Moduli automazione industriale: cosa sono e come funzionano
Moduli automazione industriale, cosa sono esattamente?
I moduli I/O sono presenti in quasi tutti i dispositivi industriali e sono utilizzati per ottimizzare al meglio il cablaggio tra un controllore logico programmabile (chiamato “PLC”), sensori e attuatori.
Nel caso dei moduli automazione industriale passivi, essi sono utilizzati all’interno di sistemi semplici, mentre invece i moduli I/O attivi sono di solito utilizzati per cablaggi e sistemi a cavo complessi.
Un sistema di automazione può essere spiegato metaforicamente come una Piramide nella quale si possono individuare vari livelli che iniziano dalla base del sistema, cioè il processo da controllare, e arrivano alle strutture aziendali generali. La versione più diffusa della piramide CIM si divide in quattro livelli: il “campo”, cioè il luogo dove si trovano i processi da controllare e i sensori; il “controllo”, ovvero dove si trovano i dispositivi di automazione come ad esempio regolatori e controllori e la “supervisione” , cioè la parte in cui trovare sistemi dedicati al monitoraggio; il livello “enterprise” infine è dove risiedono le altre attività aziendali.
In base alle varie funzioni svolte nei sistemi di produzione, si possono trovare tre tipi fondamentali di componenti di un sistema di automazione: i sensori, che hanno l’obiettivo di misurare le grandezze di interesse per valutare lo stato di avanzamento oppure il corretto svolgimento del lavoro in esecuzione; gli elaboratori, che, sulla base delle misure ricevute dai sensori e degli obiettivi del lavoro in corso, decidono le azioni da intraprendere, e infine gli attuatori, che eseguono le azioni comandate dagli organi predisposti all’elaborazione.
Moduli automazione industriale: tipologie
Nel corso degli anni ’50, gli elaboratori erano congegni di tipo meccanico o pneumatico che consentivano di eseguire algoritmi di elaborazione decisamente limitati, e la loro connessione a sensori e attuatori costituiva già di per sé un complesso problema di ingegneria.
Passando poi all’inizio degli anni ’70, il crescente sviluppo dell’Elettronica permise la creazione di schede a basso costo, di dimensioni ridotte e di semplice sostituzione per la regolazione e il controllo di valvole e attuatori. La novità più rilevante è stata la possibilità di costruire un unico prodotto hardware che si adattasse alle diverse applicazioni tramite la modifica del software.
Per la gestione dei segnali analogici (quindi ad esempio pressione e temperatura) e la regolazione di processi chimici e termici, vennero creati i DCS (Distributed Control System). Per il controllo di macchinari e dispositivi elettrici convenzionali furono invece sviluppati specifici dispositivi hardware per elaborare tutti i segnali digitali, con lo scopo quindi di sostituire i tradizionali quadri elettromeccanici (composti da relè, temporizzatori, contaimpulsi, e simili). Questi vennero chiamati “PLC” (Programmable Logic Controller).
Grazie all’introduzione sempre maggiore di sistemi di elaborazione molto più potenti, versatili e a basso costo è stato possibile eseguire funzioni controllo sempre più avanzate.
Ci fu quindi una semplificazione nello scambio di informazioni tra i vari elementi di un preciso sistema di automazione, consentita dalle reti di comunicazione e dalla disponibilità di sensori e attuatori “intelligenti”, in grado cioè di inserirsi direttamente su una rete di comunicazione, cosa che ha permesso, a sua volta, di semplificare ulteriormente i problemi di progetto, di realizzazione e di gestione di un sistema automatizzato e, di conseguenza, di ridurre i costi.
Passando poi ai giorni nostri e ad anni più vicini a noi, lo sviluppo delle tecnologie informatiche e l’avvento di Internet hanno permesso una vera e propria rivoluzione dei sistemi di automazione. Oggi infatti sono parte essenziale del mondo dell’automazione e del controllo, tecnologie avanzate come bus di campo, sensori wireless, internet delle cose (IoT – “Internet of Things“) e comunicazione autonoma tra le macchine (M2M), Cloud, strumentazione virtuale, sistemi smart sensor e soluzioni per l’intelligence d’impianto.
E.S.A.M. dispone di diversi moduli automazione industriale a catalogo, ecco cosa potete trovare da noi:
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