PC industriali nel manufacturing

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Le previsioni di una netta ripresa del mercato dei PC Industriali, veicolata da potenziamenti tecnologici hardware e software, si sono avverate oppure, complice la marcata difficoltà dei mercati, questa ripresa ha segnato il passo?

Damiano di Rosa, Product Manager HMI, Schneider Electric, afferma che le caratteristiche costruttive fondamentali che contraddistinguono un PC industriale rispetto a un PC office sono robustezza, resistenza a condizioni ambientali gravose, longevità, modalità di installazione, accorgimenti costruttivi. «Partendo da queste peculiarità, l’offerta si è sviluppata in tre grandi famiglie. I Box PC, dislocati all’interno del quadro elettrico o fissati a parete, con schermo, se richiesto e presente, separato. I Panel PC, installati generalmente nel pannello frontale del quadro di comando o su braccio pensile, con computer e unità di visualizzazione in un unico prodotto. I Rack PC, dislocati nel quadro elettrico o in pulpiti di comando in strutture a rack, tipicamente standard 19”, con il monitor, separato dal PC, installato su foro del pannello del quadro di comando, su struttura a rack, a braccio pensile. Dal momento che, al di là delle modalità d’installazione, non vi sono differenze tecnologiche tra le tre famiglie, eccezion fatta per i Rack PC che solitamente, essendo dei server, hanno caratteristiche differenti, a condizionare la scelta finale sarà l’applicazione cui il prodotto verrà destinato. All’interno di queste tre famiglie sono individuabili, in particolar modo nelle prime due, sistemi classificabili come embedded, a evidenziare l’elevata integrazione, compattezza e ottimizzazione del PC stesso, partendo proprio dal sistema operativo che, in genere pre-installato è un sistema operativo embedded, ottimizzazione della release standard da cui deriva, tagliata su misura per l’hardware sul quale viene proposta». Nei sistemi embedded saranno solitamente presenti microprocessori fanless (a ridottissimi consumi e dissipazione termica) e unità di archiviazione basate su memorie flash, per ridurre al minimo gli interventi di manutenzione. «Normalmente i sistemi embedded offrono un comparto hardware con caratteristiche ben al di sopra di quelle necessarie al supporto dei più comuni software HMI, e quanto ne comporta la scelta al posto di un terminale HMI è proprio l’apertura ad applicativi terzi cui viene unicamente richiesta la piena compatibilità con il sistema operativo presente sul componente, e la possibilità di avvalersi di device e periferiche progettate per il mondo Microsoft. Tuttavia, raramente un sistema embedded verrà usato per implementare una stazione server SCADA, mentre, con ogni probabilità, potrà invece assolvere il compito di client di una piattaforma di supervisione». Alexander Fiedel, Product Manager PC Industriali di Siemens precisa che i PC industriali (IPC) sottolinea che negli ultimi anni il settore degli IPC embedded ha acquisito un ruolo importante nel mercato dei PC industriali. «I processori richiedono poca energia e hanno sufficiente velocità per gestire tutte le applicazioni di runtime e controllo, con le CPU fanless sono privi di ventole, hanno sistemi operativi ridotti come Windows Embedded Standard, e non richiedono né hard disk né disco ottico. Sono quindi pensati per l’industria, per i minori consumi e per i limitati ingombri che ne agevolano l’inserimento nei quadri elettrici. Inoltre, l’alta integrazione dei componenti