01 Set Industria 4.0 e comunicazione
L’Industria 4.0, o Quarta Rivoluzione Industriale, è il concetto di interconnettività e comunicazione tra dispositivi e macchinari industriali. La connettività tra macchinari pesanti e dispositivi di controllo come un PC è sempre più necessaria, per trasferire e analizzare dati operativi. La comunicazione è necessaria anche per l’automazione di processi, che aumenta la produttività in un impianto manifatturiero. Ci sono diversi modi di innovare e puntare ad una fabbrica intelligente per l’Industria 4.0, e la comunicazione tra dispositivi è fondamentale per ciascuno di questi. Le attrezzature industriali non hanno bisogno di velocità di trasmissione elevate, ma puntano invece su affidabilità e costanza, usando robusti protocolli di comunicazione seriale. RS485 è un ottimo esempio.
Incentivi e fondi
Molti paesi stanno incentivando l’Industria 4.0, per aiutare la crescita delle imprese e l’installazione di tecnologie di comunicazione, anche per combattere la crisi economica. I costi di progettazione di schede elettroniche e convertitori può essere completamente o parzialmente coperta da incentivi statali. Questi fondi possono includere spese di progettazione di hardware e firmware custom, ma anche il costo dei prodotti stessi. Il fondo Next Generation EU, più conosciuto in Italia come PNRR, garantisce fondi per l’innovazione di imprese manifatturiere e per la loro crescita organica.
Gli incentivi statali possono essere una buona opportunità di rientrare in minor tempo negli investimenti per l’innovazione. Ricerca e innovazione sono spesso le forze trainanti di un’azienda competitiva e di successo. Investimenti strutturali come questo sono prezioni, in quanto potenziano gli impianti esistenti senza il bisogno di comprare nuovi macchinari molto costosi. L’implementazione di un sistema di comunicazione in un ambiente industriale porta diversi vantaggi, anche senza incentivi per l’Industria 4.0.
Vantaggi
I benefici dipendono molto dallo scenario e dall’applicazione specifica, ma la trasformazione digitale punta a realizzare alcuni punti chiave. La raccolta dati è un trend sempre più comune, poiché può essere estremamente utile in una fabbrica. Può aiutare a riconoscere e modellizzare alcuni guasti per prevedere controlli e manutenzioni, minimizzando quindi i disservizi. Il monitoraggio di sensori è complementare alla raccolta dati, poiché permette di controllare in tempo reale i parametri vitali dei macchinari. La raccolta dati può essere uno strumento potente anche, ad esempio, per automatizzare le ispezioni in caso di improvvise variazioni di produttività. Tutte queste funzionalità richiedono una comunicazione tra macchinari e dispositivi intelligenti, come computer o robusti PLC, più adatti all’ambiente industriale.
Un dispositivo potente è un ottimo modo per centralizzare la gestione di diversi macchinari, ad esempio acquisire dati di telemetria o per bilanciamento del carico. L’uso di dispositivi programmabili come PC e PLC può essere economico da implementare, ma soprattutto altamente personalizzabile. Infatti la gestione avviene parallelamente ai macchinari industriali già presenti, che possono essere molto costosi. La comunicazione Machine to Machine (M2M) è un altro metodo per raggiungere gli obiettivi dell’Industria 4.0, ma richiede che le macchine siano predisposte per queste funzionalità.
Gestione e monitoraggio di equipaggiamenti industriali sono adottati anche per ridurre il consumo energetico, conoscendo esattamente quando i macchinari sono effettivamente utilizzati. I risparmi energetici giocano un ruolo importante nelle fabbriche moderne, principalmente per due ragioni: ridurre l’impatto ambientale e fare i conti con gli aumenti del costo dell’energia.
Un PLC è una soluzione robusta e affidabile per il controllo e la gestione di macchinari industriali
Tecnologie correlate
Molte tecnologie possono aiutare la transizione verso una rivoluzione digitale, ad esempio automazione e robotica, analisi big data, comunicazione e interconnessione. Queste tecnologie sono profondamente correlate, in quanto la loro utilità è molto incrementata dalle altre. Automatizzare le operazioni può incrementare di molto la produttività di processi industriali, ed è quindi il fulcro dell’Industria 4.0. Per sapere quando e come agire su uno specifico processo produttivo, è importante analizzarlo con più dati possibile. Tecniche di big data e machine learning sono le più adatte a questo compito, e possono aiutare a prevedere possibili guasti o debolezze. Internet of Things (IoT) è un concetto innovativo supportato dalle tecnologie sopracitate, e descrive i metodi di connessione e scambio dati in un gruppo di dispositivi connessi in rete.
La connessione può avvenire via WiFi o Ethernet, ma anche tramite un bus seriale, come un robusto bus RS485 o una connessione RS422.
Soluzioni
RS485 è uno standard di comunicazione seriale, ampiamente usato nell’industria e nella building automation, per l’alta tolleranza al rumore e l’efficacia su lunghe distanze. Ad ogni modo, spesso i macchinari industriali non comunicano nativamente con un bus RS485, è quindi necessario un convertitore seriale. I macchinari, specialmente i più datati, comunicano tramite RS232, cioè un altro standard seriale, che però è più lento, ha un range minore, e ha una limitata immunità al rumore. È buona norma evitare standard obsolescenti come RS232 per comunicazione su lunghe distanze in ambienti disturbati, e usare invece RS485. Una possibile soluzione è l’utilizzo di convertitori RS232-RS485 da barra DIN come PRM/1 o PRMP/1, oppure con connettore DB9 come RMC/9R, che può essere collegato direttamente alla macchina.
Un altro vantaggio di usare convertitori seriali industriali è la possibilità di isolamento elettrico. Alcune volte è necessario, ma è sempre raccomandato per la protezione di dispositivi e macchinari da sovratensioni. Per ottenere il massimo isolamento da sbalzi di tensione e interferenze elettromagnetiche, la fibra ottica è la soluzione complessivamente migliore. Convertitori ottici come CRM/1S e CMP/1S sono consigliati per la comunicazione in fibra ottica in ambienti industriali, e sono adatti per montaggio su barra DIN. Convertitori isolati più compatti, con connettore DB9, sono ad esempio IMC/9R e DFP/9S, e possono essere connessi direttamente all’attrezzatura o al PC.
Possiamo anche progettare schede elettroniche custom per automazione industriale e comunicazione per l’Industria 4.0 o altri ambiti. Potete contattarci per informazioni o consulenze tecniche riguardo convertitori seriali o comunicazione industriale.