Intelligenza integrata nell’azionamento

I servoconvertitori intelligenti dispongono di funzionalità che vanno oltre la semplice regolazione. Si occupano del controllo dei movimenti, del monitoraggio e della comunicazione, consentendo così di realizzare sistemi di azionamento decentralizzati. Con il trasferimento di alcune funzioni dal sistema di controllo centrale al convertitore, i processi diventano più veloci, le architetture delle macchine assumono una struttura modulare e si rende possibile l'impiego dell'IoT e dell'IA. I convertitori intelligenti di Baumüller offrono un’elevata flessibilità, poiché sono compatibili con i sistemi di controllo di livello superiore di altri fornitori.

Drive Intelligence

Baumüller ha coniato il termine Drive Intelligence per definire il concetto di servoconvertitore intelligente. I servoconvertitori intelligenti b maXX, oltre alle funzioni di regolazione, svolgono anche funzioni di controllo, si ottimizzano autonomamente durante il funzionamento e sono compatibili con l’IoT.

Baumüller è un pioniere nel campo dell'intelligenza integrata negli azionamenti.

La nostra competenza principale consiste nel controllare con estrema precisione movimenti complessi, altamente dinamici e precisi. Il nostro obiettivo è che ogni produttore di macchine possa utilizzare questo sistema di controllo dei movimenti ad alte prestazioni delle proprie macchine. Per questo motivo, già oltre 30 anni fa abbiamo lanciato sul mercato convertitori intelligenti, per poter integrare queste soluzioni in modo indipendente e flessibile in qualsiasi topologia di macchina esistente. In questo modo, i nostri clienti ottengono prestazioni più elevate dalle macchine, riescono a entrare più rapidamente nel mercato e possono rispondere in modo flessibile alle esigenze dei clienti.

I vantaggi di Drive Intelligence

I sistemi con tecnologia di controllo integrata nell’azionamento sono particolarmente adatti per:

• Applicazioni con controllo dei movimenti altamente sincronizzato
• Applicazioni con elevati requisiti in termini di velocità e qualità
• Progetti di macchine modulari
• Applicazioni con spazio di installazione limitato

Realizziamo l’intelligenza integrata nell’azionamento con i nostri convertitori b maXX, i quali coprono una gamma di potenza fino a 400 kW.
Con b maXX softdrivePLC e b maXX drivePLC offriamo due diverse piattaforme per integrare l’intelligenza nel convertitore.

I sistemi di azionamento classici con architettura di controllo centralizzata sono indicati per le seguenti applicazioni:

• Macchine autonome, non collegate a una linea di produzione
• Applicazioni che richiedono solo movimenti semplici

Realizziamo architetture di controllo centralizzate con il nuovo b maXX controllerPLC Baumüller. Il b maXX controllerPLC riunisce in un’unica piattaforma le prestazioni in tempo reale di un PLC integrato, la flessibilità di un PC industriale e la moderna connettività IoT.

Piattaforme

Comunicazione in tempo reale

La comunicazione tra drivePLC e il servoconvertitore non avviene tramite il bus di campo, bensì tramite un'interfaccia interna. In questo modo si accede ai parametri dell’azionamento, ad esempio tensione, corrente, potenza, coppia, velocità o posizione, in “tempo reale rigido”. Il servoazionamento svolge così i compiti del sensore e consente un monitoraggio intelligente con un ridotto dispendio.

Grazie a interfacce quali OPC UA, MQTT, EtherCAT ed Ethernet, il b maXX drivePLC è perfettamente attrezzato per soddisfare le esigenze nel campo dell’automazione e dell’IoT. Questa ampia apertura migliora l'efficienza nello sviluppo, i tempi di immissione sul mercato e la flessibilità. Gli ingressi digitali e analogici del drivePLC sono ottimizzati per la velocità. Tramite gli ingressi digitali, il b maXX drivePLC reagisce in tempo reale a eventi importanti, come ad esempio i tastatori di misura.

Vantaggio: il sistema di controllo lavora con più efficienza e sicurezza, un punto a favore per le applicazioni dalle elevate esigenze di dinamica e precisione, in cui sono richiesti rapidi tempi di reazione.

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Contatto

FAQ
Domande frequenti su Drive Intelligence di Baumüller

• Quali vantaggi offrono i servoazionamenti intelligenti rispetto alle soluzioni di azionamento convenzionali?

