Decentralizzazione: forte riduzione dei cablaggi e semplificazione delle architetture

aprile 09, 2016, by Reid Hunt

I produttori di macchine puntano sulla funzionalità e l'affidabilità quando progettano una nuova macchina. Le idee sono messe sulla carta e i componenti sono raggruppati in schemi a blocchi, uniti da sottili linee per mostrare i collegamenti tra i vari pezzi. È il momento più creativo del ciclo. Tutto può essere facilmente spostato, poiché si trova su una lavagna. Anche se siete già arrivati alla fase del modello CAD, le modifiche non richiedono uno sforzo fisico e l'assemblaggio è ancora solo un'idea.

Piano piano, vengono introdotti nel disegno i collegamenti dei cavi. La maggior parte dei costruttori inizia il lavoro pensando a una versione precedente o a una variazione della macchina, quindi nessuno dimentica il ruolo del cablaggio. Tuttavia, troppi costruttori non considerano la gestione dei cablaggi come un'occasione per ottenere vantaggi competitivi, che potrebbero consistere in qualsiasi tipo di segnale di collegamento. Sono complicati da installare e tipicamente costosi. È altrettanto difficile anche all'interno del quadro, dal momento che la diffusione del collegamento con guida DIN blocca i collegamenti. L'estremità di ogni connessione dev'essere spelata, etichettata e bloccata con una boccola. Al di là della programmazione software, questa è apparentemente la parte del processo di progettazione e realizzazione che richiede più tempo.

Ma ora c'è un aiuto. I produttori hanno capito che la semplicità e la facilità d'uso sono importanti per i costruttori di macchine, considerato il problema di cavi e cablaggio. Sul mercato si trovano ormai moltissimi sistemi che integrano le funzioni della macchina e la connettività. I primi prodotti immessi sul mercato erano semplici ed efficaci, ma non arrivavano agli standard di performance dei produttori industriali. I prodotti motore/azionamento integrati avevano una potenza di circa 500 watt e le loro prestazioni erano limitate. Negli ultimi anni, sono comparse sul mercato maggiori opzioni a più ampio respiro. Un'altra nuova opzione separa gli azionamenti dai motori, ma pone gli azionamenti molto vicini agli assi del motore per la sua tenuta ambientale. Questa soluzione garantisce la massima potenza e protegge la flessibilità del motore. Si tratta di un sistema ad azionamento decentralizzato.

Il vantaggio dell'applicazione di una di queste nuove soluzioni è molto chiara per un ingegnere che ha avuto a che fare con una grossa macchina multi-asse. A titolo esemplificativo, per una macchina a otto assi con 3 metri tra un motore e l'altro (immaginate un lungo processo su una linea), una tradizionale macchina con "azionamento nell'armadio" necessita di 372 metri di cablaggio. Nella soluzione decentralizzata, la retroazione, la potenza e il bus necessitano di un unico cavo. Poiché adesso gli azionamenti sono posizionati fuori dal telaio della macchina, è necessario un unico cavo a collegamento fisso. Gli azionamenti sono collegati in una “daisy chain” in modo da evitare un ammasso di cavi dietro al quadro. In questo modo l'architettura è semplice e la macchina è più affidabile, poiché i collegamenti sono ridotti.

 sistema di azionamento decentralizzato
372 metri per la soluzione tradizionale a sinistra. 42 metri utilizzando un approccio decentralizzato

Anche all'interno del quadro le cose sono sostanzialmente diverse. Viene utilizzato un armadio molto più piccolo e la quantità di morsettiere è drasticamente ridotta. La regola generale prevede circa 15 morsettiere per ogni azionamento.

Per i progettisti di macchine che in passato erano vincolati a causa del passaggio dei cavi è ora opportuno valutare questi nuovi approcci. Non solo si evitano i costi e i problemi relativi a cavi e cablaggi, ma si spiana la strada per la costruzione di macchine di dimensioni ridotte. Non sottovalutate i vantaggi perché, sebbene sia l'ultima considerazione sulla carta, il cablaggio incide pressoché su ogni aspetto della progettazione.

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