10NOVEMBRE

2019

SISTEMI ROBOTIZZATIMOTION CONTROL PER SISTEMI ROBOT

TECNOLOGIAEVOLUZIONE DELLA SPEECH TECHNOLOGY

ACQUISIZIONE DATIINTERFACCIAMENTO DEI SISTEMI DI VISIONE

ISSN 0393•3911 - Mensile - Anno LI

www.automazionenews.it

CONTIENESPECIALEROBOTICA

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TwinCAT consente di

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LA PRECISIONE NEL CONTROLLO DEL MOVIMENTO RAPPRESENTA UN FATTORE CHIAVE CHE INFLUISCE IN MODO IMPORTANTE SULLE PRESTAZIONI DELLA MACCHINA NEL MONDO DELL’AUTOMAZIONE. LO SA BENE BECKHOFF CHE DAL 1980 È PUNTO DI RIFERIMENTO CON LA SUA TECNOLOGIA DI AUTOMAZIONE PC-BASED.

Motion: l’artefice è TwinCATA cura della redazione

l controllo basato su PC di Beckhoff è una piattaforma di automazione completa per la gestione di applicazioni altamente effi-cienti e personalizzabili. Con la sua apertura e flessibilità, il controllo basato su PC aiuta gli utenti a ottenere notevoli vantaggi competitivi in termi-ni di tecnologia. Il “sistema fabbrica” trae così il massi-mo beneficio dalle tecnologie di automazione, rendendo sempre più flessibili, efficienti e intelligenti i sistemi pro-duttivi. Il controllo PC-based è adatto per gestire e moni-torare l’intera catena di processo, dalle singole macchine a linee di produzione complete: un’automazione univer-sale grazie ai PC industriali, come piattaforma hardware centralizzata, TwinCAT come software di automazione ed EtherCAT come sistema di comunicazione standard. Le prestazioni in costante aumento dei dispositivi di elabo-razione avanzata e l’architettura di controllo aperta, mo-dulare e basata su PC soddisfano tutti i requisiti in termi-ni di funzionalità e connettività, a partire da sistemi ope-rativi standard come Microsoft.La disponibilità di un’infrastruttura ‘hardware open’, ca-pace di integrare servizi di comunicazione basati su stan-

dard, è sì molto importante, ma non va di-menticato il ruolo chiave del software, che rappresenta la vera intelligenza del siste-ma di controllo e a cui sono legate gran

parte delle prestazioni. PLC, CNC, controllo robot, motion, safety, condition e power monitoring. E ancora acquisi-zione dati, analytics, comunicazione veloce, IoT, Cloud, HMI. Il sistema Beckhoff offre davvero tutto quanto ser-ve per sviluppare applicazioni di automazione complete.TwinCAT è l’artefice che consente di trasformare il PC in una piattaforma di controllo ad alte prestazioni. Avvalendo-si dello standard di programmazione IEC 61131- 3, Twin-CAT, giunto alla versione 3.1, permette di configurare il PC come controllore PLC deterministico e multitasking. Sono infatti disponibili un ampio insieme di funzionalità di tipo NC (controllo numerico), che consentono di implemen-tare applicazioni anche molto sofisticate di motion control mediante l’impiego di motori brushless, stepper, lineari e asincroni. Dal lato della comunicazione, essendo stato progettato per garantire la massima apertura e interope-rabilità, TwinCAT integra tutte le funzioni per la gestione,

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in modalità sia master che slave, di tutti i principali bus di campo diffusi in ambito industriale, ponendo particolare attenzione allo standard Ethernet che, con EtherCAT, tro-va la sua naturale collocazione in tutte quelle applicazio-ni che necessitano di combinare le caratteristiche di ro-bustezza e affidabilità tipiche del controllo industriale con quelle standard dell’architettura PC.Le potenzialità di TwinCAT vanno ovviamente ben al di là di quello che è il mondo delle macchine automatiche e della robotica. L’architettura aperta e le funzioni disponi-bili sono infatti la base ideale per lo sviluppo di applicazio-ni CNC tipiche delle macchine utensili. L’integrazione in Visual Studio offre un ambiente di engineering completo, dove lo sviluppatore può implementare o sostituire speci-fici componenti del CNC con segmenti di codice propri in C/C++, così come avvalersi di Matlab/Simulink per espri-mere algoritmi complessi in modo intuitivo. Particolarmente interessante è anche la funzione di Con-dition Monitoring, che TwinCAT 3 rende disponibile in-tegrata nel sistema di controllo. Le misure di vibrazione, raccolte dai terminali distribuiti nelle varie isole I/O a bor-do macchina, vengono analizzate dalla libreria di Condi-tion Monitoring. È così possibile implementare strategie di manutenzione predittiva, che consente di intervenire ancor prima che si verifichi un guasto, aumentando la di-sponibilità e l’efficienza delle macchine. Naturalmente in ottica di Industria 4.0 Beckhoff ha indirizzato i suoi sforzi allargando il pacchetto TwinCAT 3 con ulteriori moduli e librerie come TwinCAT IoT, che supporta tutti i protocol-li più diffusi per implementare la comunicazione cloud (per esempio mediante Mqtt, Amqp e OPC UA) e il push di messaggi verso dispositivi smart, nonché TwinCAT 3 Analytics per monitorare centralmente i dati di proces-so provenienti da più linee di produzione e/o macchine, un ausilio molto utile per esempio per implementate at-tività di manutenzione predittiva e infine TwinCAT 3 IoT Communicator con il quale è possibile effettuare il mo-nitoraggio e la supervisione remota da dispositivi mobili, come smartphone e tablet.

