Sensori e attuatori: come ridurre complessità e tempi di installazione

Progettare una macchina significa trovare il giusto equilibrio tra prestazioni e semplicità. Sensori e attuatori rendono l’impianto più intelligente, preciso e reattivo, ma ogni nuovo dispositivo aggiunge segnali, alimentazione e connessioni da gestire.

Senza un’architettura ben organizzata, il cablaggio può trasformarsi rapidamente in un intreccio di cavi, morsettiere e quadri elettrici sempre più ingombranti.

Come organizzare, quindi, il livello di campo senza appesantire l’architettura della macchina?

In questa news vedremo come i moduli I/O decentralizzati e i moduli bus di campo possono rendere l’installazione più rapida e ordinata, facilitando allo stesso tempo la diagnostica e gli interventi di manutenzione.

Sensori e attuatori più vicini al processo: perché i sistemi I/O sono centrali nelle macchine moderne

Sensori e attuatori sono il punto di contatto tra la macchina e il processo: i primi rilevano ciò che accade sul campo, mentre i secondi trasformano i comandi del controllore in azioni fisiche.

Il loro reale potenziale, però, si esprime soltanto quando il sistema che li collega al PLC viene progettato con la stessa attenzione dedicata ai singoli dispositivi.

Nelle architetture centralizzate, i moduli I/O sono concentrati all’interno del quadro elettrico e richiedono lunghi percorsi di cablaggio tra il campo e l’armadio. Ogni sensore e attuatore deve essere collegato individualmente, con conseguenze dirette sulle quantità di cavo, sugli ingombri, sui tempi di installazione e sulla complessità degli interventi di manutenzione.

Man mano che aumenta il numero di ingressi e uscite da gestire, questa configurazione può diventare meno efficiente e più difficile da mantenere.

Per questo motivo, il consiglio per i costruttori di macchine è di orientarsi  preferibilmente verso architetture in cui i sistemi I/O industriali vengono posizionati il più vicino possibile a sensori e attuatori, direttamente a bordo macchina. Un cambio di prospettiva che non riguarda soltanto il cablaggio, ma l’intero approccio alla progettazione dell’impianto.

Moduli I/O decentralizzati e bus di campo: come semplificare il cablaggio della macchina

Al centro di questa trasformazione ci sono i moduli I/O decentralizzati con interfaccia bus di campo.

Invece di far convergere ogni singolo collegamento verso il quadro elettrico, i segnali di sensori e attuatori vengono raccolti localmente da moduli installati sulla macchina. Da qui, le informazioni vengono trasmesse al PLC attraverso la rete industriale, utilizzando protocolli come PROFINET, EtherNet/IP o EtherCAT.

Il risultato è un cablaggio più snello e leggibile: si riducono i cavi lunghi, le giunzioni e i potenziali punti di guasto. La macchina può inoltre essere suddivisa in unità funzionali più facili da assemblare, collaudare e integrare nell’impianto finale.

I moduli bus di campo disponibili con funzionalità IO-Link permettono anche di collegare dispositivi intelligenti, acquisendo non soltanto i dati di processo, ma anche parametri e informazioni diagnostiche.

Attraverso appositi moduli I/O IO-Link , una singola porta master può inoltre raccogliere i segnali di più sensori e attuatori digitali, riducendo ulteriormente il numero di collegamenti necessari.

Non è un caso che IO-Link, standard internazionale per la comunicazione punto-punto con sensori e attuatori, sia diventato un elemento centrale nell’evoluzione delle architetture di automazione.

Installazione decentralizzata: meno cavi, più ordine e diagnosi più rapida dei problemi

I vantaggi di un’installazione decentralizzata si manifestano durante tutto il ciclo di vita della macchina.

In fase di progettazione, la riduzione delle tratte di cablaggio semplifica l’organizzazione dell’impianto e limita gli ingombri nel quadro elettrico. Durante il montaggio, i moduli I/O decentralizzati, i connettori codificati e i cavi preassemblati secondo standard internazionali velocizzano le attività e riducono la possibilità di commettere errori.

La suddivisione della macchina in moduli funzionali permette inoltre di testare le singole sezioni prima dell’assemblaggio finale, facilitando la messa in servizio e rendendo più gestibili eventuali modifiche o ampliamenti.

È però sul fronte della diagnostica che i benefici dell’installazione decentralizzata diventano particolarmente evidenti.

Con i sistemi I/O industriali distribuiti a bordo macchina, ogni modulo rappresenta un punto di controllo vicino al processo. Cortocircuiti, sovraccarichi, interruzioni o anomalie possono essere localizzati fino alla porta interessata, senza dover controllare un intero fascio di cavi fino al quadro elettrico.

La manutenzione diventa così più rapida e mirata. I dati trasmessi dai dispositivi possono inoltre essere utilizzati per monitorarne le condizioni operative e impostare interventi preventivi o predittivi, riducendo il rischio di fermi imprevisti.

Le soluzioni Murrelektronik per sistemi I/O decentralizzati

In Murrelektronik progettiamo da decenni sistemi pensati per portare connessioni, alimentazione e funzioni I/O direttamente a bordo macchina.

I moduli master IO-Link IMPACT67 Pro e MVK Pro dispongono di otto porte multifunzione e permettono di gestire direttamente sul campo dispositivi IO-Link e segnali digitali, insieme alla nuova gamma di master e moduli I/O IO-Link pure.IO, progettata per semplificare l’ingresso nelle installazioni decentralizzate.

Diagnostica integrata e configurazione flessibile aiutano a controllare lo stato delle connessioni e ad adattare il sistema alle esigenze dell’applicazione.

A questi si affiancano Cube67, il nostro sistema I/O modulare per architetture distribuite, e gli alimentatori Emparro67, sviluppati per operare fuori quadro anche in ambienti industriali gravosi, e un’ampia gamma di cavi e connettori preassemblati.

Completa l’ecosistema la soluzione Vario-X con la quale è possibile realizzare architetture modulari per la gestione di tutti i componenti di una macchina: azionamenti,  sensori e attuatori vengono collegati in configurazione decentralizzata secondo il principio Plug & Play. L’utilizzo di componenti robusti e cavi preassemblati consente di ridurre lo sforzo richiesto dall’installazione elettrica e di semplificare la realizzazione della macchina.

Dai sensori agli attuatori, costruiamo un’infrastruttura coordinata per ridurre la complessità tra campo e controllo, velocizzare l’installazione e rendere la macchina più semplice da diagnosticare e mantenere.