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L'integrazione parte dal campo
Articolo tratto da "Automazione Oggi", numero 261 - Settembre 2003

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Impianto

Digiware, azienda che opera nella realizzazione di progetti di integrazione dei sistemi informativi aziendali, per automatizzare il reparto produzione della Ilnor ha scelto Super-Flash di Automa.

A cura di Elena Bertillo - Michele Scarfì

Fin dal 1961 Ilnor opera con successo nel settore dei laminati a freddo in ottone, bronzo e rame. Il suo ciclo produttivo parte dalla materia prima e, attraverso varie lavorazioni, termina con il confezionamento di rotoli e bobine di dimensioni, caratteristiche meccaniche e fisiche differenti per ogni cliente. Si tratta di un processo molto complesso, sia perché richiede standard di sicurezza molto elevati, sia perché deve realizzare un prodotto di alta qualità e personalizzato in relazione alla lunghezza, alla larghezza e allo spessore dei rotoli; al tipo di lega e alla tolleranza; alla durezza, alla rugosità superficiale, alla sciabolatura e alla conducibilità elettrica del materiale.
La produzione di Ilnor inizia con la fusione delle materie prime costituite da rottami dello stesso tipo di lega (ottone, bronzo, rame) o dai suoi componenti principali (rame, zinco, stagno). Dalla fusione si ottengono lunghe bandelle avvolte in rotoli, il cui peso varia da 6 a 12 tonnellate, che vengono fresate sui quattro lati per produrre un semilavorato standard. Le fasi a valle della fresatura sono strettamente dipendenti dalle esigenze del cliente. Il semilavorato standard, infatti, è sottoposto ad una serie di laminazioni per acquisire lo spessore richiesto e successivamente alla ricottura per conferirgli le caratteristiche meccaniche appropriate. L'ultima fase del processo produttivo riguarda il taglio del materiale (lunghezza e larghezza) tramite slitter che alimenta impianti di confezionamento automatizzati i quali imballano e spediscono il prodotto secondo le specifiche del cliente: tipo di bancale, quantità di materiale per pallet, formato dell'etichetta e dati in essa contenuti, tipo di saggiatura e data di consegna.
Per rafforzare la propria competitività in un settore sempre più complesso, la Ilnor in questi ultimi anni ha migliorato considerevolmente i propri prodotti e l'efficienza del processo di lavorazione certificandosi ISO 9002 e ISO/TS 16949, ha ottimizzato le risorse e i processi interni, ha progettato e costruito nuovi impianti tecnicamente evoluti, ha sviluppato un sistema integrato hardware e software per prelevare dati dagli impianti e per presentarli appropriatamente agli operatori delle macchine, ai capi reparto e allo staff dirigenziale.

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Particolare dell'impianto

Per quest'ultima attività Ilnor si è avvalsa della stretta collaborazione di Digiware, giovane azienda trevigiana che, forte delle proprie competenze in informatica e in automazione industriale, progetta e realizza sistemi che dialogano con le macchine e con l'uomo, propone e sviluppa applicazioni che permettono la condivisione e la gestione dei dati. Uno dei processi che ha subìto una profonda trasformazione è quello di ricottura che avviene in grossi forni a campana. Il forno è composto da due campane: una, di contenimento, che lavora in atmosfera di idrogeno puro e in cui è inserito il materiale; l'altra, di ricottura, che viene posizionata esternamente alla prima. Tipicamente la preparazione del forno prevede che un operatore, tramite l'ausilio di una gru, prelevi da un magazzino i rotoli di semilavorato, formi con gli stessi una pila intervallata da dischi convettori e porti il materiale da ricuocere all'interno della prima campana. Viene poi posizionata, sempre tramite gru, la campana di ricottura, che dopo la lavorazione viene tolta per essere sostituita da un'altra per il raffreddamento. Infine il forno viene svuotato e ricaricato. Mentre questo si raffredda, la campana esterna può essere utilizzata per la ricottura di un altro forno.
Per migliorare la capacità produttiva, nell'ultimo anno Ilnor ha acquistato un nuovo impianto più capiente e a ciclo continuo grazie alla presenza di due basi che si alternano nella ricottura dei rotoli; la lavorazione a ciclo continuo permette di ottimizzare l'efficienza grazie alla riduzione dei tempi morti e al risparmio energetico. Tale impianto, come il resto della produzione, è stato automatizzato sia per migliorarne la sicurezza perché non richiede presidio umano e quindi riduce i rischi dovuti all'imperizia dell'operatore, sia per aumentarne la capacità produttiva (25% ogni turno). Sono stati ridotti infatti i tempi di lavorazione: la gestione manuale del forno costringeva a fermare l'impianto per aspettare che l'operatore avesse finito le fasi di scaricamento e caricamento; grazie al trasporto automatico che utilizza una pinza meccanica che solleva i dischi convettori uno per uno, si utilizzano dischi più sottili che lasciano maggior spazio al materiale in lavorazione.

Le innovazioni tecnologiche
Tutto il processo automatizzato si svolge in un capannone dedicato in cui sono stati installati diversi impianti: l'impianto di ricottura composto da due basi per la ricottura e da due basi per il deposito e la manutenzione (2,3 m di diametro per un'altezza utile di circa 3,5 m): all'interno del forno possono essere alloggiati 10 rotoli di 12 tonnellate ciascuno; il carroponte per la movimentazione che ha una portata di 20 tonnellate, di cui circa 5 sono spese per la pinza idraulica; una pinza idraulica per lo spostamento del materiale dotata di fotocellule ed encoder assoluti; sei basi con piattaforma di carico/scarico che servono da deposito per il materiale crudo e per quello ricotto; un sistema di automazione integrato costituito da due computer industriali (uno per il supervisore ed uno per l'acquisizione dati), da PLC Siemens S7 per il controllo dei forni e del carroponte e da azionamenti elettrici per il comando dei vari motori; il tutto è connesso in rete Profibus.