I “muscoli” del sistemaLa soluzione Motion di Beckhoff è in costante sviluppo: insieme alle soluzioni Motion Control offerte dal software di automazione TwinCAT, la tecnologia Drive di Beckhoff rappresenta un sistema di azionamento completo e avan-zato, dagli azionamenti ai motori con tecnologia One Ca-ble, fino a sistemi di trasporto meccatronici come XTS – eXtended Transport System.La tecnologia di controllo basata su PC di Beckhoff si adat-ta perfettamente a compiti di posizionamento degli assi, sia ad uno che più assi, con requisiti altamente dinamici e performanti. Beckhoff propone diversi moduli software a seconda dalle applicazioni e dei livelli di Motion Control, una sorta di matrioska in cui il livello più alto include gli al-tri. La proposta dei motori made in Beckhoff permette di rispondere con grande flessibilità ad ogni singola esigen-za di customizzazione. Tra le più importanti innovazioni in casa Beckhoff troviamo la famiglia di motori AMP8000: il sistema integra il servoazionamento distribuito direttamen-te nel servomotore in un design ultra-compatto. Spostan-do l’elettronica di potenza direttamente nella macchina, il quadro elettrico si riduce ad un solo modulo in grado di alimentare più servoazionamenti attraverso un solo cavo e un modulo di distribuzione. Ne risulta un risparmio si-gnificativo in termini di costi, materiale, spazi, operazio-

Con XTS – eXtended Transport System, Beckhoff ha aperto le porte verso architetture di motion che hanno rivoluzionato il concetto di movimento.

Massima flessibilità di trasporto con XTS Track Management per macchine e linee di produzione.

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ni di montaggio e una drastica riduzione delle problema-tiche di circolazione dell’aria legate allo smaltimento del calore. Tramite EtherCAT P, che fornisce alimentazione e potenza in un unico cavo, tale modulo può controllare fi-no a 5 servoazionamenti. Con EtherCAT P, Beckhoff ha integrato la comunicazione EtherCAT ultrarapida e l’ali-mentazione in un unico cavo Ethernet standard, fornen-do ampi orizzonti applicativi, essendo in grado di traspor-tare correnti anche elevate. L’attenzione di Beckhoff dunque è volta verso l’architettu-ra di comunicazione, il cui intento è rimuovere quasi com-pletamente il quadro elettrico della macchina, senza ov-viamente trascurare elementi di diagnostica e stato della macchina. Con l’introduzione di XTS – eXtended Transport System, Beckhoff ha aperto le porte verso architetture di motion che hanno rivoluzionato il concetto di movimento e di integrazione a bordo macchina. La base vincente di XTS è il ‘sistema’ Beckhoff: un motore lineare modulare, uno o più mover (carrelli), una guida meccanica configu-rabile, un controllo PC based costituito da TwinCAT e un PC Industriale, una comunicazione efficiente e standard con EtherCAT e la completa apertura verso i vari livelli di fabbrica anche attraverso il mondo web (comunicazione

e servizi). Il concetto su cui si fonda XTS è semplice, ma dirompente: la possibilità di pilotare ‘n’ carrelli in maniera indipendente su uno stesso tracciato, ciascuno con una propria legge di moto, velocità e rampe di accelerazione e decelerazione autonome, in moto accoppiato, sincroniz-zato con altri carrelli o in posizione assoluta.A completamento della proposta, gioca ancora un ruolo centrale il modulo TwinCAT dedicato alla visione. Produ-zione meccanica, assemblaggio elettronico, food & be-verage e farmaceutica, nonché il mantenimento di eleva-ti standard qualitativi, la riduzione al minimo degli scar-ti e l’ottimizzazione di alcune fasi della produzione sono obiettivi che spesso necessitano di un sistema di elabo-razione delle immagini. La perfetta integrazione offerta da TwinCAT fa sì che il sincronismo tra le immagini acquisite e l’attuazione degli organi di motion possa essere gestito in modo deterministico con tempi di ciclo che, sull’intera lunghezza dell’anello di regolazione, si attestano sull’or-dine del centinaio di microsecondi. Queste caratteristi-che rendono la soluzione TwinCAT Vision e XTS il primo sistema di azionamento lineare integrato con tecnologia di visione capace di offrire tutti i vantaggi tipici dei model-li Industry 4.0. �

AMP8000: il sistema integra il servoazionamento distribuito direttamente nel servomotore in un design ultra-compatto.