{"id":12745,"date":"2022-02-10T08:00:00","date_gmt":"2022-02-10T08:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/?p=12745"},"modified":"2022-02-09T09:49:29","modified_gmt":"2022-02-09T09:49:29","slug":"levoluzione-dellarmadio-elettrico-di-controllo-industriale-nellera-dellinternet-industriale-delle-cose","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/it\/produzione\/levoluzione-dellarmadio-elettrico-di-controllo-industriale-nellera-dellinternet-industriale-delle-cose\/","title":{"rendered":"L’evoluzione dell’armadio elettrico di controllo industriale nell’era dell’internet industriale delle cose"},"content":{"rendered":"\n

Il semplice armadio di controllo \u00e8 un pilastro di tutti i macchinari industriali. Inizialmente utilizzati per ospitare alcuni rel\u00e8, i fusibili, gli interruttori e i semplici controllori, gli armadi stanno vivendo dei cambiamenti trasformativi. Con l’avvento dell’Internet industriale delle cose (IIoT), dell’Industria 4.0 e di altri miglioramenti in termini di efficacia operativa, gli armadi di controllo sono i luoghi in cui collocare tutti i nuovi componenti e i sistemi di automazione. Tuttavia, la quantit\u00e0 di spazio richiesto per i macchinari va oltre quello disponibile. Quando lo spazio al suolo di uno stabilimento \u00e8 ridotto al minimo, si aprono le porte a diversi progressi tecnologici per far fronte all’immensa pressione di comprimere un maggior numero di dispositivi di controllo industriale in uno spazio fisso dell’armadio. Questo articolo mette in evidenza il motivo per cui \u00e8 necessario un approccio pi\u00f9 strategico all’uso dell’armadio di controllo.<\/p>\n\n\n\n

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Il mondo che cambia nel controllo industriale <\/h2>\n\n\n\n

Le fabbriche moderne e i processi di produzione stanno diventando sempre pi\u00f9 automatizzati e fortemente ottimizzati. La tecnologia operativa (OT) \u00e8 al centro di questi miglioramenti. I processi di produzione utilizzano abitualmente sistemi di elaborazione della visione per rilevare, ad esempio, il corretto allineamento delle etichette sulle bottiglie e il corretto montaggio dell’involucro. L’elaborazione della visione in tempo reale e le reti neurali di apprendimento automatico permettono di ottenere alti tassi di produttivit\u00e0 e un maggiore utilizzo delle risorse. Anche i robot e l’uso collaborativo dei robot sono all’ordine del giorno, aumentando la tecnologia che necessita di essere impiegata nell’ambiente di produzione.<\/p>\n\n\n\n

Il suolo disponibile in azienda: una risorsa scarsa<\/h2>\n\n\n\n

Sebbene i miglioramenti dell’efficienza operativa di IIoT e OT possano produrre vantaggi significativi, essi creano alcune sfide di implementazione per la gestione dell’impianto. Di fatto, il suolo disponibile in azienda \u00e8 sempre scarso e la priorit\u00e0 \u00e8 quella di sistemare i mezzi di produzione. Tuttavia, come la mettiamo con il luogo in cui posizionare le apparecchiature di controllo? In passato, ad ogni macchinario veniva tipicamente assegnato lo spazio per un singolo armadio di controllo. Le installazioni IIoT dipendono fortemente da sistemi elettronici, sensori e attuatori per funzionare in modo efficiente. I progettisti di armadi e pannelli di controllo si trovano ora a dover ospitare l’elaborazione della visione e delle immagini, i sistemi di manutenzione predittiva, gli switch di rete e gli alimentatori. L’automazione evidenzia la necessit\u00e0 di conformit\u00e0 agli standard di sicurezza funzionale come IEC61508 e IEC62061. Anche l’aderenza alla sicurezza elettrica, alla compatibilit\u00e0 elettromagnetica (EMC) e alle norme sull’immunit\u00e0 elettromagnetica (EMI) richiedono molta attenzione. Senza dimenticare i moduli di conversione dell’alimentazione, gli azionamenti dei motori, i controllori logici di processo e i dispositivi di commutazione elettrica; tutti hanno bisogno di una sistemazione. <\/p>\n\n\n\n