conferisce robustezza e affidabilità». Secondo Claudio Manenti, Marketing Specialist di ALLData, l’intensificarsi in tutti i settori della concorrenza spinge le aziende a incrementare l’efficienza dei processi produttivi come qualità e produttività, obiettivi che i PC industriali possono ben supportare. «Inoltre la maggiore potenza di elaborazione e capacità di memoria e l’integrazione di più task su un’unica piattaforma consente oggi di analizzare enormi quantità di dati, con il risultato di incrementare l’efficienza del processo, la qualità e la produttività». Un PC Industriale e un PC consumer, ci dice Simone Gaia, Technical Media Consultant di SISAV, Sistemi Avanzati Elettronici, condividono molti elementi tecnici, quali il tipo di microprocessore, la quantità di RAM installata, le unità di memorizzazione, le interfacce, il sistema operativo. «Ma è analizzando il fattore robustezza che il PC Industriale evidenzia la sua vera essenza, in quanto sistema tale da garantire operatività in un ambiente di lavoro più impegnativo e con un tasso di stress maggiore. Considerando poi i tempi di installazione e di manutenzione ridotti e un’elevata affidabilità, il PC industriale diventa la soluzione ottimale rispetto a un PC Office». Per Marco Caliari, Product Manager Control and Industry Solutions-Automotive Specialist di Phoenix Contact, alcune prime differenze tra PC Industriale e PC Office si possono riscontrare anche a livello dei componenti standard utilizzati. «Per esempio, nella nostra gamma di PC Industriali Valueline, si utilizzano processori Intel ma tutti appartenenti alla Intel long-term embedded roadmap, che garantisce la reperibilità dei componenti per almeno 10 anni dal loro lancio sul mercato. Un PC Industriale è solitamente caratterizzato da elevata integrazione e, pertanto, il numero di schede e cablaggi interni è ridotto al minimo. Ci sono poi differenze in termini di condizioni ambientali e di installazione». Per esempio, i PC Industriali Phoenix Contact prevedono un’architettura fanless, possono resistere a urti fino a 15g (anche 25g per un modello per condizioni estreme) e a vibrazioni fino a 1g, e per applicazioni con vibrazioni più elevate sono disponibili memorie di massa a stato solido come SSD o CF. Un PC industriale può poi funzionare a temperature fino a 50°C: nello specifico della linea Valueline si parte da -20 gradi (con display fino a 17 pollici), con la possibilità di raggiungere range tra -40 e +65°C su un modello per ambienti “estremi”. Non va trascurata poi la possibilità di montaggio diretto sull’anta del quadro (nel caso di panel PC) o all’interno dello stesso (nel caso di blind PC), sia a parete che a libro che su barra DIN, piuttosto che direttamente a bordo macchina (nel caso di PC totalmente IP65). Per Mauro Galano, Solution Architect Visualization& Information-ItalyRegion, di Rockwell Automation, i punti fondamentali che contraddistinguono un PC industriale sono robustezza, resistenza a condizioni ambientali difficili, longevità, modalità di installazione, accorgimenti costruttivi. «Anche se spesso si associa la definizione di industriale al solo ambiente d’uso, in molti casi orientare la scelta su un PC industriale significa assicurarsi nel tempo continuità della fornitura, reperibilità di parti di ricambio, stabilità tecnologica: la longevità per un computer industriale indica un ciclo di vita del prodotto solitamente non inferiore ai 3 anni e parti di ricambio garantite fino a 5 anni dopo la fornitura del prodotto».

