Politiche e tecnologie per l'industria digitale

Beckhoff Automation, una delle principali aziende europee specializzate in prodotti e soluzioni per l'automazione industriale, chiuderà il 2021 con una forte crescita del fatturato. Il dato di fine anno, secondo le previsioni, dovrebbe ammontare a 1,15 miliardi di euro (+ 25% sul 2020). Un risultato che si inserisce in una “serie” record: l'azienda tedesca ha infatti raggiunto una crescita media annua del 15% negli ultimi vent'anni.

I risultati ottenuti sono il risultato di una “crescita organica e armoniosa”, come ha affermato Hans Beckhoff, fondatore e attuale amministratore delegato di un'azienda orgogliosa della sua struttura familiare. Una tech company fortemente orientata all'innovazione, con importanti investimenti in R&D, ma anche attenta alle sfide poste dalla sostenibilità. “Siamo un'azienda clima-compensata”, sottolinea Beckhoff, evidenziando soprattutto i ridotti consumi energetici e le ridotte emissioni di produzione ottenute grazie all'utilizzo delle sue tecnologie.

Gli ottimi risultati del 2021, però, non fanno riposare l'azienda sugli allori, anzi. Per il 2022 l'azienda Verl ha messo a punto una serie di novità che avrebbero dovuto essere esposte alla fiera SPS di Norimberga, purtroppo annullata a causa della pandemia.

Le novità sono tante e spaziano dal mondo Industrial PC & Controller, core business originario dell'azienda, dove sono stati presentati i nuovi PC embedded CX5620 e CX5630 con CPU AMD Ryzen e la serie C60xx Box PC per applicazioni che richiedono elevate prestazioni grafiche. grazie alla GPU Nvidia Quadro RTX6000, fino al mondo dell'I/O ea quello dei motori elettrici.

Le tre principali novità, però, riguardano il sistema di movimentazione intelligente XTS, che si arricchisce del nuovo XTS Smart Mover NCT (No Cable Technology), del software TwinCAT e del nuovo sistema MX che si propone come una vera rivoluzione nei quadri. comando e controllo.

Il sistema di movimentazione carrelli indipendente XTS si arricchisce di una nuova variante denominata “XTS with NCT”, dove NCT sta per No Cable Technology.

Con il nuovo sistema, che rimane compatibile con il sistema XTS esistente, i motori assorbono energia tramite un sistema a induzione senza contatto. Non solo: viene implementata anche la trasmissione wireless sincrona dei dati in tempo reale.

Grazie a queste innovazioni, i camion possono ospitare a bordo dispositivi tecnologici aggiuntivi, dai moduli motore ai sensori.

Questo amplia enormemente le potenzialità applicative del sistema che, da “semplice” soluzione per la movimentazione autonoma, si trasforma in un sistema intelligente in grado di effettuare misurazioni o lavorazioni a bordo di carrelli in movimento.

La comunicazione dati tra il sistema ed i mover avviene in tempo reale e, grazie alla tecnologia EtherCAT, sincronizza gli eventi dell'intero sistema in pochi microsecondi, garantendo velocità e precisione.

Ciò consente di eseguire sequenze di processo (dalla misurazione della temperatura all'applicazione di un'etichetta) direttamente sul motore stesso, sia durante il movimento che quando è fermo.

Sviluppato da 25 anni TwinCAT è il software - o meglio la piattaforma - che Beckhoff Automation utilizza per mettere a terra le potenzialità delle sue tecnologie. Con questo potente strumento è possibile programmare la logica soft dei controllori di automazione così come le funzionalità dei controllori di movimento, ma anche creare interfacce uomo-macchina e sistemi interconnessi in sicurezza.

Da alcuni anni TwinCAT dispone anche di moduli progettati per sviluppare applicazioni che sfruttano l'apprendimento automatico. Oggi questa parte della piattaforma TwinCAT si espande con un nuovo motore inferenziale progettato per gestire applicazioni complesse e veloci: riconoscimento ottico dei caratteri, ispezione di superfici, conteggio di oggetti, ecc.

TwinCAT Machine Learning Server è infatti una libreria PLC TwinCAT standard e un motore di inferenza quasi in tempo reale. A differenza dei due motori esistenti, il processo non viene eseguito in tempo reale, ma in un processo separato sul PC industriale. D'altra parte, praticamente tutti i modelli di intelligenza artificiale possono essere eseguiti nel motore del server grazie al supporto del formato standardizzato Open Neural Network Exchange (ONNX).

Il TwinCAT Machine Learning Server può operare in classica parallelizzazione su kernel CPU, utilizzando la GPU integrata dei PC industriali Beckhoff o accedendo a GPU dedicate, come quelle di NVIDIA.