Con l’avanzare della tecnologia dell’automazione industriale, la gestione della produzione pu\u00f2 abbracciare nuovi concetti e tendenze del mercato. Una tendenza recente che sta prendendo piede e che segue l’Industria 4.0 e l’IIoT, in questo momento essi sono i gemelli digitali ed essenzialmente sono una replica di una linea di produzione fisica. In aggiunta all’uso di un gemello per monitorare le prestazioni dell’impianto, forniscono una piattaforma digitale per simulare e modellare diverse tecniche e scenari di produzione.<\/p>\n\n\n\n

Tuttavia, una maggiore tecnologia pone ulteriore pressione sullo spazio dell’armadio e del pannello, aumentando la necessit\u00e0 di un approccio strutturato per ottimizzare lo spazio disponibile.<\/p>\n\n\n\n

Sfide dell’armadio elettrico di controllo<\/h2>\n\n\n\n

Cosa deve esserci all’interno dell’armadio o del pannello? <\/em><\/h3>\n\n\n\n

Per gli architetti di sistemi industriali, cercare di trovare spazio per un altro elemento dell’attrezzatura di controllo \u00e8 solo la prima sfida. La progettazione di un nuovo pannello richiede al costruttore di rivedere attentamente i tipi e il numero di dispositivi da includere. C’\u00e8 un raggruppamento logico per quanto riguarda la loro funzione o dimensione fisica? Che dire della connettivit\u00e0 con altri moduli e controllori? Forse localizzare parti specifiche adiacenti l’una all’altra \u00e8 vantaggioso per ridurre la complessit\u00e0 del cablaggio. Inoltre, raggruppare i dispositivi con lo stesso profilo di altezza aiuta a ottimizzare lo spazio disponibile.<\/p>\n\n\n\n

Evitare problemi di gestione termica<\/em><\/h3>\n\n\n\n

Mentre fate una lista dei controller, dei moduli e dei dispositivi, prendete nota delle distanze minime raccomandate dal produttore, se citate. Una ragione fondamentale di questo fattore \u00e8 la gestione termica, poich\u00e9 la dissipazione del calore diventa fondamentale all’interno di un armadio strettamente imballato. Alcune unit\u00e0 possono generare pi\u00f9 calore di altre; gli alimentatori, per esempio, potrebbero produrre pochi watt di calore anche se sono altamente efficienti. Diversi elementi che producono piccole quantit\u00e0 di calore possono creare un punto caldo all’interno dell’armadio, con un potenziale impatto su altre apparecchiature.<\/p>\n\n\n\n

Alcuni armadi elettrici di controllo possono richiedere il raffreddamento ad aria forzata, con ulteriori limitazioni dello spazio disponibile. La scelta di unit\u00e0 di controllo specificamente progettate per ridurre al minimo la quantit\u00e0 di calore disperso irradiato e adatte a un denso montaggio fianco a fianco migliora l’utilizzo dello spazio. <\/p>\n\n\n\n

Gestione dei cavi; evitare la confusione dei cavi <\/em><\/h3>\n\n\n\n

Durante l’installazione si pu\u00f2 trascurare un’attenzione adeguata per affrontare le sfide della gestione dei cavi. L’accessibilit\u00e0, l’identificazione e l’instradamento dei cavi sono fattori critici durante il ciclo di vita del bene di produzione. Un’identificazione chiara dei cavi e i metodi di fissaggio convenienti garantiranno che le attivit\u00e0 di manutenzione si svolgano rapidamente e senza intoppi. Inoltre, a seconda del diametro e del tipo di cavo, i raggi minimi di curvatura dei cavi dovranno essere considerati attentamente, soprattutto per i cavi ottici. L’instradamento dei cavi di segnale non schermati a bassa tensione provenienti da un sensore analogico che \u00e9 accanto a cavi ad alta potenza, azionamenti di motori, per esempio, pu\u00f2 provocare l’induzione di transitori ad alta tensione sugli ingressi del sensore, con conseguente funzionamento erratico del sistema.<\/p>\n\n\n\n

