Il Top delle prestazioni con il minimo dei costi

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ltiLa gamma di macchine automatiche nei moderni settori ingegneristici è enorme. Tuttavia i requisiti richiesti nello sviluppo di una nuova macchina possono spesso essere suddivise in pochi punti: più piccola, più veloce e sempre più precisa, più economica, e anche più sicura.

LTi DRiVES soddisfa tali esigenze, ed il suo nuovo sistema di servodrive SystemOne CM è la proposta più innovativa. Le ultime statistiche mostrano che le macchine automatiche attualmente in produzione richiedono in media sei assi. Se il relativo sistema d’automazione dovesse essere progettato convenzionalmente, con servoazionamenti ad asse singolo, unità di controllo PLC, un controllore di sicurezza, ed un alimentatore per tutte le logiche, sarebbe necessario un notevole spazio nel quadro elettrico della macchina. Le forme dei singoli componenti non si adattano tra loro, e lo spazio sul backplane dell’armadio non viene utilizzato in modo ottimale (vedi figura 1, sinistra). L’insieme di tali componenti non appare omogeneo. Ogni servoazionamento necessita di una protezione di sovracorrente di alimentazione, e per poter condividere i DC-link – al fine di ottimizzare l’efficienza energetica della macchina –  sarebbero anche necessarie induttanze di rete. Un sistema di automazione con un alimentatore centralizzato e servoazionamenti a doppio asse offre vantaggi significativi in termini di compattezza. Infatti è richiesta una unica protezione di sovracorrente di alimentazione e non sono più necessarie le singole induttanze di rete (vedi figura 1, parte centrale). Questa soluzione fornisce un risparmio di spazio del 60 cento. Ma c’è ancora margine di miglioramento:  SystemOne CM è un sistema di automazione centralizzato perfettamente integrato che combina i seguenti componenti: un motion controller/PLC, un controllore di sicurezza, un alimentatore centralizzato per il DC-link, e servoazionamenti multiasse. Inoltre è dotato di tre caratteristiche fondamentali che lo rendono il sistema di automazione più compatto della sua categoria: In primo luogo, l’integrazione del controllore di sicurezza all’interno del motion controller, poi, l’integrazione nell’alimentatore centralizzato del DC-link di un alimentatore switching 24v da 500 W e, infine, l’utilizzo di servoazionamenti a doppio e triplo asse.  Tutto ciò è reso possibile mediante l’applicazione di tecnologie moderne, tra cui gli ASICs nei servoazionamenti, un nuovo design di power stage ed una tecnologia di alimentazione switched mode ad altissima efficienza. L’applicazione di queste nuove tecnologie permette di ridurre l’ingombro richiesto di circa il 40 per cento rispetto ai sistemi convenzionali multiasse, consente inoltre di diminuire il consumo dei materiali e quindi anche i costi di produzione.

Riduzione dei costi

Il taglio dei costi è diventato un tema chiave nel settore della produzione di macchine automatiche, a causa della crescente globalizzazione dei mercati e da una concorrenza sempre più aggressiva. Di conseguenza l’ottimizzazione dei costi è diventato anche uno dei requisiti chiave nelle specifiche costruttive del sistema di automazione SystemOne CM. Il grado di integrazione dell’elettronica è stato migliorato ulteriormente grazie all’utilizzo di un servoazionamento a tre assi estremamente compatto. Quest’ultimo è dotato di tre azionamenti che condividono, in un unico case, l’elettronica di controllo. Tale ottimizzazione di componenti minimizza i costi e costituisce una grande novità sul mercato. Opzionalmente l’alimentatore a 24 Vdc integrato è connesso sia alla rete AC sia al banco di condensatori del DC link; ciò significa che, in caso di mancanza di energia dalla rete AC, viene mantenuta l’alimentazione dell’intero sistema di automazione fino a quando è disponibile energia nel DC-link del sistema, eliminando così – in parecchi casi – la necessità dell’utilizzo di un UPS esterno, e riducendo ulteriormente i costi. SystemOne CM non è solo economico in fase di acquisto, ma anche in seguito in quanto esso consente di abbattere poi i costi per quanto riguarda l’installazione e l’ingegnerizzazione del quadro elettrico. L’installazione è molto meno complessa in primo luogo perché sono necessari pochi componenti, e poi perché questi ultimi possono essere collegati da un semplice sistema di interconnessione integrato. Le fasi di progettazione, configurazione e programmazione dell’intero sistema di automazione sono gestite attraverso il MotionCenter PC tool. Si tratta di un software molto intuitivo che permette di risparmiare tempo prezioso nelle fasi di engineering del sistema. I dati relativi alle funzioni di automazione e alle funzioni di sicurezza  sono memorizzati all’interno del motion controller ed al controllore di sicurezza integrato. Tutti questi dati sono a disposizione dei componenti del sistema dopo l’accensione e per la messa in servizio. Questo rende la configurazione molto semplice perché, per esempio, la scalatura degli encoder e le unità di misura delle distanze sono effettuate solo una volta e contenute centralmente in un Central Data Pool. (vedi figura 2). Questo riduce le potenziali fonti di errore e il tempo di configurazione del sistema.

