Lo sviluppo dell'automazione industriale è il futuro delle imprese. Le soluzioni di automazione sono utilizzate in molte aree degli impianti produttivi: dal processo di produzione, al controllo qualità, alla logistica. Tuttavia, prima di mettere in pratica queste soluzioni è necessario apprendere le basi dell'automazione, senza le quali sarebbe impossibile comprendere il funzionamento dei singoli dispositivi e sistemi.

L'Industria 4.0 comporta nuove sfide e opportunità nel campo dell'automazione e nei prossimi anni questa tendenza guiderà lo sviluppo dell'intero settore. Per stare al passo è necessaria una conoscenza completa e approfondita dell'automazione industriale. Tuttavia, lo sviluppo non si esaurisce con la sua acquisizione.

Queste conoscenze devono essere costantemente ampliate e aggiornate, poiché i cambiamenti e le innovazioni si susseguono rapidamente sotto i nostri occhi. Balluff è pienamente consapevole che ogni maestro è stato un apprendista. Ed è proprio pensando ai principianti che abbiamo creato il manuale "Nozioni di base sull'automazione", che contiene le informazioni più importanti su varie aree del settore, dal rilevamento, all'identificazione degli oggetti, alla tecnologia dei sensori e RFID fino a IO-Link.

Il nostro studio delle basi dell'automazione industriale si rivolge principalmente ai giovani ingegneri che iniziano la loro carriera, agli studenti di ingegneria e agli appassionati di automazione industriale. Nella prima parte dell'articolo, introdurremo il pubblico allo sviluppo delle problematiche nel campo del rilevamento, dell'identificazione degli oggetti e della misurazione di vari parametri mediante soluzioni all'avanguardia. Siamo certi che la loro varietà (formati testo e video) aiuterà ad assimilare le conoscenze e a comprendere al meglio le basi dell'automazione.

Nozioni di base sull'automazione - Lezione 1: Rilevamento. I sensori vedono, sentono e comunicano nella loro lingua

Per capire meglio in cosa consiste l'automazione industriale e come funzionano le sue soluzioni, è necessario rendersi conto che il funzionamento dei singoli componenti (sensori, reti, controllori) è paragonabile al funzionamento dei sensi umani. Incredibile? Eppure! Se guardiamo più da vicino, possiamo notare alcune somiglianze tra l'uomo e la macchina. Si tratta di un approccio un po' futuristico, ma che non deve essere temuto, perché serve a comprendere meglio il funzionamento delle soluzioni di automazione industriale.

Ad esempio, i sensi della vista, del gusto, dell'olfatto o del tatto corrispondono al funzionamento di una serie di sensori: optoelettronici, per la misurazione della pressione, visivi, capacitivi. A loro volta, l'equivalente della rete neurale saranno le connessioni di rete attraverso le quali vengono trasmessi i dati - dall'unità di controllo all'unità esecutiva. Il cervello della macchina è un controllore logico PLC, le sue orecchie sono sensori a ultrasuoni e i suoi muscoli sono vari tipi di motori e azionamenti. Grazie a questa visione della costruzione di una macchina e delle basi dell'automazione industriale, anche i principianti saranno in grado di comprendere i principi di funzionamento delle singole soluzioni, studiate su misura per l'Industria 4.0. A prima vista può sembrare un paragone banale, ma è importante ricordare che il corpo umano è una macchina perfetta nel suo funzionamento, che in realtà è un modello insuperabile per connessioni, controllori e altri elementi. Una volta chiarita questa analogia, tuttavia, il resto degli argomenti dell'automazione per principianti andrà al suo posto.

Gli argomenti che introduciamo nel primo capitolo del "tutorial" e che si collegano all'analogia di cui sopra sono:

Nozioni di base sull'automazione - Lezione 2: Rilevamento e identificazione degli oggetti.

Il rilevamento è un altro argomento estremamente importante che affrontiamo in Nozioni di base sull'automazione. I sensori vengono utilizzati negli impianti di produzione e nelle aziende in molte applicazioni diverse: durante il processo di produzione, il controllo qualità o il confezionamento del prodotto finito e la logistica.

Il rilevamento si basa principalmente sull'identificazione degli oggetti e sul loro posizionamento. Utilizzando sensori appropriati, è possibile rilevare non solo i solidi (metallici e non metallici), ma anche i liquidi. Per identificare gli oggetti vengono utilizzate diverse tecnologie, come il rilevamento dei campi magnetici, nonché soluzioni basate sulle proprietà della luce e del suono, che sono incapsulate in dispositivi rappresentativi dell'automazione industriale, ovvero i sensori.

I dispositivi citati possono essere classificati secondo una semplice divisione: Sensori induttivi (che servono a rilevare tutti gli oggetti metallici che si trovano a una distanza di pochi o poche decine di mm), sensori capacitivi (rilevano tutto ciò che ha una certa capacità a distanza ravvicinata), sensori optoelettronici (si dividono in diffusivi, che utilizzano l'oggetto per riflettere la luce verso il sensore, e optoelettronici retro-riflettenti, che funzionano in base al principio della barriera unidirezionale - con il loro aiuto il rilevamento degli oggetti è possibile a distanze maggiori) e sensori a ultrasuoni (utilizzati per rilevare quasi tutti gli oggetti a distanze maggiori).

Per facilitare l'assimilazione da parte del pubblico delle basi dell'automazione industriale e del tema dei sensori e dell'identificazione degli oggetti, Balluff ha proposto la seguente suddivisione degli argomenti:

Fondamenti di automazione - lezione 3: Misurazione di posizione, distanza, pressione

La misurazione precisa dei parametri (posizione, distanza, pressione) influisce su molti aspetti di un'azienda, in particolare sulla produzione e sulla possibilità di ottimizzarla. È importante che le misure siano effettuate in tempo reale, con la massima precisione possibile.

Grazie alle soluzioni di automazione industriale, è possibile misurare in dettaglio la posizione degli oggetti, le distanze, gli angoli o la pressione - con dispositivi opportunamente selezionati. Per ogni parametro - pressione, distanza, angolo o posizione - i metodi di misura sono diversi, quindi prima di scegliere una soluzione specifica è necessario definire con attenzione le esigenze a cui deve rispondere.

Per misurare la posizione e altri parametri si utilizzano diverse soluzioni: un esempio è il trasduttore lineare, che consente di misurare più posizioni contemporaneamente, anche in condizioni operative difficili.

Il secondo tipo è la tecnologia di codifica magnetica (che utilizza gli encoder magnetici), più adatta per misurazioni precise effettuate in tempo reale.

Il terzo e il quarto tipo (rappresentati dai sensori) sono la tecnologia induttiva (adatta per misurazioni a distanze ravvicinate) e la tecnologia optoelettronica (che effettua misurazioni indipendentemente dalla distanza, dalla struttura e dal colore dell'oggetto). Quali sono gli aspetti di questo argomento che verranno discussi in dettaglio?

L'automazione industriale è un campo molto vasto: spiegarne le basi, tuttavia, ci dà molta soddisfazione, soprattutto quando riceviamo un feedback positivo dal nostro pubblico. Nel prossimo articolo della serie "Nozioni di base sull'automazione", parleremo della tecnologia RFID, delle connessioni di rete e dell'interfaccia IO-Link.