Pagina 90 - SPS Italia 2013
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APRILE 2013
Phoenix Contact
Phoenix Contact S.p.A.
Via Bellini, 39/41
20095 Cusano Milanino (MI)
Tel. +39 02 660591
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Speciale
SPS
L’EFFICIENZA PARTE DAL CONTROLLO DEI CONSUMI
Innovationsallianz Green Carbody Technologies è un progetto
di ricerca al quale partecipano oltre 60 allestitori e fornitori
dell’industria automobilistica, sotto il coordinamento di
Volkswagen AG e dell’istituto ‘Chemnitzer Fraunhofer-Institut
für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik’. Con un forte
impegno comune e con il coinvolgimento di tutti i membri
della catena di processo si tenta di rispondere alla seguente
domanda: come si può realizzare una linea di produzione per
carrozzerie orientata ai costi e alle prestazioni e, nello stesso,
tempo ridurre del 50% il fabbisogno energetico e di risorse?
SFRUTTAMENTO ENERGETICO IN UN IMPIANTO
DI PRODUZIONE
Il progetto Innovationsallianz Green Carbody Technologies
ha come obiettivo lo sviluppo di soluzioni automatizzate per
l’attivazione di stati operativi orientati al fabbisogno reale,
per impianti e relativi componenti. La base per lo sviluppo
di un sistema di gestione dell’energia è la modellazione del
fabbisogno di risorse in funzione della tecnica di produzione
utilizzata in varie condizioni operative, così da simulare
e quindi prevedere il comportamento dell’impianto. Lo
sviluppo e la parametrizzazione dei modelli richiedono una
raccolta esaustiva dei valori d’energia necessari nei sistemi
di processo e d’automazione con misuratori e contatori dei
consumi installati nell’impianto. Inoltre, i valori misurati
vanno correlati alle condizioni operative.
LA SFIDA DELLA RACCOLTA DATI
Il progetto di ricerca doveva essere eseguito in un ambiente
industriale il più possibile reale. Pertanto, i partner di progetto
hanno scelto un impianto di produzione per la portiera della
Golf VI nel settore carrozzeria di Volkswagen AG a Wolfsburg:
qui vengono registrati e archiviati i flussi d’energia rilevani
tramite la misurazione dei valori di potenza elettrica, portata,
pressione e temperatura dei sistemi di processo esistenti.
Per creare una base di dati dettagliata e significativa,
tutti i sistemi di processo e d’automazione sono dotati di
contatori. In totale si contano oltre 420 punti di misura
tramite i rilevatori supplementari installati. L’impianto di
produzione per la portiera della Golf VI comprende le funzioni
di processo saldatura laser e saldatura a punti, saldatura
MIG (Metal Insert Gas), incollaggio, tranciatura e piegatura.
Dei robot di movimentazione forniscono alle stazioni di
processo i componenti provenienti dalle stazioni di deposito.
Pertanto tutti i tipici processi di produzione automobilistica
(assemblaggio, montaggio e movimentazione) sono inclusi
nell’impianto e vengono tenuti in considerazione a livello
progettuale. In particolare, i processi di saldatura laser e
saldatura a punti sono processi altamente dinamici, in quanto
le correnti di saldatura aumentano notevolmente per intervalli
di tempo molto brevi. Per ottenere un quadro rappresentativo
del consumo energetico anche in tali condizioni di processo
relativamente brevi, tutti i dati di questi punti di misura
dovrebbero essere registrati e memorizzati a distanza di dieci
millisecondi. Questo impone particolari requisiti in termini di
sistema di misurazione e topologia da realizzare, architetture
di comunicazione e potenza dell’hardware utilizzato.
Per la raccolta dati, i rilevatori dei mezzi di misurazione,
i contatori volumetrici e i sensori di pressione per l’aria
compressa, gli amperometri e i rilevatori di temperatura per
l’acqua di raffreddamento nonché i contatori per l’energia
elettrica, sono stati collegati a stazioni Interbus decentrate
(box di misurazione) tramite specifiche interfacce. Dato che
la struttura della stazione e la lunghezza della linea sono noti,
il sistema Interbus permette di calcolare il tempo di ciclo
del bus. Questa è la premessa per leggere i dati attuali dei
sensori mediante la pianificazione di una topologia specifica,
dati che Interbus può fornire a distanza di 6 millisecondi. In
totale sono stati installati 29 box di misurazione, collegati
ai Remote Field Controller (RFC) di Phoenix Contact. Per
soddisfare i requisiti temporali, cinque di questi controllori
fungono anche da database manager, assegnando ai dati
misurati un timbro temporale e scrivendoli direttamente via
Ehernet in un database Microsoft SQL. Contemporaneamente
alla registrazione dei valori di misura, occorre determinare
le condizioni operative dell’impianto e lo stato delle
funzioni di processo attuali. Per questo i sistemi di controllo
dell’impianto sono collegati a un RFC. I partner di progetto
non potevano infatti modifi care il programma di controllo
dell’impianto, quindi le informazioni di processo dei sistemi
di controllo vengono solo recepite, contrassegnate con
un timbro temporale e archiviate nel database Microsoft
SQL. Per ottenere una sintesi del fabbisogno d’energia e di
risorse riferito alle condizioni di processo, vengono messi
in correlazione i valori misurati nella successiva analisi
utilizzando i timbri temporali con i segnali di processo.
CONCLUSIONE
Obiettivo del progetto di Innovationsallianz è poter, in
un prossimo futuro, integrare le conoscenze acquisite
come ampliamento funzionale del sistema d’automazione
esistente. La premessa fondamentale è lo sviluppo di
soluzioni di validità generale, trasferibili e rappresentabili in
scala, per semplificare il sistema nonostante l’aumento della
complessità e ridurre così i costi di progettazione.
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MESSAGGIO PROMOZIONALE
