Aprendo il documento Technical Report ISO/TR 22165, che tratta dei miglioramenti in termini di efficienza energetica per gli impianti pneumatici, e scorrendone l'introduzione, troviamo questa frase: "Solo se la macchina è adattata in modo ottimale alle esigenze, il concetto energetico sviluppato per essa può funzionare."
Cosa significa adattarla in modo ottimale? Al di là di una progettazione volta a creare coerenza tra produttività e consumi, cosa di per sé non scontata, possiamo individuare tre ulteriori direttrici per rispondere a questa domanda.
Prima di tutto il concetto di digitalizzazione, ovvero la raccolta dati nel tempo per analizzare il comportamento della singola macchina e compararlo con macchinari simili. Oggi se ne parla molto, anzi moltissimo, ma lo stato attuale del parco macchine è ancora lontano dalla piena digitalizzazione.
In secondo luogo, un'altra direzione è la Condition Based Maintenance (CBM), ciò che aiuta l'efficienza funzionale. Solo registrando le condizioni ottimali di funzionamento di un macchinario, anche dal punto di vista pneumatico, stabiliamo una sorta di "impronta digitale" della macchina e potremo rilevare prontamente le derive.
Terzo e ultimo aspetto, il macchinario deve svolgere la sua funzione in maniera sostenibile ed energeticamente efficiente, consumando solo lo stretto necessario e quando richiesto.
Analizziamo ora come il sistema SMC denominato Air Management System (AMS) risponde a questa istanze.
Il sistema AMS in una sua tipica configurazione
Dal punto di vista dei primi due aspetti, digitalizzazione e CBM, il sistema raccoglie informazioni relative a pressione, temperatura, flusso istantaneo, consumo, fermate del macchinario,deriva delle perdite d'aria e trasmette il tutto al computer di stabilimento predisposto alla raccolta e analisi dei dati. L'invio avviene mediante protocollo Ethernet-IP; protocollo Profinet; oppure, in affiancamento a queste due opzioni, tramite protocollo aperto OPC-UA. Il cuore del sistema, denominato Hub, va connesso via cavo Ethernet e può fare da collettore per altri dieci Hub. Il display del dispositivo permette già di visualizzare in tempo reale alcuni parametri fondamentali. Ogni Hub incorpora una porta IO-Link supplementare per la connessione di un ulteriore dispositivo che disponga di questo protocollo di comunicazione, per soddisfare specifiche necessità dell'utilizzatore.
Il display dell'Hub. Si possono vedere i parametri mostrati in continuo: Pressione, Portata d'aria istantanea, quantità d'aria consumata, temperatura del fluido
Per quanto riguarda invece la part di risparmio energetico, con conseguente riduzione di CO2 emesso, il sistema è in grado di riconoscere, in base alla personalizzazione dei parametri da parte dell'utilizzatore, che la macchina si è fermata per un qualsivoglia evento inatteso. Dopo un tempo stabilito dell'ingegneria di processo, l'AMS pone in standby il macchinario, riducendo la pressione a un valore impostato, e permettendo così un risparmio di energia. Bisogna ricordare come esista una diretta correlazione tra livello di pressione e valore di consumo. Trascorso un ulteriore tempo, anch'esso impostabile, il sistema può isolare completamente il macchinario fino al successivo riavvio.
Cosa rende agile il sistema AMS? La possibilità di programmare il sistema direttamente via funzione Web Server; collegandosi al dispositivo con un notebook sarà possibile programmare la soglia e il delay con cui mandare il macchinario in standby e poi, eventualmente, isolarlo del tutto dalla rete pneumatica.
Pagina di programmazione tramite funzione Web server. Notare come si tratti di semplici parametri operativi da inserire nei campi predefiniti
Questa modalità rende davvero semplice per un gestore di produzione personalizzare il funzionamento del macchinario e abbattere i consumi. La programmazione dei parametri fondamentali del dispositivo può essere fatta agevolmente anche dal tastierino presente sul prodotto, per cui il responsabile di produzione è sempre in grado di variare le impostazioni in modo semplice. Programmando l'AMS con questa metodologia non è necessario modificare il programma PLC della macchina, addirittura una macchina con logica a relè potrebbe essere resa "smart" dal punto di vista dei consumi e della sostenibilità.
Grafico di funzionamento. I valori numerici sono a titolo di esempio
Dal punto di vista dell'installazione, il sistema va posto in inglresso al macchinario o all'applicazione che si intende controllare. Un ultimo aspetto interessante, sopra accenato, specialmente presso un sito produttivo con parco macchine esistente, è la disponibilità dell'unità dotata di intelligenza in due versioni: Hub "base" o Hub "remote". Il base va collegato al computer di supervisione tramite un cavo Ethercat, ma lo stesso Hub base può raccogliere i segnali di dieci moduli Hub remote via connessione wireless, con un raggio di azione fino a 100 metri. Le informazioni di 11 macchine - o addirittura 22 se si sfrutta la porta IO-Link supplementare - possono essere raccolte da una solo punto fisico di collegamento, con notevoli vantaggi in termini di facilità di installazione e costi di stesura rete.
I sistemi base e remote sono attualmente disponibili in versione: Ethernet-IP/OPC-UA oppure Profinet/OPC-UA; il protocollo EtherCAT è previsto come prossimo rilascio. La connessione dei dispositivi unicamente via cavo è un'opzione disponibile.
Infine, il sistema è totalmente aperto e si interfaccia con qualsiasi software di gestione energetica presente sul mercato. In questo modo, fare un aggiornamento tecnologico e personalizzato di macchine esistenti diventa semplice ed economico.
Ricapitolando, e tornando alla domanda iniziale: adattare una macchina in modo ottimale alle esigenze significa progettarla la meglio, quindi dotarla di sistemi moderni che permettono di monitorarla, rilevare i potenziali problemi in anticipo e farla consumare il meno possibile.
Con il sistema AMS concretizzare questi obiettivi è davvero alla portata di tutti.
di Danilo Giordana, Energy Efficiency Project Manager, SMC Italia
