella realtà con l’ambiente software”.
Il valore aggiunto consiste nel disporre di un modello simulativo che permette di fare delle prove sperimentali di come, ad esempio, un programma di controllo dell’automazione (PLC) si comporta rispetto ai componenti della macchina senza che ancora la macchina sia stata costruita. “Questo permette ai costruttori di fare analisi preliminari di fattibilità della macchina, preventivazione dei costi (soprattutto per macchine customizzate) e ridurre il time-to-market, in quanto le fasi tipiche di lavoro possono essere compattate. Inoltre, si può intervenire prima e in modo più pronto sugli eventuali imprevisti.
Insomma, il flusso di informazioni viene trasferito in modo più rapido tra i reparti elettrico, meccanico, e di automazione”, conclude Bergamaschi.

Un software per gestire meglio la macchina reale
“Gli utilizzatori di macchine sono sempre più pronti a usare modelli simulativi per svolgere attività normalmente demandate a una macchina reale anche se non direttamente produttive, come preparazione, test o training. La proposta di Siemens, in collaborazione con i costruttori di macchine, è trasferire queste attività alla simulazione software di una macchina, con il vantaggio di sfruttare al massimo la macchina reale, oltre a poter fare esperimenti e prove senza rischiare di danneggiarla”.
Andrea Gozzi,  Business Development Manager of Industrial Software for Machine Tools di Siemens Italia, presenta una delle ultime novità aziendali in tema di controllo delle macchine utensili o di produzione. “Il software utilizza un prodotto Siemens che si chiama Run MyVNCK (Virtual NC Kernel), una versione software della logica di controllo della macchina presente sul controllo numerico, “virtualizzato” da un hardware a un ambiente puramente software. Su un normale PC, il software di controllo Siemens pilota una macchina fatta con dei simulatori 3D. È così possibile prendere familiarità con la macchina e i suoi componenti, ma anche focalizzarsi sulla parte operativa della macchina stessa”.
Lo strumento si adatta molto bene alla macchina utensile, un sistema in cui l’operatore gioca un ruolo particolarmente attivo, ma si può comunque applicare al controllo di macchine di produzione o di celle di lavoro. Con una precisazione: “Run MyVNCK non è un emulatore, cioè un programma che replica quello che farebbe un device. In questo caso, lo stesso identico algoritmo è trasportato in ambiente software. Lo scostamento dei dati rispetto alla macchina reale non è superiore al 5%, errore massimo del tempo di esecuzione simulato”.

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