Il recente aumento della popolarit\u00e0 delle terminazioni dei cavi push-in aiuta a velocizzare il cablaggio durante l’installazione. I connettori a molla forniscono una connessione comoda e affidabile, senza attrezzi, per conduttori solidi o cavi preassemblati con ghiere. Le forze d’inserimento sono ridotte al minimo, riducendo lo stress del cavo, ma massimizzando la ritenzione ed evitando l’estrazione.<\/p>\n\n\n\n

Conformit\u00e0 agli standard; sicurezza elettrica e funzionale <\/em><\/h3>\n\n\n\n

Le attrezzature progettate per il settore industriale devono essere conformi agli standard di sicurezza pertinenti. Questo requisito protegge i lavoratori e i macchinari di produzione dai danni. Le norme riconosciute a livello internazionale stabiliscono distanze di separazione sicure per i terminali ad alta tensione, correnti di dispersione massime e tensioni minime di isolamento elettrico. Per i circuiti elettrici utilizzati in potenziale prossimit\u00e0 di sostanze esplosive o infiammabili, si applicano le norme di protezione intrinseca.<\/p>\n\n\n\n

Le valutazioni dei rischi e gli standard di sicurezza funzionale definiscono la probabilit\u00e0 e la gravit\u00e0 degli incidenti che si verificano a causa del malfunzionamento delle apparecchiature. Questi standard di sicurezza si applicano a un sistema nel suo complesso, incluso il software. I dispositivi a semiconduttori utilizzati nei sistemi di automazione industriale presentano sempre pi\u00f9 spesso caratteristiche di sicurezza funzionale. Esempi di dispositivi di protezione elettromeccanici sono i rel\u00e8 a guida forzata.<\/p>\n\n\n\n

Conformit\u00e0 e immunit\u00e0 elettromagnetica (EMC\/EMI)<\/em><\/h3>\n\n\n\n

Il settore industriale \u00e8 elettricamente rumoroso. Gli inverter ad alta frequenza, gli azionamenti dei motori a commutazione rapida e i motori ad alta potenza contribuiscono a creare un ambiente che impone l’uso di apparecchiature conformi agli standard EMC & EMI pertinenti. Standard come IEC61000 e la direttiva EMC 2014\/30\/EU raccomandano anche una distanza minima di separazione tra i cavi di rete e i conduttori di potenza. Gli architetti di sistema e i progettisti di armadietti sono invitati a controllare le informazioni sul prodotto del produttore e le schede tecniche per la conformit\u00e0.<\/p>\n\n\n\n

Il futuro dell’armadio di controllo industriale e del design del pannello<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Con molte considerazioni di layout e design, il compito del costruttore di pannelli \u00e8 scoraggiante. Tuttavia, i fornitori di armadi di controllo ora forniscono una serie completa di strumenti di pianificazione 3D, configuratori e sistemi digitali che facilitano la complessit\u00e0 della progettazione del pannello. Le risorse di progettazione 3D, compresi i modelli 3D dei molti dispositivi e sistemi collocati nell’armadio, permettono all’architetto di sistemi di visualizzare diverse alternative di layout prima di selezionare rapidamente la disposizione ottimale. Una volta selezionata una configurazione, l’applicazione di progettazione pu\u00f2 modellare il profilo termico e il dimensionamento elettrico. Gli architetti possono anche compilare la documentazione necessaria e le certificazioni di conformit\u00e0 agli standard con facilit\u00e0. La figura 1 illustra un processo di esempio utilizzando il flusso di lavoro di Siemens<\/a> Control Panel Design. <\/p>\n\n\n\n

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Figura 1 – L’approccio al flusso di lavoro di Siemens Control Panel Design che evidenzia le fasi critiche nella progettazione di un armadio da zero (fonte Siemens)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Phoenix Contact<\/a> offre il suo software di progettazione di armadi PROJECT per la gamma COMPLETA di dispositivi, moduli e sistemi di armadi e pannelli dell’azienda, vedi Figura 2.<\/p>\n\n\n\n

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Figura 2 – Il software di progettazione dell’armadio PROJECT di Phoenix Contact (fonte Phoenix Contact)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Questa applicazione comprende un’interfaccia utente semplice e personalizzabile che \u00e8 intuitiva per il progettista. \u00c8 possibile assemblare un elenco dettagliato di parti in tempo reale, e fare un ordine web quando si \u00e8 pronti. I dati di progettazione possono essere scambiati con i pi\u00f9 diffusi software CAE\/CAD, rendendo il processo il pi\u00f9 fluido possibile. Con l’interfaccia utente visiva, i dispositivi e i moduli della guida DIN sono rapidamente realizzati per gli architetti per vedere come procede il layout dell’armadio. <\/p>\n\n\n\n

