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AAAAutomazioneutomazioneutomazioneutomazione

MMMMacchine per il packagingacchine per il packagingacchine per il packagingacchine per il packaging

Giorgio Tarozzi – Direttore laboratorio LIAM

[email protected]

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OBIETTIVO DEL PROGETTO

Realizzare un Laboratorio, di proprietà congiunta,

finalizzato alla ricerca e sviluppo di tecnologie,

strumenti e attrezzature per l’innovazione nel

campo dell’automazione di macchine automatiche

per il packaging � LIAM

AZIENDE ADERENTI AD OGGI

• IMA S.p.A.

• Tetra Pak Packaging Solutions S.p.A.

• Sitma S.p.A.

• Selcom Elettronica S.p.A.

• SACMI S.C.

• Coordinatore del progetto:

• CRIT S.r.l.

LABORATORI RETE ALTA TECNOLOGIA COINVOLTI

• CIRI MECCANICA AVANZATA E MATERIALI (U.O.

Automazione, robotica e meccatronica)

– Università di Bologna

• INTERMECH – MECTRON

– Università Modena e Reggio Emilia (Reggio Emilia)

• INTERMECH – SIMECH – DIMEC

– Università Modena e Reggio Emilia (Modena)

PERCHE’ IL LIAM?

• Le aziende partecipanti producono macchine e prodotti diversi, ma hanno molte caratteristiche in comune :– Le problematiche di automazione sono spesso simili

– non riescono ad analizzare i problemi come vorrebbero (tempi di progettazione sempre più ridotti) ,

– non riescono ad approfondire e confrontare in modo efficace le possibili e diverse soluzioni esistenti.

• Il mercato delle macchine automatiche è sempre più competitivo.– I problemi sono sempre più complessi

– Gli anni di vita delle macchine sono sempre più brevi

– I tempi di sviluppo dei progetti sono sempre più ridotti,

• Gli sviluppi del mercato dei componenti di automazione e degli strumenti di progettazione è in rapida e continua evoluzione tecnica.

PERCHE’ IL LIAM?

• Anche alle aziende più importanti del settore, quasi sempre leader o tra i leader del proprio mercato, diventa difficile seguire tutte le problematiche!

• Il LIAM nasce per unire conoscenze e sforzi e trovare quindi soluzioni migliori.

• Unire vuole dire mettere in comune le esperienze e conoscenze di aziende diverse con le esperienze universitarie.

ATTIVITA’ PREVISTE NEI PRIMI 2 ANNI

1. Sviluppo di prototipi virtualiResponsabile universitario: Marcello Pelliciari (Università di Modena)

Responsabile aziendale: Pierantonio Ragazzini (IMA)

2. Soluzioni di diagnostica predittivaResponsabile universitario: Cesare Fantuzzi (Università di Reggio Emilia)

Responsabile aziendale: Andrea Tinarelli (SELCOM)

3. Software architecture machine independent & platform independent

Responsabile universitario: Eugenio Faldella (Università di Bologna)

Responsabile aziendale: Paolo Giorgio (SITMA)

4. Benchmarking di piattaforme commerciali per l'automazioneResponsabile universitario: Andrea Paoli (Università di Bologna)

Responsabile aziendale: Michele Modelli (TETRA PAK)

SVILUPPO DI PROTOTIPI VIRTUALI

Approccio tradizionale

Virtual Commissioning: progettazione, debug, ottimizzazione e verifica

del software di controllo su prototipi virtuali


• Metodologia per la definizione di prototipi virtuali di macchine automatiche che

integrino gli aspetti cinematico/meccanici e quelli propri del sistema di controllo.

• Libreria di Prototipi virtuali di gruppi funzionali di una macchina automatica per il

packaging e realizzazione di scenari operativi.

• Tecniche di validazione della logica di controllo ed ottimizzazione delle prestazioni

su prototipi virtuali, procedure di collaudo.

• Mantenere intatto il processo di sviluppo sw (critico), sfruttare i tool e i modelli

dell’ingegneria meccanica, unendo e integrando sinergicamente i processi.


17 Feb 2012 CTS LIAM 10

RTPLC

Motion Control

Powerlink

CANOpen Mechatrolink

Drives

IMA ADAPTA – caso di studio

Real

Automatic

Machine

SOLUZIONI DI DIAGNOSTICA PREDITTIVA

• Determinare la finestra temporale entro la quale bisogna intervenire con una

operazione di manutenzione senza compromettere le performance.

– Individuare firma dei guasti

– Sviluppo di algoritmi analisi dei segnali

– Sviluppo tecnologie per l’analisi di processo

SOLUZIONI DI DIAGNOSTICA PREDITTIVASviluppo di algoritmi per derive temporali significative che consentano di identificare l’insorgenza di un guasto, basandosi su analisi delle vibrazioni:

� metodi energetici, � dominio tempo-frequenza, � frequenza-frequenza,� sistemi esperti

SOLUZIONI DI DIAGNOSTICA PREDITTIVA

Due macchine prese come casi di studio su cui si stanno sviluppando

algoritmi per la diagnostica ed acquisizioni dati:

SACMI� macchina per produzione

tappi di plastica

IMA� macchina per produzione

capsule farmaceutiche

SOFTWARE ARCHITECTURE MACHINE INDEPENDENT &

PLATFORM INDEPENDENT

• I sistemi di controllo da progettare sono sempre

più complessi

– Emulazione organi meccanici

– Automazione cicli di lavorazione

– Gestione in tempo reale di informazioni di

diagnostica

• In uno stesso progetto sono coinvolte più

persone che spesso si avvalgono di approcci

metodologici e strumenti differenti.



DVI

IPC

.

..

.

DVI

IPC

.

..

.

Distributed I/O, Real-time, Task handling

Motion Control

Human Machine Interface

Motion Control

Control Logic

Sul mercato sono presenti componenti software:

• HMI

• Motion control

• I/O distribuito



Problema

Modello

Configurazione:

Machine dependent

Libreria:

Machine independent

Modalità Operative

I/O

No programmazione,

ma progettazione del

controllo logico



≅ 40% del codice sviluppato nell’ambito della

macchina C24 è riutilizzabile per l’automazione di

altre macchine !!!

Macchina C24(Tea, Coffee & Beverage Division)

BENCHMARKING DI PIATTAFORME COMMERCIALI

PER L’AUTOMAZIONE

• Vasta gamma di soluzioni commerciali

– Controllo centralizzato

– Controllo distribuito

– Motion control

– Architetture multicore

– Fieldbus

– Ambienti di sviluppo

• Cosa scegliere?

• Quale architettura soddisfa i requisiti della nostra

applicazione?


PER L’AUTOMAZIONE

• Esigenza di effettuare una valutazione delle performance

delle moderne architetture di controllo

• Approccio metodologico

• Analisi della tecnologia

– Sviluppo di test indipendenti dalle piattaforme

– Test su singoli componenti

– Test integrati


PER L’AUTOMAZIONE– Prove su dispositivi (CPU, I/O) e bus di campo

– Prove su motion control

– Sviluppo di un’applicazione tipica del mondo packaging

Analisi statistica

Run time


PER L’AUTOMAZIONE - FORNITORI

B&R BECKHOFF



MITSUBISHI OMRON



ROCKWELL SCHNEIDER SIEMENS

GRAZIE PER L’ATTENZIONE

DOMANDE ?

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