L'altra novità è TwinCAT/BSD Hypervisor: si tratta di uno strumento che permette l'esecuzione simultanea di macchine virtuali e applicazioni TwinCAT in tempo reale su un PC industriale Beckhoff. In pratica è possibile caricare su un PC su cui è già in esecuzione un sistema operativo real time che si occupa anche del controllo di macchine virtuali o container docker. Grazie al lavoro dell'Hypervisor, la separazione tra i sistemi operativi avviene senza compromettere le prestazioni del sistema real time dedicato al controllo e offre anche vantaggi in termini di sicurezza (sia safety che security).

Ad esempio, eseguendo un ambiente desktop Windows in una macchina virtuale, qualsiasi riavvio di Windows dovuto ad aggiornamenti software non comporterà l'arresto del sistema di controllo della macchina. La disponibilità della macchina è quindi garantita, poiché Windows viene riavviato solo nell'ambiente della macchina virtuale e TwinCAT continua a funzionare in tempo reale dall'host TwinCAT / BSD.

Oltre a Windows, anche le distribuzioni Linux possono essere eseguite sul controller con l'aiuto dell'hypervisor TwinCAT / BSD. Le macchine virtuali Linux consentono alle applicazioni Linux containerizzate di essere eseguite direttamente sul controller della macchina, consentendo la raccolta e l'elaborazione dei dati in prossimità dell'origine dati effettiva (applicazioni di edge computing). Qualora sia richiesta anche una connessione di rete pubblica per l'implementazione di container Linux o per l'invio di dati al cloud, è possibile rendere esplicitamente disponibili interfacce Ethernet dedicate a una macchina virtuale Linux tramite device passthrough. In questo modo le interfacce di rete dei PC industriali sono già isolate dal sistema di controllo al livello più basso e possono essere assegnate a diversi segmenti di rete senza dover filtrare i pacchetti di rete tramite VLAN, reti IP o regole firewall.

Il quadro elettrico è spesso il vero punto debole di un sistema di automazione: è qui che si verificano la maggior parte dei guasti dovuti a cablaggi grezzi o problemi di gestione della polvere o della temperatura. Non è un caso che, con la crescente complessità dei sistemi di automazione e dei componenti richiesti, i quadri di comando e controllo non siano più considerati semplici carpenterie, ma vere e proprie criticità dell'applicazione.

Non tutti sanno che l'attuale Beckhoff Automation nasce come “spin-off” di Elektro Beckhoff, azienda familiare nella quale lo stesso Hans Beckhoff si occupava della progettazione di quadri elettrici. Da qui, probabilmente, la sensibilità dell'azienda verso questo tema e la volontà di portare una forte ondata di innovazione anche in questo settore.

La novità lanciata quest'anno è il sistema MX. Per riassumerlo in una frase, potremmo dire che si tratta di una vera rivoluzione in cui i componenti dell'automazione "diventano" essi stessi un quadro di comando modulare.

Si tratta di un sistema innovativo che mira ad ottimizzare gli spazi e il cablaggio sostituendo completamente il quadro elettrico convenzionale.

Il Sistema MX poggia su una piastra di base in alluminio, disponibile in 3 dimensioni, tutte con grado di protezione IP67, alla quale vengono agganciati i vari componenti del sistema (comunicazione, IPC, automazione, motion, IO ecc.), creando così un intero comando e pannello di controllo in uno spazio estremamente ridotto.

Tutti i moduli hanno EtherCAT per la comunicazione e utilizzano la potenza distribuita dalla piastra.

Il sistema - dicevamo - è altamente modulare e può gestire un carico elettrico di 400 Vac / 63 A. Sono disponibili moduli per il collegamento alla rete e per tutte le altre funzioni tipiche del quadro elettrico.

Il sistema può essere montato direttamente sulla macchina. Oltre a ridurre significativamente lo sforzo progettuale richiesto al costruttore della macchina, soprattutto durante le fasi di progettazione e installazione, il sistema MX offre funzioni diagnostiche integrate che riducono la complessità per l'utente finale.

È un sistema robusto e compatto che non richiede cablaggio. Meno difficile da progettare, meno componenti, funzionalità integrate.

Giornalista professionista ed esperto nella creazione e gestione di contenuti digitali e social media. Grande appassionato di tecnologia, collabora dal 2001 con diverse testate B2B del settore industriale, scrivendo di automazione, elettronica, strumentazione, meccanica, ma anche economia e food & beverage, oltre che con organizzatori di eventi, fiere e aziende. E' membro del Consiglio di Amministrazione di ANIPLA, Associazione Nazionale Italiana per l'Automazione.

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