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ROBOTICA
Il robot
Comau
vola con
Powerlink
ALBERTO MARZETTA
L’automazione si fa davvero integrata (e vantaggiosa): la scelta della
tecnologia Powerlink va proprio in questa direzione e colloca Comau, con
il proprio partner B&R Automazione Industriale, ai vertici dell’automazione
robotizzata a livello mondiale. Il protocollo Powerlink, infatti, rende possibile
ciò che altre tecnologie, forse più note, non riescono a dare
Comau ha sposato l’innovazione: da oltre 40 anni esperienza
e cultura nell’automazione sono alla base della proposta della multinazionale italiana. Una
proposta che trova nuova linfa
nella scelta della tecnologia E-
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thernet Powerlink, adottata dal
2001 su un vastissimo range di
prodotti da B&R, multinazionale
austriaca partner di Comau, per la
trasmissione dei dati di controllo,
motion, diagnostica e safety dal
robot alle centrali di elaborazio-
ne e controllo. Un matrimonio
che funziona quello tra l’azienda
torinese e l’innovazione perché,
come ogni relazione che funziona, si fonda su diversi aspetti.
Cosa significa innovare oggi? Per
Comau, da sempre, significa por-
Il nuovo controllo compatto di Comau, C5G Compact e con il nuovo terminale TP5 con il guscio di design dalla linea completamente rinnovata.
re l’accento sia sulla questione
tecnologica - nuove tecnologie
che migliorano i processi sono
la base dell’innovazione - ma
soprattutto su una visione evoluta e matura del concetto stesso
di innovazione: miglioramento
dei processi, risparmio economico, energetico, ambientale, progresso nella cultura d’impresa e
nel fare impresa, attenzione alla
sicurezza delle persone, e così
via. La scelta della tecnologia
Powerlink va esattamente in questa direzione e colloca Comau,
con il proprio partner B&R Automazione Industriale, ai vertici
dell’automazione robotizzata a
livello mondiale. Il protocollo Powerlink, infatti, rende possibile
ciò che altre tecnologie, forse più
note, non riescono a dare.
La carta di identità
Powerlink è un protocollo opensource, basato su Ethernet industriale, deterministico, progettato per fornire agli utenti un
unico mezzo per la gestione di
tutte le attività di comunicazione nell’ambito dell’automazione
moderna. Powerlink è utilizzato
con successo nel campo dell’automazione discreta e di processo.
Una rete Powerlink integra tutti i dispositivi di una macchina
automatica, quali PLC, sensori,
moduli di I/O, azionamenti, sicurezze e sistemi HMI. Powerlink
offre il massimo delle prestazioni con tempi di ciclo fino a 100
micro secondi e un meccanismo
di sincronizzazione dei nodi con
un jitter inferiore a 100 nano secondi. Oltre ad essere in grado
di collegare fino a 240 nodi in
una singola rete, più reti Powerlink possono essere collegate
e sincronizzate perfettamente,
garantendo tempi di ciclo inferiori al millisecondo. In generale,
la comunicazione avviene come
in una tavola rotonda, dove un
moderatore chiede ai diversi relatori una dichiarazione esplicita
in un momento specifico. Questo
meccanismo garantisce che i nodi non possano ‘parlare’ nello
stesso momento.
Il ciclo Powerlink, infatti, utilizza
la seguente procedura per la gestione della comunicazione: un
nodo (un PLC, un controllore Motion o un PC industriale) arbitrariamente designato a funzionare
come nodo di gestione (Managing node, MN), funge da ‘moderatore della discussione’. Tutti
gli altri dispositivi funzionano
come nodi controllati (Controlled Node, CN). Il MN sincronizza
tutti i dispositivi con un singolo
messaggio e gestisce anche la
comunicazione dei dati ciclici,
inviando ad ogni CN, un messaggio di richiesta di trasmissione
(PollRequest). Ogni singolo CN
interrogato trasmette i propri dati a tutti gli altri nodi in modalità
broadcast (PollResponse). I nodi
controllati inviano i propri dati
sulla rete in modalità broadcast,
ottimizzando quindi le risorse del
master e introducendo il concet-
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ROBOTICA
EtherCAT
PROFINET
POWERLINK
Modbus
TCP/IP
EtherNet/IP
I controlli B&R connessi con tecnologia Powerlink.
to di cross communication, cioè
la possibilità di far colloquiare
due slave, senza far transitare
alcun dato dal master. Powerlink offre diversi meccanismi per
l’ottimizzazione della banda in
funzione del numero di cicli, come la tecnica del multiplexing o
dell’invio di una sola richiesta
di comunicazione per tutti i nodi
della rete. Un ultimo aspetto da
non sottovalutare, che ha reso
Powerlink il leader tra i bus di
campo ethernet real time, è anche
la provata immunità rispetto ai
disturbi elettromagnetici.
Praticamente una rivoluzione
Tutte le informazioni che riguardano un robot - motion, control,
safety e diagnostica - grazie a
Powerlink utilizzano un unico bus.
I risvolti in termini di progettazione di una cella robotizzata,
resa e convenienza sono enormi.