Aumento della velocità della macchina e della precisione

Una delle caratteristiche principali di una macchina è la sua produttività. Maggiori sono i prodotti processati per unità di tempo, più economica diventa pay-back della macchina. Un’altro dei requisiti fondamentali di una macchina è la precisione. SystemOne CM incorpora un’intera gamma di funzionalità e tecniche di controllo necessarie per aumentare la dinamica e la precisione dei macchinari asserviti. Queste comprendono le funzioni per compensare gli errori sistematici degli encoder ed eventuali imperfezioni meccaniche degli assi; filtri di notch e osservatori di stato per controllare le oscillazioni meccaniche, e una struttura di compensazione delle azioni di feed-forward estremamente sofisticata con tecniche di pico-interpolazione. Per attuare queste funzioni, ogni asse possiede un ASIC ad alte prestazioni con un microcontrollore a 32 bit e unità in virgola mobile. Un controllore a tre assi ha quindi tre ASIC indipendenti; questo significa la sua capacità di calcolo non ha alcuna limitazione se lo confrontiamo con un controllore ad asse singolo. Come risultato, è possibile realizzare una frequenza di campionamento dell’anello di corrente pari a 32 kHz per ogni asse, ove richiesto. Questo, in aggiunta alle funzioni incluse per la soppressione del rumore, consente di ottenere eccezionali performance di controllo.

Funzioni di sicurezza del movimento

Il livello di sicurezza richiesto dalla Direttiva (2006/42/CE) è una sfida per tutti i costruttori di macchine. Ed è per questa ragione che la programmabilità di funzioni di sicurezza è parte integrante di SystemOne CM. Questo sistema include un controllore di sicurezza programmabile che può essere equipaggiato con un massimo di 32 safe I/O e consente di realizzare soluzioni di sicurezza in modo molto economicho. Il programma del controllore di sicurezza gestisce in modo semplice sia I/O di sicurezza, sia le funzioni di scurezza di motion integrate all’interno dei controllori dei drives. Il sistema di comunicazione di sicurezza utilizza EtherCAT FSoE. Le funzioni di sicurezza di motion comunemente usate, da STO e SBC fino a SLS e SLP, sono implementate direttamente nei controllori dei drive, garantendo tempi di risposta molto brevi. Ove siano necessarie funzioni di sicurezza per movimenti multiasse, i singoli controllori dei drive forniscono le posizioni sicure degli assi al controllore di sicurezza il quale è in grado di effettuare un controllo di anticollisione degli assi, oltre che effettuare un controllo di monitoraggio di area sicura della macchina. Anche in questo caso, un sofisticato sistema di time-management con un canale veloce a 2ms, è in grado di assicurare brevi tempi di risposta. L’ampia gamma di funzioni di sicurezza, i tempi di risposta brevi del controllore, insieme ad un funzionamento molto intuitivo del sistema, consentono a SystemOne CM di soddisfare tutti i requisiti di funzionalità di  sicurezza richiesti dai costruttori di macchine e di offrire loro un efficace supporto nello sviluppo delle loro applicazioni di sicurezza.

Motion Control

Il motion controller integrato nel SystemOne CM offre una gamma di microprocessori scalabile da 1.3 GHz (Intel Atom)  a 2,2 GHz (Intel Core i3) ed è adatto sia per semplici applicazioni di controllo sia per soddisfare le applicazioni più dinamiche e complesse. Gli utenti stessi hanno la possibilità di scrivere le loro applicazioni su una piattaforma Linux, implementando una soluzione IEC basata su CoDeSys 3 o usando pacchetti con librerie di motion LTi. I pacchetti tecnologici di robotica disponibili in SystemOne CM vanno dalle più semplici applicazioni di manipolazione a complete applicazioni di robotica e a quelle di motion sincronizzato tipiche del settore del packaging. È anche disponibile una vasta gamma di pacchetti di funzioni per l’automazione di macchine utensili, che implementa sia semplici applicazioni 2.5D fino ad applicazioni high-end a cinque assi per CNC. LTi Drives è  leader tecnologico nel mondo dei drive e dell’ automation engineering. Seguendo il motto “Good things don`t have to be expensive”, SystemOne CM offre una soluzione d’automazione altamente sofisticata e contemporaneamente difficile da battere in termini di efficienza, prestazioni e costi.

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