Il motion control a misura di progettista, OEM e system integrator

In ambito di azionamento e motion control, la complessità funzionale a cui i progettisti, i costruttori di macchine e i system integrator devono far fronte abbraccia una serie di molteplici aspetti che, oltre le pure questioni tecniche come sequenze, sincronie e velocità, riguarda l’efficienza e la semplicità di implementazione.

Rendere semplici e performanti le applicazioni è una sfida che i fornitori di sistemi di automazione avanzata come Control Techniques si trovano dunque ogni giorno a fronteggiare al fianco dei loro clienti. Un bel compito che, soprattutto in ambito di motion control, presenta molti aspetti non sempre di facile approccio, soprattutto nelle applicazioni a maggiore complessità come nel caso delle macchine multiasse.

La piattaforma di Control Techniques

La piattaforma di azionamento e motion di Control Techniques nasce con l’obiettivo di semplificare lo sviluppo delle applicazioni, assicurare performance e scalabilità. Le soluzioni di Control Techniques sono state progettate con l’obiettivo di fornire a progettisti e costruttori la massima libertà, ovvero per dotarli di strumenti semplici, ma al tempo stesso così efficaci da consentire di trasformare le idee, anche le più audaci, in concreta innovazione.

È ad esempio possibile passare da una soluzione centralizzata a una decentralizzata, il tutto senza significative e costose modifiche strutturali. Ciò in quanto il mondo di Control Techniques offre soluzioni scalabili, che permettono di implementare architetture di motion ad alte prestazioni con controllori di ultima generazione come i motion controller MCe e MCz e ambienti di sviluppo standard come Codesys, fruibili non soltanto per la parte di motion ma anche per quella che attiene alle logiche di macchina.

Le capacità di comunicazione integrata di cui sono dotate le soluzioni di Control Techniques offrono al cliente un ulteriore valore aggiunto in termini di apertura e scalabilità. La disponibilità di interfacce per tutti i più diffusi protocolli industriali consente di comunicare con un’ampia gamma di device e PLC, con la possibilità di scalarne la logica sui controllori MCe/MCz per definire accuratamente la priorità del traffico dati e ottimizzare le prestazioni di sistema.

La presenza delle funzionalità di sicurezza integrate direttamente a bordo degli azionamenti (integrated safety) offre una serie di vantaggi soprattutto in termini di semplicità. La sicurezza risulta più facile da implementare, in quanto gestibile mediante un unico encoder safe, da montare sul motore. Compatte e modulari, le soluzioni servo motion di Control Techniques dispongono anche della funzione rigenerativa che, mediante utilizzo del common DC-bus, permette di realizzare architetture multidrive caratterizzate da livelli di efficienza elevatissimi.

L’esperienza di Trinca Technology

Tra le aziende che hanno compreso le potenzialità della piattaforma motion di Control Techniques e le hanno messe opportunamente a frutto vi è Trinca Technology. Trinca è una realtà situata in provincia di Como, un’eccellenza italiana che, tra le pochissime aziende al mondo, realizza telai ad alte performance controllati in full digital per la tessitura di fili metallici e tessuti tecnici – come ad esempio il Kevlar, le fibre di carbonio o i sintetici destinati ad applicazioni speciali.

L’elettronica è stata la chiave del successo e, in particolare, lo sono stati i motori ad elevata dinamica e i controllori programmabili MCe e MCz di Control Techniques, che hanno permesso a Trinca di raggiungere livelli di innovazione e produttività eccezionali. Il tutto sfruttando anche la semplicità ed ergonomia di una soluzione che si appoggia a standard di sviluppo aperti come Codesys.

La pinza – componente centrale da cui viene a dipendere la gran parte delle prestazioni dei telai Trinca – viene movimentata in moto alternato con velocità che arrivano a 15 m/s e frequenze di battuta fino a 250 colpi/min. Considerando che le forze in battuta espresse dalla macchina possono addirittura giungere a un valore di 80 t, ben si comprende quanto l’asse sia sollecitato e quanto debba essere performante il sistema che lo movimenta.

Anche la gestione delle intersezioni dei quadri, eseguita in alta velocità, rappresenta una notevole sfida tecnica, in quanto il sistema di motion necessita di un software che per ciascun movimento effettui in tempo reale una serie di calcoli molto impegnativi. Ad ogni giro della macchina viene infatti eseguito un refresh della camma digitale che, per assicurare le migliori condizioni operative, necessita di un continuo aggiustamento, mai uguale al precedente. Il setting avviene in modo semplice, indicando i punti di accelerazione e decelerazione, in genere 12, che servono al sistema per tracciare un profilo del moto con tutti i necessari parametri. Al software spetta quindi il compito di tradurre il tutto in comandi per il motore, che dovrà a sua volta assicurare le prestazioni e la qualità del movimento così come impostate dall’operatore.

La disponibilità di un pacchetto su base standard Windows e software di sviluppo Codesys ha garantito da un lato la piena apertura e interoperabilità del sistema, dall’altro la possibilità di sviluppare una piattaforma integrata, già ottimizzata per le massime performance.

Le soluzioni adottate

Dell’ampio catalogo di soluzioni messe a disposizione da Control Techniques, Trinca ha tratto beneficio in particolare dai servomotori a elevata dinamica Unimotor HD e dai servoazionamenti a elevate prestazioni Digitax, controllati dai motion controller MCe e MCz.

Unimotor HD è una gamma di servomotori brushless progettati per quelle applicazioni nelle quali sono richieste rapide accelerazioni e decelerazioni, ottenibili grazie alla bassa inerzia complessiva.

I servoazionamenti Digitax, a loro volta, assicurano le massime prestazioni servo pur con dimensioni complessive ridotte. Ottimizzati per applicazioni ad alta dinamica come quelle richieste da Trinca, massimizzano le performance dei telai sfruttando alcuni tra i protocolli più diffusi (EtherCAT, machine control con MCi, Ethernet e Base) per potersi interfacciare con ulteriori dispositivi richiesti dal cliente o per integrare altre funzionalità macchina.

Ai controllori MCe, un embedded controller con PLC all-in-one, e MCz, un vero e proprio PC industriale con funzioni di motion control, è poi delegato il compito di gestire il tutto, con modalità operative e di programmazione che si avvalgono di quanto di più standard e aperto attualmente è disponibile: la piattaforma operativa Windows e l’ambiente di sviluppo Codesys. La rete EtherCAT ad altissime prestazioni consente quindi di collegare tra loro il controllore, i motori e i Remote I/O.

Ultima, ma non certo per importanza, la safety affidata ai sistemi MiS250: l’integrazione delle funzioni di sicurezza del motion (STO, SBC, SSx) nell’azionamento assicura un approccio decentralizzato che semplifica il progetto, riduce cablaggi e costi, nonché velocizza la messa in servizio.