Per la realizzazione dei suoi banchi prova Advantech TIME ha scelto di sostituire le tradizionali architetture specificamente concepite per il mondo del T&M con la flessibilità e multidisciplinarietà delle soluzioni Beckhoff. I benefici ottenuti sono molteplici, non ultimi quelli legati all’integrazione di due attività che, finora, erano sempre rimaste separate: il controllo industriale e l’acquisizione dati tipica del laboratorio.
Nato come spin-off dell’Università di Udine, Advantech TIME è una società di servizi di ingegneria che offre consulenza per ricerca e sviluppo prodotto in numerosi ambiti: termodinamica, fluidodinamica, macchine a fluido, acustica, industria di processo ecc. A tale scopo si avvale di un approccio unico che, facendo leva anche sulla multidisciplinarietà dei suoi servizi, unisce alla metodologia di ricerca scientifica le esperienze che i suoi ricercatori fanno direttamente sul campo.
“Operiamo a 360 gradi sulle richieste di consulenza che ci pervengono dalle aziende in ambito di progettazione, modellizzazione, simulazione numerica e test di laboratorio, nonché di sviluppo ad hoc di apparecchiature di prova e/o di software per applicazioni di misura”, riferisce l’ing. Alessandro Armellini, General Manager e cofondatore di Advantech TIME. Negli anni, le attività si sono progressivamente sviluppate. Oggi l’azienda conta un organico di una ventina di persone, di cui 16 sono ingegneri altamente specializzati in grado di gestire molte decine di progetti di ricerca all’anno.
Attività sperimentali customizzate
Advantech TIME non ha un mercato di riferimento specifico, benché la gran parte delle richieste provenga dal mondo della climatizzazione industriale e residenziale, nonché dal settore termotecnico, dedicato al trattamento dell’aria, alla gestione del calore e allo scambio termico. A ciò si aggiungono i mercati degli elettrodomestici, automotive, dell’ambiente, dell’energia e degli impianti di misura e controllo.
“In generale, eseguiamo attività sperimentali customizzate sul funzionamento di un componente o un processo”, afferma Armellini. “Quando affrontiamo un progetto di ricerca, molto spesso le aziende non ci richiedono di restituire loro solo dei valori numerici, ma risposte a quesiti concreti, ad esempio per scoprire le cause di malfunzionamento di un prodotto, oppure per migliorare le prestazioni. Le richieste che riceviamo dai clienti ci portano quindi a dover ‘inventare’ di volta in volta il modo in cui sia possibile dare loro una risposta in modo efficace”.
Ed è qui che entrano in gioco le soluzioni di Beckhoff, le cui peculiarità si sono dimostrate un’arma vincente che Advantech TIME sfrutta al meglio per raggiungere i propri obiettivi di servizio.
Nessun limite alla fantasia
Rispetto al mondo industriale, il laboratorio si caratterizza per attività che solitamente si contraddistinguono per l’orizzonte temporale limitato e la forte multidisciplinarietà. Quindi, l’esigenza più importante dal punto di vista dell’hardware, oltre ai requisiti fondamentali di accuratezza e affidabilità, è l’estrema flessibilità.
“Le caratteristiche di cui dispongono le soluzioni Beckhoff fino ad oggi ci hanno offerto un grande aiuto, senza porre limiti alla fantasia. E nel nostro lavoro, di fantasia a volte ne serve davvero tanta, viste le richieste a cui ci troviamo spesso a far fronte”, sottolinea Armellini. “Aspetti quali la flessibilità, la modularità e la riutilizzabilità in ottica multidisciplinare sono molto importanti nel nostro lavoro. Quando realizziamo un banco prova, i suoi componenti devono essere riutilizzabili anche per attività successive e questo è un aspetto piuttosto critico quando si opera con hardware dedicato. Non così con le soluzioni di Beckhoff, la cui disponibilità, anche in termini di velocità di approvvigionamento, è molto elevata, un fattore molto importante per noi, in quanto i nostri tempi di consegna sono spesso molto stretti”.
Tre parole chiave che fanno la differenza
Come spiega l’ing. Luca Furlani, Area Manager per i progetti sviluppo software, misure e modellizzazione acustica di Advantech TIME, la filosofia operativa dell’azienda può essere riassunta in tre parole chiave, che calzano a pennello con le caratteristiche dell’offerta hardware e software di Beckhoff: multidisciplinarietà, flessibilità, real-time.
“Ciò che dobbiamo acquisire e controllare oggi, domani sarà probabilmente diverso: le richieste che ogni giorno riceviamo sono le più disparate e un progetto apre sempre un capitolo nuovo da esplorare”, egli sottolinea. “Il sistema di misura e acquisizione non deve quindi porre alcun limite, ma anzi sapersi adattare di volta in volta perfettamente ai requisiti dell’applicazione e alle sue componenti”.
Anche l’aspetto della flessibilità è molto importante. Advantech TIME non può contare su un modus operandi programmatico e lineare. Di norma, un banco prova tende a crescere durante il suo ciclo di vita, perché lavorando si genera know-how e quel know-how cambia anche il modo di eseguire la prova. Tale crescita non può essere vincolata, per esempio, dalla presenza di una piattaforma dotata di un numero limitato di slot. Analogamente, guardando la questione dal lato software, se la riprogrammazione conseguente all’aggiunta di segnali o di qualche nuova componente diventa troppo complessa, lo sviluppo dell’attività viene ostacolato. Anche da questo punto di vista, Advantech TIME ha trovato la risposta ideale nella tecnologia Beckhoff, che si è rivelata aperta, modulare e flessibile.