  I servoazionamenti intelligenti aumentano la velocità di comunicazione all'interno del sistema. La comunicazione non avviene più interamente tramite il bus di campo, ma in parallelo, alla frequenza più elevata del sistema di controllo dell'azionamento. Questa maggiore frequenza costituisce la base per tempi di ciclo più brevi. I servoazionamenti intelligenti consentono inoltre di ottenere un'intelligenza distribuita e, di conseguenza, architetture modulari delle macchine. In questo modo si alleggerisce il carico sul sistema di controllo principale. Se le funzioni di sicurezza sono integrate direttamente nel sistema di azionamento, si eliminano i tempi morti del bus di campo, ad esempio all’attivazione della funzione STO. In questo modo è possibile migliorare la velocità e il tempo di ciclo della macchina senza aumentare i rischi legati al suo utilizzo. Le funzioni di monitoraggio integrate contribuiscono inoltre a ridurre i tempi di fermo macchina. In definitiva, ciò porta a un aumento della produttività e a un miglioramento dell’OEE.

• Che cosa hanno a che fare i servoazionamenti intelligenti con le architetture di controllo decentralizzate?

  È proprio grazie al trasferimento dell’intelligenza al convertitore che diventano possibili le architetture di controllo decentralizzate, le quali sono in grado di funzionare senza un sistema di controllo principale.

• Quando è economicamente vantaggioso l’impiego di un servoconvertitore intelligente?

  I servoazionamenti intelligenti offrono nuove opportunità per aumentare la produttività quando le architetture tradizionali non consentono un ulteriore aumento della velocità della macchina. La produzione aumenta e l'OEE migliora. Dal punto di vista economico, si riscontrano soprattutto due effetti. In primo luogo, è possibile fare a meno di un hardware di controllo separato, poiché le funzioni di Motion Control e del PLC vengono eseguite nel regolatore; a seconda del progetto, fino al PLC di livello superiore. In secondo luogo, i moduli macchina possono essere prodotti indipendentemente l'uno dall'altro e messi in funzione in anticipo. I moduli macchina messi in funzione in anticipo riducono notevolmente i tempi di messa in servizio dell'intero impianto presso l'utente.

• Le funzioni di controllo del convertitore sono soggette a licenza o sono integrate nell'hardware?

  Il fatto che le funzioni di controllo nel convertitore siano soggette a licenza o siano integrate nell'hardware dipende dalla piattaforma. La versione Basic senza licenza del b maXX softdrivePLC funziona come parte del firmware ed è integrata di serie nel firmware stesso. La versione Extended, opzionale e quindi soggetta a licenza, viene implementata con i moduli software preconfigurati da Baumüller oppure programmata dal costruttore della macchina. Entrambe le varianti possono essere utilizzate direttamente tramite lo strumento di configurazione ProDrive. A seconda della versione, le possibilità spaziano dagli operatori logici, alle scalature e ai semplici compiti di regolazione, fino alle applicazioni di analisi e Motion Control. Il b maXX drivePLC, con la sua potenza di calcolo potenziata e le sue capacità di comunicazione, è integrato come hardware aggiuntivo nel servoazionamento.

• Con quale strumento viene programmato il sistema di controllo integrato nell’azionamento?

  I sistemi di controllo integrati nell'azionamento b maXX softdrivePLC e b maXX drivePLC sono programmabili secondo la norma IEC 61131-3. Il softdrivePLC integrato nel firmware viene programmato tramite lo strumento di configurazione ProDrive. Per le applicazioni caratterizzate da maggiore complessità e connettività, che richiedono l’impiego di drivePLC basati su hardware, la realizzazione avviene tramite l’Engineering Framework ProMaster con l’ambiente di programmazione ProPROG. In esso sono presenti strumenti come, ad esempio, l’editor di camme a disco ProCAM. Alla base di queste e altre funzionalità vi è l'ambiente di esecuzione IEC-61131-3 sviluppato internamente, basato su Linux e dotato di estensioni in tempo reale. Molte applicazioni possono essere realizzate senza ricorrere alla programmazione: Baumüller mette a disposizione moduli software preconfigurati, come ad esempio moduli macchina già pronti quali la servopompa o il crosscutter (tagliatrice trasversale).

• Come si sincronizzano più assi se non è presente un sistema di controllo di livello superiore che funzioni in sincronia?

  Il b maXX drivePLC sincronizza più assi senza un sistema di controllo di livello superiore, comandando altri servoconvertitori in qualità di master EtherCAT. In questo modo è possibile alleggerire il carico del PLC centrale, ridurne le dimensioni o, in casi opportuni, farne addirittura a meno. Il b maXX drivePLC può essere utilizzato sia come dispositivo secondario (“Sub Device”) che come dispositivo principale (“Main Device”). Ciò rende possibili concetti di controllo ibridi con cluster composti da più sottomoduli. Con il modello b maXX softdrivePLC, la comunicazione tramite bus di campo tra due assi non è necessaria. Con il b maXX softdrivePLC è possibile implementare facilmente le funzionalità master-slave. Nel caso degli assi doppi, è possibile accedere ai parametri da un asse all'altro.

• Quali bus di campo sono supportati dai servoconvertitori intelligenti?