Le applicazioni

Per Di Rosa (Schneider Electric) nel controllo delle applicazioni sviluppate per il settore manifatturiero non vi è finora mai stato alcun dubbio sull’affidare oneri e meriti della produttività ai PLC e/o alle loro recenti evoluzioni in sistemi PAC. «Del resto le performance che simili controllori sono in grado di offrire, sia in termini di gestione del sottosistema motion, ove richiesto, che in termini di sicurezza integrata difficilmente potranno essere paragonate a soluzioni PC-based, almeno in tutti quei casi ove questi ultimi siano sprovvisti di hardware e software destinati al controllo e di sistemi operativi realtime. Il mercato dei PC Industriali è tuttavia in continua crescita, e se è già consolidato e maturo quello di PLC per applicazioni manifatturiere, è certamente possibile, e auspicabile, prevedere un sensibile sviluppo dei primi anche all’interno di questo settore, ove è sempre più forte la spinta verso funzionalità di alto livello che consentano di gestire notevoli quantità di dati e la totale integrazione del sistema di controllo verso l’infrastruttura IT». Fiedel (Siemens) vede un crescente uso dei PC per l’automazione industriale: «Grazie alla portabilità dei progetti dalla classica piattaforma PLC più HMI verso soluzioni PC, senza nessuna modifica, la migrazione a queste piattaforme è ora più semplice. Da sottolineare che le piattaforme PC permettono una maggiore integrazione con database, Web Server, applicazioni programmate con linguaggi standard, altri sistemi operativi». Per Manenti (ALLData) se 10 anni fa non era facile scegliere tra PLC e PC, questo oggi non vale più. «I PC industriali si sono evoluti includendo funzionalità prima esclusive dei PLC, mantenendo la capacità di calcolo che li contraddistingue; le applicazioni spaziano oramai da un banco di test per il mercato aerospaziale al mondo automotive, da una linea per packing al building automation, dal mondo del trasporto e della logistica al food & bevering, dalle energie rinnovabili ai medical center». Per Gaia (SISAV) l’utilizzo di un PC Industriale diventa preferibile per creare soluzioni in cui la parte software sia sganciata dal costruttore dell’hardware. «Questo perché il software per PC è molto standardizzato e di fatto lo stesso programma funziona su qualsiasi PC indipendentemente dal costruttore, cosa non vera per la maggior parte dei PLC. Ciò porta quindi a investire al meglio le proprie risorse in quanto non si è vincolati a un solo fornitore e si possono conseguire vantaggi sia a livello di manutenzione che come ritorno degli investimenti per la realizzazione del software». Caliari (Phoenix Contact) ritiene che il PC Industriale si stia sempre più diffondendo in macchine e impianti per funzioni di gestione e comando che non di supervisione e visualizzazione, dove è preferito il pannello operatore. «Il PC diventa invece appetibile per applicazioni più “spinte” e performanti, con sistemi di visione, per data logging e controllo qualità. Per i compiti di controllo, invece, è in gran parte preferito il PLC stante le sue crescenti funzionalità e prestazioni, anche se l’elevata affidabilità e le prestazioni delle piattaforme su base PC rendono e renderanno il PC sempre più appetibile come sistema di controllo. Per esempio, con il nostro Soft PLC PC WORX RT BASIC i PC Industriali Valueline possono svolgere anche le funzioni di controllo realtime, senza rinunciare alla tradizionale affidabilità e stabilità del classico PLC, comunicando con il campo via Profinet o Interbus». Galano (Rockwell Automation) distingue tra scelta del PC come hardware per eseguire una qualsiasi applicazione (industriale e non) e come piattaforma di controllo industriale. «Nel primo caso si eseguono applicativi come HMI, supervisione, acquisizione dati e reportistica, ma non sono necessari ulteriori requisiti se non elevate potenze di calcolo e affidabilità. Nel secondo il computer è invece corredato con altri componenti, come interfacce di comunicazione per Ethernet o altri Fiedlbus per la raccolta di dati di processo da sensori e attuatori intelligenti. Altro elemento fondamentale è l’uso di sistemi operativi realtime per garantire il determinismo del controllo». La piattaforma di controllo PC-based, in contrapposizione alla piattaforma dedicata PLC, occupa tuttavia ancora oggi una nicchia di mercato, nonostante i buoni livelli di affidabilità e flessibilità raggiunti. Il coesistere di più componenti (PLC+HMI+comunicazione) sullo stesso hardware, la stretta dipendenza da piattaforme hardware di tipo office, che associano elevate potenze di calcolo a cicli di vita molto brevi, fa sì che queste soluzioni siano percepite come piattaforme poco longeve, dove la stabilità nel corso degli anni (o addirittura decenni) sia ancora molto scarsa. Le piattaforme PLC, basate invece su hardware dedicati, assicurano continuità e stabilità per tempi decisamente più lunghi, insieme alla compatibilità dei software che spesso risultano portabili sulle piattaforme più recenti. «In conclusione oggi un PC industriale è acquistato nella maggior parte dei casi come un PC che può essere utilizzato senza problemi come macchina server o client per applicazioni di visualizzazione, raccolta dati, KPI e reportistica e in pochi casi come piattaforma di controllo».

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