La gestione sincrona e in tempo
reale dei dati, fa sì che tutto
il processo produttivo oggetto
di automazione, sia controllato
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contemporaneamente e da un unico sistema. Questo a prescindere dalle lavorazioni in corso,
da dove il robot e le celle siano
dislocate o dalle contingenze del
processo produttivo. Le diverse
topologie applicabili con il bus
Powerlink annullano i problemi di
layout della cella, consentendo al
progettista di concentrare i suoi
sforzi sulla produzione
Per quanto concerne la robotica,
inoltre, i dati di motion - movimenti del robot sui sei assi e
lavorazioni - viaggiano insieme
a quelli relativi alla sicurezza.
Questa totale integrazione aumenta la sicurezza sul posto di
lavoro, garantendo un tempo di
reazione minore a fronte di un
eventuale rischio per l’operatore.
L’efficacia di questa soluzione
aumenta l’efficienza del processo
produttivo, fino a rendere possibile una completa interazione
tra robot e operatore in totale
sicurezza. A livello economico
l’adozione di robot Comau dotati
di tecnologia Powerlink presenta
notevoli vantaggi. Primi tra tutti
la maggior affidabilità garantita
dai componenti B&R e il minor
tempo necessario, nel caso di intervento manutentivo (Mttr, Mean
Time to Repair), grazie al sistema
modulare degli azionamenti interni al controllo. Rispetto ad altre
soluzioni qualora si necessitasse
di un intervento, l’accesso sarebbe diretto al modulo medesimo,
riducendo considerevolmente i
tempi di fermo linea.
Attraverso Powerlink, inoltre,
le potenzialità di crescita degli
skill degli operatori, già facilitata
dall’acquisizione delle competenze per la gestione di un robot,
aumenta ulteriormente in quanto
possono accedere attraverso una
interfaccia comune, garantita da
un unico ambiente di sviluppo,
all’intero processo di automazione. L’utilizzo di Powerlink nel
robot Comau incrementa anche il
numero di potenziali utilizzatori,
infatti con un’apposita scheda di
interfaccia Powerlink sarà possibile inviare e ricevere dati dal
La rete Powerlink integra tutti i dispositivi
di una macchina automatica, ed è il leader
tra i bus di campo real time basati su
Ethernet industriale (fonte IMS Research,
2013).
robot in modo sincrono con il
processo produttivo. Questa novità è un passo importante verso
l’automazione integrata, concetto
che negli anni ha reso vincente
tutte quelle realtà che hanno creduto in questo approccio.
Si vola davvero
Velocità - I robot Comau si muovono, mediamente a 200 gradi
asse al secondo, arrivando a
punte di 300. Questo è reso possibile proprio dalla presenza di
Powerlink, che velocizza la catena
cinematica (Drive Chain): azionamenti, riduzione, motore.
Prestazioni - I robot Comau hanno
una ripetibilità che va da 0,05 mm
a 0,2 in funzione della capacità di
carico che va, a sua volta, da 5
a 800 chilogrammi. Ciò significa
che il robot, rispondendo alla
normativa ISO 9283, si ferma a effetturare la propria lavorazione,
in una sfera di diametro di raggio
tra 0,05 e 0,2 mm rispetto al punto programmato nella traiettoria
da compiere. Powerlink, grazie
alla velocità di invio e ricezione
della comunicazione consente
un loop di controllo così rapido
da mantenere gli standard di ripetibilità sempre all’interno dei
range indicati.
Sicurezza - L’integrazione e gestione della safety contestuale alle
informazioni di motion, risponde
alla normativa ISO 10218. Powerlink con il protocollo di sicurezza universale openSafety, infatti,
consente controlli ridondanti su
velocità e posizione e il robot,
così, passa in modalità safety.
Sinonimo di prospettiva
Powerlink è un protocollo open
source: lo sviluppo avviene all’interno del consorzio Epsg (Ethernet Powerlink Standardization
Group) a cui Comau aderisce. Il
know-how prodotto dalle aziende
che condividono gli sviluppi è
a disposizione degli utilizzatori, non solo per la robotica, ma
anche per altre componenti di
automazione, come, ad esempio,
la sensoristica. Il sistema, proprio
grazie alla sua apertura originale,
è in continua crescita, sviluppo e
miglioramento in quanto le divisioni R&D di molte aziende importanti, tra cui Comau, B&R e molte
altre aziende leader in ambito
automazione, riversano in questo
sistema competenze, scoperte,
esperienze. Una visione, quella
dell’apertura, che si rispecchia
nel nuovo modo di fare impresa
nell’epoca della globalizzazione,
del servizio, e dell’innovazione
taylor made: oggi produzioni di
eccellenza e business trovano
fondamento e prosperità nella
collaborazione tra i soggetti coinvolti nel progetto. Comau mette
a disposizione tutte le proprie
competenze, e la continua ricerca
di un’innovazione olistica, per
definire rapporti di collaborazione vincenti. Anche perché, dopo
40 anni di matrimonio con l’innovazione, è l’unica maniera per
arrivare alle nozze d’oro.
A. Marzetta è specialista in content
curation.
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