  I servoconvertitori b maXX supportano tutti i principali sistemi di bus di campo, tra cui EtherCAT, ProfiNet, Powerlink, Varan, CANopen, EtherNet/IP e Modbus TCP. Il b maXX drivePLC supporta inoltre i protocolli di comunicazione OPC UA e MQTT e, oltre alle interfacce RS484 e CAN, mette a disposizione anche un'interfaccia Ethernet da 1 Gigabit.

• Come posso accedere ai dati diagnostici e di processo provenienti dall'azionamento?

  Il drivePLC non comunica con il servoazionamento tramite il bus di campo, bensì tramite un'interfaccia interna. Ciò consente di accedere in tempo reale rigido a parametri di azionamento quali tensione, corrente, potenza, coppia, velocità o posizione. Il drivePLC mette a disposizione questi dati diagnostici e di processo ai sistemi propri ed esterni tramite un'interfaccia server OPC. Inoltre, il drivePLC dispone di ingressi analogici ad alta velocità con un tempo di scansione minimo di 1 µs. A questi ingressi è possibile collegare direttamente sensori esterni senza bisogno di hardware aggiuntivo. L'elaborazione dei dati avviene tramite i moduli del toolkit SmartValue direttamente nel sistema di azionamento.

• In che modo vengono utilizzati i dati dell’azionamento nelle applicazioni di intelligenza artificiale?

  I dati dell’azionamento provenienti dai servoconvertitori intelligenti possono essere pre-elaborati sull'azionamento stesso e condivisi direttamente con l'IA nel cloud tramite le interfacce disponibili, come Ethernet, e i protocolli standard integrati, quali OPC UA e MQTT. Questa trasmissione dei dati avviene più rapidamente rispetto alla classica comunicazione tramite bus di campo. La trasmissione veloce consente di realizzare complesse applicazioni di intelligenza artificiale per l’auto-ottimizzazione dei processi. La base è costituita dai valori di misura già presenti nel sistema di azionamento. A tal fine non sono necessari sensori aggiuntivi. Il modulo Smart Condition Monitoring esegue l'analisi delle vibrazioni direttamente nell'azionamento e rileva l'usura del motore prima che si verifichi un arresto. Il modulo Smart Energy Monitoring rileva il consumo energetico dei singoli assi o dell’intera macchina. Il servoazionamento funge da hub di dati. Se vengono collegati sensori aggiuntivi, il servoazionamento funge anche da hub di sensori.

• È possibile implementare funzioni di sicurezza come STO e SS1 direttamente nell'azionamento?

  Sì, le funzioni di sicurezza come STO e SS1 possono essere implementate direttamente nell'azionamento, in modo scalabile, da un semplice spegnimento fino a funzioni avanzate. Nel modello b maXX 5000, le funzioni di sicurezza sono gestite da tre moduli innestabili. A seconda del modulo, le funzioni di sicurezza vanno da STO (disinserzione sicura della coppia) a SP (posizione sicura). I moduli possono essere comandati tramite ingressi sicuri o tramite EtherCAT-FSoE. Anche la famiglia b maXX 6000 offre varianti di sicurezza scalabili, che non sono più realizzate sotto forma di moduli, bensì integrate in modo fisso. La famiglia b maXX 6000 reagisce in 1 ms agli eventi rilevanti per la sicurezza ed è in grado di trasmettere la posizione sicura al controllo di sicurezza. Gli encoder digitali della famiglia b maXX 6000 possono essere utilizzati come encoder di sicurezza. Anche in questo caso, il comando degli azionamenti avviene tramite I/O sicuri; esistono inoltre varianti che possono essere comandate anche tramite EtherCAT-FSoE. Le soluzioni di sicurezza sono conformi alla norma EN ISO 13849-1 fino al livello di prestazione “e” e alla norma EN IEC 62061 fino al SIL 3. La parametrizzazione avviene tramite ProSafePara secondo la norma IEC 61508, uno strumento autonomo che è tuttavia integrato anche in ProMaster.

• È possibile dotare le macchine esistenti di azionamenti intelligenti?

  Sì, i servoconvertitori intelligenti possono essere integrati come sottomoduli nelle architetture esistenti senza apportare modifiche significative alla topologia. Anche il ricambio generazionale all’interno della famiglia b maXX non presenta particolari problemi. Il firmware della serie b maXX 6000 è pienamente compatibile con la serie precedente b maXX 5000. È possibile trasferire i record di parametri. Le funzioni Drive-based e i progetti softdrivePLC possono continuare a essere utilizzati senza modifiche. Solo la configurazione dell'FSoE richiede un minimo sforzo di adattamento.

• Quali misure di sicurezza informatica sono necessarie?

  I servoconvertitori intelligenti Baumüller sono conformi alle norme CRA. In un ecosistema IT conforme alle norme CRA non sono quindi necessarie misure aggiuntive.