Con la continua innovazione dell’IIoT e dell’Industria 4.0, i nuovi dispositivi a bassa potenza e pi\u00f9 efficienti dal punto di vista energetico aprono delle opportunit\u00e0 per risparmiare spazio considerevole negli armadi e nei pannelli di controllo. Il montaggio affiancato di componenti a bassa potenza e ad alta efficienza ottimizza lo spazio disponibile, vedi Figura 3.<\/p>\n\n\n\n

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Figura 3 – Aumento dello spazio disponibile sulla guida DIN con il montaggio affiancato di dispositivi ad alta efficienza energetica (fonte Omron<\/a>)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

I produttori di dispositivi stanno anche razionalizzando le dimensioni dei loro dispositivi con lo stesso profilo di altezza, risparmiando ulteriore spazio morto, vedi Figura 4.<\/p>\n\n\n\n

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Figura 4 – L’utilizzo di dispositivi su guida DIN con lo stesso profilo di altezza riduce lo spazio morto (fonte Omron)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Un altro vantaggio significativo dei dispositivi con la stessa altezza \u00e8 che il flusso d’aria intorno all’armadio \u00e8 meno ostacolato e uniforme, come illustrato nella Figura 5. Ne consegue che \u00e8 meno probabile che si verifichino punti caldi.<\/p>\n\n\n\n

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Figura 5 – L’utilizzo di dispositivi e componenti con un’altezza uniforme assicura un flusso d’aria senza ostacoli (fonte Omron) <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Per avere successo, Phoenix Contact raccomanda un approccio incentrato su cinque aree funzionali della progettazione di armadi e pannelli: affidabilit\u00e0 dell’alimentazione, connettivit\u00e0 e commutazione, automazione, reti e I\/O, sicurezza e produttivit\u00e0 in officina. Ogni area \u00e8 poi suddivisa in categorie rilevanti.<\/p>\n\n\n\n

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Figura 6 – Dispositivi di connettivit\u00e0 Phoenix Contact DIN Rail (fonte Phoenix Contact)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Per esempio, l’argomento automazione, reti e I\/O copre la convergenza delle topologie di rete, l’accesso remoto, lo scambio di dati e la raccolta di dati in tempo reale. La figura 6 evidenzia l’alimentazione di linea COMPLETA di Phoenix Contact, gli switch Ethernet e i dispositivi montati su guida DIN LAN wireless.<\/p>\n\n\n\n

Siemens promuove il suo TIA (total integrated automation) Selection Tool per la progettazione cloud o desktop, vedi Figura 7. Coprendo l’intera gamma di componenti, dispositivi e sistemi di automazione Siemens, la configurazione e il layout di un armadio o di un pannello sono notevolmente semplificati e non sono richieste conoscenze tecniche.<\/p>\n\n\n\n

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Figura 7 – Il Siemens TIA Selection Tool offre un approccio visivo e intuitivo alla progettazione del pannello di controllo (fonte Siemens) <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Un approccio strutturato alla progettazione consente di ottenere prestazioni ottimali dell’armadio di controllo e l’efficienza dello spazio <\/h2>\n\n\n\n

Con lo spazio in fabbrica a disposizione, l’ottimizzazione del layout interno e del design degli armadi di controllo e dei pannelli \u00e8 di fondamentale importanza. Realizzare miglioramenti dell’efficacia operativa richiede l’impiego di pi\u00f9 tecnologia, mettendo un architetto di sistemi industriali di fronte a molteplici sfide di progettazione. L’adozione di un approccio strutturato alla selezione, al posizionamento dei componenti e alla documentazione aiuta a semplificare i molti compiti. I principali fornitori di sistemi di automazione industriale offrono risorse complete per la progettazione visiva in 3D, la disposizione dei componenti e la configurazione che facilitano significativamente questi compiti complessi.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Il semplice armadio di controllo \u00e8 un pilastro di tutti i macchinari industriali. 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