Il controllo PC-based nell'automazione delle infrastrutture
Se volete andare in funicolare, non dovete necessariamente andare fino a San Francisco. Una moderna alternativa è in funzione dal 2008 a Perugia. Per consentire al Minimetro di continuare a trasportare in modo affidabile residenti e turisti nel centro storico, è stata modernizzata l'intera tecnologia di controllo dei servizi ausiliari di ogni stazione. Il system integrator Umbra Control si è occupato dell'impegnativa migrazione avvalendosi della tecnologia di controllo PC-based di Beckhoff.
Le tempistiche per i progetti relativi al trasporto pubblico sono solitamente molto strette e, nel caso dell'ammodernamento completo del sistema di controllo dell'automazione del Minimetro, particolarmente serrate. La conversione era prevista da marzo 2021 a dicembre 2021. Quello che a prima vista sembra un periodo molto lungo, si è rivelato piuttosto sfidante nelle condizioni quadro date. "Dopotutto, non potevamo bloccare il traffico verso il centro storico di Perugia per settimane o mesi, anzi, nemmeno per un giorno", sottolinea l’Ing. Giorgio Passeri, responsabile ricerca e sviluppo software presso il system integrator Umbra Control. "Il Minimetro è il principale asse di collegamento del sistema di trasporto pubblico locale verso il centro storico di Perugia", precisa l’Ing. Monia Mariani, ingegnere responsabile del progetto presso la società operativa Minimetro SPA, sottolineando l'importanza del lavoro di ammodernamento.
Su un tragitto totale di 3,5 km, 25 cabine completamente automatiche collegano le sette stazioni e trasportano ogni anno circa 3 milioni di turisti e residenti di Perugia. Anche i pendolari amano utilizzare il Minimetro di Perugia per spostarsi dal parcheggio gratuito nella zona ovest della città alla stazione ferroviaria principale, che è stata integrata nel percorso durante i lavori di costruzione nel 2007/2008. Dall'inizio dell'attività, nel 2008, sono stati venduti circa 36 milioni di biglietti.
Data questa importanza strategica, è logico che Umbra Control abbia dovuto garantire la continuità del servizio. "In tutte le nostre considerazioni, abbiamo dovuto tenere conto del fatto che i tecnici del centro di controllo dovevano essere in grado di monitorare e gestire tutti gli impianti in parallelo in qualsiasi momento, sia con il vecchio sistema che con il nuovo", chiarisce Giorgio Passeri. Pertanto, lui e il suo team hanno pianificato la modernizzazione, classificata come manutenzione straordinaria, come una migrazione graduale fin dall'inizio. Inoltre, tutti i lavori sul sistema sono stati eseguiti al di fuori degli orari di esercizio di Minimetro, principalmente di notte.
Umbra Control ha progettato e realizzato il sistema di sicurezza e videosorveglianza di Minimetro, nonché il sistema di rilevazione della temperatura e degli incendi per l'intero sito, con particolare attenzione alle gallerie e ai locali tecnici. Il monitoraggio dell'intero sistema è affidato al software Scada Visiosuite, sviluppato da Umbra Control.
Il system integrator completa l’offerta con il controllo PC-based
Fondata a Perugia nel 1975, Umbra Control ha iniziato la sua attività nel campo dei sistemi di sicurezza. Nel corso degli anni, l'azienda è cresciuta costantemente ed è oggi attiva in tutta Italia come installatore e system integrator. Umbra Control realizza progetti complessi di automazione degli edifici per strutture private, pubbliche, industriali e culturali partendo dall'idea di automazione a tutti i livelli (progetto, sviluppo, adattamento, configurazione, formazione tecnica, manutenzione) con tutti gli aggiornamenti tecnologici necessari fino alla fine del ciclo di vita. Beckhoff è da tempo un partner tecnologico molto importante per Umbra Control. "Beckhoff ci fornisce un sistema aperto e quindi ci lascia sempre la possibilità, in qualità di system integrator, di apportare modifiche ed estensioni in base alle esigenze del cliente o di contribuire con il nostro know-how", spiega Giorgio Passeri. Continua: "il servizio di assistenza molto affidabile ci dà la certezza di avere un partner solido e presente al nostro fianco".
Si lavora di notte per passare ad EtherCAT
Nello specifico, Umbra Control ha utilizzato la tecnologia Beckhoff per sostituire vecchi controllori in BACnet, in uso fin dalla messa in opera nel 2008. "Questa tecnologia aveva ormai fatto il suo tempo, non era più realmente manutenibile e non rispondeva più ai requisiti necessari oggi", sottolinea Monia Mariani.
La tecnologia di controllo e monitoraggio di tutte e sette le stazioni è stata quindi completamente rinnovata. Nel frattempo, l'operatore utilizza la tecnologia Beckhoff per monitorare e controllare l'intero edificio e altre infrastrutture dal centro di controllo, tra cui l'illuminazione (singoli apparecchi e scenari di illuminazione), interruttori, UPS, ascensori, scale mobili, sistemi di ventilazione, porte, cancelli, sensori di temperatura, vento e fumo, schermi TV, CCTV (Intelligent Video Analytics). Un totale di 850 ingressi digitali e analogici sono registrati nelle stazioni e 570 uscite sono controllate dal centro di controllo.
