Che cosa significa monitorare lo stato di un prodotto o di un impianto?
In molti prodotti e impianti, la difficoltà non consiste soltanto nel comandare elettronicamente pompe, ventole o altri dispositivi, ma nel verificare che stiano realmente funzionando nelle condizioni previste.
Un ventilatore può essere alimentato ma non generare il flusso d'aria atteso; una pompa può risultare attiva ma lavorare fuori dal proprio campo operativo.
Monitorare significa quindi acquisire i dati disponibili, interpretarli e utilizzarli per riconoscere stati normali, anomalie e guasti. Queste informazioni possono inoltre essere storicizzate, così da ricostruire nel tempo il comportamento del prodotto o dell'impianto.
Quali segnali si possono gestire?
Una scheda elettronica destinata al monitoraggio industriale deve potersi interfacciare con i segnali realmente disponibili nel prodotto o nell'impianto: ingressi digitali, segnali analogici in tensione o corrente e uscite destinate al comando degli attuatori.
Gli ingressi digitali permettono di acquisire stati semplici come marcia/arresto, presenza di un allarme, finecorsa, galleggianti, pressostati o consensi.
In ambito industriale i segnali a 24 VDC sono particolarmente diffusi grazie alla buona immunità ai disturbi e alla facilità di integrazione con sensori, attuatori e quadri elettrici.
Le uscite digitali possono essere utilizzate per comandare ventole, pompe, relè, segnalatori acustici, spie o altri attuatori.
Alcuni driver elettronici permettono inoltre di diagnosticare lo stato dell'uscita e, quando previsto dall'hardware, misurare la corrente assorbita dal carico. Questo consente di verificare non soltanto che un comando sia stato inviato, ma anche che il dispositivo collegato stia funzionando correttamente.
Il segnale in corrente 4–20 mA è ampiamente utilizzato in ambito industriale grazie alla buona resistenza ai disturbi e alla possibilità di trasmettere misure anche su distanze significative.
Può essere utilizzato per acquisire pressione, temperatura, portata, livello e numerose altre grandezze fisiche. I relativi circuiti di ingresso devono essere opportunamente condizionati e protetti prima che il segnale raggiunga l'elettronica di elaborazione.
Molti sensori e dispositivi industriali, compresi quelli utilizzati nel trattamento dell'aria e nella ventilazione meccanica controllata, forniscono segnali analogici in tensione come 0–5 V o 0–10 V.
Anche in questo caso l'elettronica di acquisizione deve adattare e proteggere il segnale da sovratensioni, disturbi e condizioni anomale prima della conversione digitale.
Perché utilizzare elettronica dedicata?
Un PLC è uno strumento eccellente quando serve una piattaforma di automazione generale, modulare e programmabile sul campo.
Non tutte le applicazioni, però, necessitano di un PLC. Quando l'obiettivo è integrare una funzione direttamente all'interno di un prodotto, una scheda embedded dedicata può risultare più compatta, più facilmente replicabile e maggiormente integrata nel ciclo produttivo del costruttore.
L'elettronica può diventare parte integrante del funzionamento del prodotto: acquisisce i segnali provenienti dai sensori, comanda gli attuatori, esegue la logica di controllo e rende disponibili informazioni sullo stato della macchina.
Non rappresenta quindi un elemento esterno aggiunto successivamente, ma una componente progettata insieme al prodotto stesso.
Un analizzatore della qualità dell'aria, ad esempio, può contenere sensori, pompe, elettrovalvole e altri componenti specifici.
L'elettronica dedicata può gestire questi dispositivi, acquisire le grandezze misurate e aggiungere funzionalità come diagnostica, registrazione dei dati e comunicazione verso altri sistemi.
Una soluzione embedded può essere dimensionata in funzione delle reali esigenze del prodotto: numero e tipologia degli ingressi, potenza delle uscite, alimentazioni disponibili, protocolli di comunicazione, connettori, protezioni e modalità di installazione.
In questo modo l'hardware viene progettato attorno al prodotto, evitando funzionalità inutilizzate e facilitandone l'integrazione nella produzione.
monitoraggio dati
integrabile in prodotti esistenti
aspirazione e ventilazione
Misura della pressione differenziale, stato della ventola,
controllo dei filtri, allarmi e ore di funzionamento.
trattamento dell'aria e hvac
Monitoraggio di pressione, temperatura, umidità,
stato delle serrande e segnalazioni.
apparecchiature oem
Integrazione di funzionalità elettroniche specifiche
all'interno di prodotti già esistenti.
Esempi di applicazioni
Il monitoraggio non è legato a un singolo settore. La stessa architettura di acquisizione e controllo può essere adattata ad applicazioni differenti ogni volta che esistono grandezze misurabili e criteri con cui distinguere uno stato normale da una condizione anomala o critica.
Pressione differenziale, stato della ventola, controllo dei filtri, allarmi e ore di funzionamento.
Pressione, livello, consensi, allarmi, stato del motore e comando degli attuatori.
Pressione, temperatura, umidità, stato delle serrande e segnalazioni.
Sensori di presenza, finecorsa, stati di processo, uscite e diagnostica locale.
Integrazione di funzionalità elettroniche specifiche all'interno di prodotti già esistenti.
Acquisizione e interpretazione dei segnali provenienti da macchine e impianti che non dispongono di sistemi di supervisione moderni.
Monitoraggio remoto
Per monitorare da remoto un prodotto o un impianto non è sufficiente aggiungere una dashboard web.
Prima è necessario acquisire correttamente i dati dal campo, verificare lo stato delle comunicazioni, interpretare la condizione logica del prodotto e dei suoi sensori e stabilire quali informazioni siano realmente significative.
Solo successivamente i dati possono essere trasmessi a un'infrastruttura remota, dove vengono conservati, elaborati e resi disponibili attraverso dashboard, API e sistemi di segnalazione, applicando adeguate regole di accesso e sicurezza.
Avanguarder sviluppa questa architettura partendo dall'elettronica embedded e dall'acquisizione dei dati, fino alla loro supervisione e integrazione con sistemi software.
