La spinta verso l'Industria 4.0

Background

Sia nel settore dei trasporti che nelle tecnologie di alimentazione e smaltimento, la richiesta di innovazioni nella costruzione di gallerie è molto elevata in ogni parte del mondo. mts Perforator GmbH (mts) di Valluhn fa parte del gruppo Schmidt-Kranz. L'azienda sviluppa e produce soluzioni su misura per la realizzazione di tunnel, con un ventaglio di tecnologie che vanno dai sistemi a coclea ai sistemi di eliminazione liquami fino ai sistemi EPB.

La sfida

Per l'azionamento delle macchine per scavo gallerie tramite i pannelli di controllo designati, vengono utilizzati numerosi pulsanti e spie luminose da collegare al controllore. L'azienda, alla ricerca di una soluzione economica che riuscisse a soddisfare anche gli elevati requisiti posti dagli esperti del settore in termini di affidabilità e di protezione contro le manomissioni, ha scelto SmartWire-DT di Eaton: un sistema di cablaggio innovativo, che sostituisce il cablaggio punto-punto, complesso e soggetto a errori, di componenti come dispositivi di commutazione, sensori e attuatori.

SmartWire-DT abbina connessione dati e alimentazione, rendendo possibile una comunicazione unificata tra tutti i moduli. Ogni elemento funzionale del sistema dispone di un indirizzo proprio e di conseguenza di una funzione di autodiagnosi. 

La soluzione

I quadri di comando delle macchine mts utilizzano dispositivi di comando RMQ collegati con SmartWire-DT mediante un cavo flat verde a otto poli. Per mts è fondamentale impedire la manomissione o l'uso non autorizzato da parte dell'operatore addetto alla perforazione. Questo obiettivo è stato raggiunto grazie al sistema SmartWire- DT, che non consente il ponticellamento dei contatti. Infine, il servizio di assistenza e supporto a livello mondiale e la consegna dei pezzi di ricambio entro 24 ore hanno definitivamente convinto mts a optare per la soluzione Eaton. 

Sulla base delle prime esperienze positive, mts ha approfondito l'argomento SmartWire-DT e la filosofia Lean Solution di Eaton, con l'intenzione di applicare i metodi di gestione lean alla progettazione e ai processi di automazione, per ridurre ogni spreco ottimizzando costi, materiali e tempi. A questo scopo, Eaton ha sviluppato una soluzione costituita da prodotti, tecnologie e processi che consente di risparmiare lungo l'intera catena di produzione. La Lean Solution riunisce tre settori per i quali SmartWire-DT funge da denominatore comune: Lean Connectivity, Lean Automation e Lean Power.

Lean Automation è sinonimo di un minor numero di componenti e di un'attività di progettazione più snella. Il livello di I/O è integrato nel gruppo di comando, come interruttori di protezione del motore, softstarter, azionamenti a frequenza variabile o gli interruttori automatici, che ora comunicano direttamente con i dispositivi HMI/PLC di Eaton, i quali gestiscono visualizzazione e controllo dei dati e consentono di implementare soluzioni di automazione “lean”, semplici e rapide da progettare. Con questi sistemi di lean automation vengono eliminati interi livelli del dispositivo, come ad esempio i moduli di I/O di un PLC e di conseguenza vengono meno i relativi costi di acquisto e manutenzione.

Recentemente mts ha compiuto un ulteriore passo verso la lean automation, collegando tramite il sistema SmartWire-DT i salvamotori PKE con protezione elettronica da sovraccarico e gli interruttori automatici NZM presenti nei quadri elettrici delle macchine per scavo gallerie. La combinazione di PKE e SmartWire-DT permette ora un monitoraggio esteso degli azionamenti: i dati rilevanti per i processi come la corrente effettiva del motore, il carico termico e gli stati operativi possono essere costantemente monitorati e analizzati senza dover ricorrere alla costosa tecnologia di I/O analogici.

In questo modo, Eaton è riuscita a convertire le apparecchiature di comando in componenti intelligenti. I dispositivi intelligenti, come ad esempio i PKE in grado di comunicare con qualsiasi PLC in un'architettura aperta, costituiscono per l'azienda un passo importante verso la possibilità di offrire soluzioni completamente adeguate all'Industria 4.0.

"I dispositivi intelligenti di Eaton ci consentono un accesso dati dettagliato fino al livello di campo, in tutto il mondo", ha dichiarato Norbert Simdon, che lavora al supporto elettronico in mts. "Possiamo così monitorare lo stato attuale delle 50 macchine per scavo gallerie al momento in funzione in tutto il mondo, cioè con il monitoraggio delle condizioni. In caso di guasto, siamo in grado pertanto di effettuare una diagnosi a distanza, attuare interventi correttivi adeguati e garantire al cliente finale una maggiore affidabilità dell'impianto. Ad esempio, sfruttiamo i dati del salvamotore PKE per indicare un sovraccarico ripetuto a livello centrale e correggere il guasto in tempi brevi. Allo stesso tempo, i dispositivi intelligenti ci permettono di proteggere le nostre macchine dalle manomissioni, in qualsiasi parte del mondo." In passato, un operatore locale poteva modificare manualmente le caratteristiche di scatto per consentire a un motore di funzionare continuamente a un carico troppo elevato. Invece, poiché il concetto di SmartWire-DT prevede l'archiviazione di tutti i setpoint centralmente sul controllore, la macchina viene arrestata automaticamente se i valori di scatto del salvamotore sono manomessi, impedendo così rischi per l'utente e la macchina.

Il risultato

La tecnologia SmartWire-DT di Eaton rappresenta un'innovazione totale e permette lo sviluppo di un mondo completamente interconnesso, obiettivo dell'Industria 4.0. L'azienda persegue pertanto la strategia di integrare il sistema SmartWire-DT in tutti i componenti standard per trasformarli in dispositivi intelligenti, che supporteranno i costruttori di macchine e impianti come mts nella realizzazione di un'attività lean, smart ed efficiente e nell'implementazione di soluzioni complete adeguate all'Industria 4.0.