E veniamo ora alla terza parola chiave, il real-time. Durante i test spesso insorge la necessità di svolgere in modo affidabile alcuni task in tempo reale, che devono essere eseguiti insieme ad altri che non hanno gli stessi stringenti requisiti. Questo aspetto è molto importante, poiché nel caso in cui si generi una interruzione durante il test si rischia di gettare al vento gran parte del tempo e delle energie fino a quel momento dedicate. Si pensi ad esempio alle prove che devono essere eseguite con continuità sugli impianti in pressione, i cui risultati devono essere assolutamente affidabili e per cui non è pensabile utilizzare i normali sistemi PC. “Sul mercato esistono certamente delle piattaforme che permettono di eseguire task in real time, ma si tratta spesso di gestire ambienti complessi, che costringono ad eseguire programmazioni piuttosto onerose per la parte in tempo reale o che sono difficilmente integrabili con il resto del sistema, ne consegue che il loro impiego è molto meno efficace soprattutto nell’ottica di uno sviluppo progressivo del sistema”, afferma Furlani.
Affidabilità, libertà di crescita e precisione
“Nei primi anni di attività abbiamo iniziato con banchi prova prevalentemente manuali, equipaggiati con multiplexer per l’acquisizione dei dati”, afferma Armellini. “Ben presto abbiamo però iniziato a riscontrare la necessità di gestirli in retroazione. Abbiamo così provato vari sistemi, che si sono tuttavia dimostrati tutti poco affidabili, troppo rigidi o con tempi di sviluppo troppo lunghi. Cercavamo una soluzione che non avesse questi vincoli e l’abbiamo trovata in Beckhoff”.
Oggi, Advantech TIME ha scelto Beckhoff quale piattaforma ideale la gestione automatica delle prove - acquisizione, analisi e presentazione dei dati – e dotata della necessaria apertura per poterla facilmente personalizzare con task dedicati sviluppati via TwinCAT.
L’automazione delle procedure di test ha consentito di aumentare la precisione delle prove, soprattutto in tutti quei casi in cui l’applicazione dispone di più componenti che devono essere condizionati con livelli di precisione e varianza temporale tali da rendere pressoché impossibile eseguirle manualmente: questo è un grosso valore aggiunto di cui ora Advantech TIME può disporre quando deve eseguire test specifici.
La tipica architettura di un banco prova, pur disponendo sempre di un PC Windows quale interfaccia principale, è equiparabile a quella di un normale sistema di controllo PLC based, dove una CPU Beckhoff agisce da master a cui sono collegati tutti i moduli di I/O di acquisizione e controllo.
Sul PLC viene programmata la logica che serve ad effettuare i test sul modulo, che viene collegato al sistema di controllo principale del banco. Il PLC si prende in carico la comunicazione con la specifica strumentazione di cui si avvale l’applicazione e su cui, in quasi tutti i casi, non è possibile intervenire perché indicata dal cliente. Con i sistemi tradizionali, la gestione di questa architettura non era economicamente sostenibile, a differenza di quanto invece Advantech TIME ora riesce a fare con le soluzioni PC-based di Beckhoff.
“Siamo soddisfatti anche della precisione che la piattaforma Beckhoff consente di ottenere, paragonabile a quella della tradizionale strumentazione che nasce ad hoc per eseguire compiti di misura specifici”, aggiunge Armellini. “Nell’offerta di Beckhoff ritroviamo soprattutto una grande ampiezza e facilità di scelta, che ci permette di utilizzare sempre la scheda corretta per ogni task”.
Beckhoff, l’anello di congiunzione tra i mondi industriale e del laboratorio
“Il fatto che con Beckhoff si possa comunicare efficacemente su una vasta gamma bus di campo ci ha permesso di risolvere delle criticità notevoli, potendo contare sempre sul driver corretto per ogni tipologia di strumento”, afferma Furlani. È anche grazie a ciò che, negli anni, Advantech TIME ha iniziato a vendere i suoi banchi, oltre che a utilizzarli al suo interno. E non solo.
In futuro, l’azienda prevede di appoggiarsi alla tecnologia Beckhoff per compiere un ulteriore passo in avanti, accorciando il gap esistente tra sistemi di controllo industriali e mondo del laboratorio. “In laboratorio normalmente ci si concentra sulla parte di acquisizione dati, lasciando ad altri hardware, spesso rigidi, la parte dedicata al controllo”, sottolinea Armellini. “È invece necessario che questi due sistemi, che devono essere parte di un’unica soluzione, siano integrati fra loro. È per questo motivo che la nostra scelta è ricaduta su un sistema di acquisizione e controllo ideato per il mondo industriale, che abbiamo deciso di portare in laboratorio”.
In questo modo, ovvero disponendo di una soluzione di acquisizione e controllo integrata, è possibile implementare sistemi cosiddetti ‘software in the loop’, in cui la simbiosi tra i mondi reale e virtuale consente di eseguire prove con grande efficacia.
“In conclusione, Beckhoff ci ha offerto la possibilità di sfruttare, in un modo completamente diverso dal solito, un hardware industriale performante, modulare e aperto all’interno di un mondo, come quello del test, in cui finora è sempre mancata una soluzione capace di garantire la flessibilità e la velocità di sviluppo tipiche delle soluzioni standard”, conclude Furlani