Sedici controller CX8190 nelle stazioni e un CX2062 come master fungono da collettori di dati, integrati con I/O remoti con l'ausilio di accoppiatori EK1100. I terminali prevalentemente utilizzati sono: EL1809 (16 DI) e EL2809 (16 DA 24 V DC, 0,5 A). Inoltre, sono disponibili i terminali analogici EL3208-0010 con 8 ingressi analogici (16 bit) per sensori di temperatura (PT1000 e NTC) e i terminali EL3012 a due canali (0...20 mA, 12 bit, differenziale) per i segnali analogici della linea Minimetro, ad esempio anemometri e torbidimetri. I componenti e le unità delle singole stazioni sono collegati agli I/O principalmente tramite relè esistenti e contatti a potenziale zero (porte, illuminazione). "Minimetro continua a fare affidamento sull'infrastruttura originariamente installata qui", aggiunge l’Ing. Mirko Vincenti, Infrastructure and Building Automation Industry Manager di Beckhoff Italia.
La comunicazione a livello di controllo avviene tramite EtherCAT e verso il centro di controllo tramite il protocollo Automation Device Specification (ADS). Il sistema di sicurezza è suddiviso in oltre 180 zone di rilevamento delle intrusioni.
Massima fiducia nella tecnologia e nell'assistenza
I vantaggi per l'operatore Minimetro consistono, tra l'altro, nel disporre di un sistema automatizzato molto affidabile, che utilizza le tecnologie più recenti e può essere ampliato in qualsiasi momento in termini di livello di I/O. "La tecnologia Beckhoff ci garantisce una lunga disponibilità dell'hardware, un aspetto importante nel trasporto pubblico", sottolinea Monia Mariani. Grazie all'apertura del controllo PC-based, il cliente ha la possibilità di utilizzare espansioni future (sensori, sottosistemi con protocolli standard) e anche altri software Scada con ADS, OPC UA o altre interfacce come Modbus-TCP.
Giorgio Passeri di Umbra Control, che dal 2014 realizza diversi progetti con tecnologia Beckhoff, sottolinea un altro aspetto: "Soprattutto il fatto che un'azienda come Beckhoff Italia sia sempre presente, dalla prevendita con tecnici commerciali competenti all'assistenza tecnica con esperti, ci dà una solida fiducia come system integrator." A questo si aggiunge il fatto che con la tecnologia Beckhoff è possibile integrare quasi tutti i segnali richiesti dall'applicazione, per quanto diversificati. "La flessibilità a livello di I/O e l'ambiente runtime Beckhoff rendono il nostro software Scada Visiosuite completo", afferma Giorgio Passeri.
Migrazione senza alcuna interruzione del servizio
Il supporto di Mirko Vincenti è stato molto importante anche durante la fase iniziale del progetto. "La pianificazione congiunta delle singole fasi di migrazione è stata una sfida", ammette Mirko Vincenti, "perché l'obiettivo principale era lo scambio ininterrotto di hardware e software". Questo è stato possibile solo perché ogni possibile punto di guasto è stato analizzato a fondo. Alla fine, non c'è stato un solo minuto di inattività e nemmeno un guasto. "Non meno importante è la sicurezza di funzionamento", aggiunge Giorgio Passeri, riferendosi alla storia aziendale di Umbra Control: "La nostra azienda è nata quasi 50 anni fa come installatore di sistemi di allarme antifurto". All'epoca Umbra Control si concentrava esclusivamente sulla sicurezza fisica, ma la sicurezza informatica è da tempo una delle sue competenze principali.
Con il controllo PC-based, Beckhoff offre al system integrator l'opportunità di implementare la giusta strategia per ogni progetto in termini di crittografia delle informazioni e di protezione dei dati con i giusti algoritmi. Per una protezione completa del Minimetro, il system integrator protegge tutti i livelli software, a partire dal campo, passando per i controller, la rete e il software Scada con la sua applicazione lato server e soprattutto i frontend lato client. Mirko Vincenti commenta: "Il controllo PC-based di Beckhoff offre tutto ciò di cui abbiamo bisogno per una comunicazione sicura". Giorgio Passeri conferma: "Di conseguenza, le misure di sicurezza sono state facili da implementare, anche grazie al supporto di Beckhoff Italia". Essendo un sistema chiuso, la tecnologia Minimetro non ha punti di contatto con Internet; quindi, la vera minaccia potrebbe essere solo un attacco interno, come MiTM (Man in the Middle) o sniffing. Tuttavia, sono state implementate tutte le linee guida necessarie per la comunicazione OPC-UA criptata con scambio di certificati e Secure ADS.
A posteriori, lo sviluppo dell'architettura decentralizzata con l'uso locale delle connessioni EtherCAT e la creazione della comunicazione OPC UA tra i controllori stessi e con la sala di controllo rappresentano la parte più impegnativa del progetto. "I sistemi Beckhoff saranno utilizzati anche nei prossimi progetti per aumentare ulteriormente il livello di sicurezza della nostra architettura e l'affidabilità dei sistemi implementati. Non vediamo l'ora di combinare il nostro know-how con le tecnologie di Beckhoff", conclude Giorgio Passeri.