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Videata Principale

La parte utente è formata da una pagina principale dove è visualizzato un sinottico dell'impianto che mostra lo stato di funzionamento delle varie unità.
Da qui si può accedere poi alle varie pagine che consentono in modo più specifico la supervisione e il controllo di parti o funzionalità dell'impianto, come la pagina di visualizzazione dell'assorbimento di corrente delle varie unità, quella del trend di velocità dell'impianto e del trend relativo ai tiri a cui il materiale è sottoposto, etc.
Vi è poi una sezione dedicata alla gestione delle commesse (fino a 5.000) che permette di inserire, memorizzare e modificare queste ultime su un database in formato DBF per facilitare ulteriormente il lavoro degli operatori.
Il software di supervisione e controllo è stato realizzato con Super-Flash, il sistema di sviluppo di Automa, ed ha lo scopo di: ottimizzare le performance, sostituire l'operatore dedicato all'impianto, diagnosticare lo stato avanzamento lavori, controllare le funzioni di accesso, gestire le situazioni di emergenza e trasferire dati al sistema centrale. La grafica delle pagine video inoltre è estremamente semplificata al fine di rendere più evidenti le informazioni importanti per gli addetti all'esercizio dell'impianto.
Selezionando la modalità automatica, le movimentazioni di rotoli, campane e forno all'interno del reparto ed i comandi di gestione del forno stesso sono completamente eseguiti dal supervisore; le sequenze delle operazioni da eseguire sono state progettate in modo da minimizzare i tempi morti.
Prima di eseguire qualsiasi attività un algoritmo controlla la compatibilità della missione stessa con lo stato dell'impianto e blocca tutte le operazioni che potrebbero provocare danni o renderlo potenzialmente pericoloso. In particolare i rotoli vengono misurati automaticamente e, se ci sono incompatibilità fisiche che potrebbero compromettere la stabilità della pila (ad esempio un rotolo con diametro molto minore degli altri), l'operazione di carico viene interrotta e il rotolo incompatibile viene automaticamente rimosso e riportato in magazzino.
Se interviene un allarme durante l'esecuzione del ciclo automatico, dopo averlo ripristinato, è sempre possibile riprendere la missione interrotta e proseguire dal punto in cui il processo si era bloccato. In ogni momento è possibile disabilitare il ciclo automatico per eseguire qualsiasi operazione in modo manuale.
All'operatore viene presentata una semplice schermata che illustra il layout del reparto con le missioni in corso. Da qui si può interagire con l'intero impianto di ricottura, sempre che si abbiano i diritti. Il software, infatti, identifica l'operatore tramite una tessera a transponder (quindi senza contatto) e lo autorizza ad utilizzare pagine e comandi in funzione del livello assegnatogli dall'amministratore di sistema.

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Videata di diagnostica

Questo software, per quanto completo ed autosufficiente, è stato pensato e creato come propaggine modulare ed integrata di un sistema di più ampia portata.
Dall'HMI l'informazione scorre naturalmente verso il database centrale da cui si distribuisce ai diversi reparti e funzioni: può essere utilizzata dalla direzione per la programmazione della produzione, dal reparto qualità per i controlli, dal reparto manutenzione per la programmazione preventiva delle attività, dal marketing per attività di customer care, etc.
A livello gestionale infatti vengono resi disponibili tutta una serie di informazioni: consuntivazione in automatico dei dati di produzione, gestione degli accessi (per controllo incrociato), gestione dei dati in relazione al prodotto, etc.
Per questo motivo il progetto di integrazione, realizzato insieme a Digiware, coinvolge più strutture: managment, EDP, personale e fornitori.
La consulenza fornita si è quindi incentrata sull'integrazione del nuovo sistema all'interno della logica aziendale, più che sulla semplice realizzazione di un software di monitoraggio e controllo. Oltre a coprire le esigenze presenti al momento infatti, il software gestisce anche i dati che al momento non hanno uno specifico utilizzo, ma che nel futuro potrebbero essere impiegati ed integrati con gli altri sistemi.

Conclusioni
Digiware S.r.l si è avvalsa ancora una volta del sistema di sviluppo di Automa per realizzare con successo il suo progetto di integrazione. Affidabilità, facilità di utilizzo e tempi contenuti di sviluppo hanno posto Super-Flash al di là di ogni concorrente nella realizzazione del software di base. Per un sistema destinato a lavorare 24 ore su 24 la scelta di lavorare in MS-DOS garantisce una maggiore stabilità del sistema e performance migliori. Per le altre funzioni specifiche, in cui c'era bisogno di un controllo di più basso livello, si è ricorsi all'utilizzo del versatile MICROC, sempre di Automa, completamente integrato in Super-Flash.

Uno zoom su Super-Flash
Super-Flash l'ambiente software integrato per la generazione guidata di applicativi per la supervisione industriale e per l'interfaccia uomo-macchina, è la punta di diamante di Automa,azienda italiana con un ruolo di primo piano nel settore dell'automazione. Il sistema di sviluppo si basa su una struttura nativa a 32 bit che consente di mantenere le prestazioni ad un livello elevato e offre agli utenti nuove e sempre più numerose possibilità di applicazione.
Super-Flash è multipiattaforma, infatti genera applicazioni in grado di funzionare in ambienti Windows, DOSX e, in un prossimo futuro, CE e Linux; è dotato di diversi moduli standard (allarmi, ricette, stampe, trend, ecc.) e gode di un qualificato supporto post-vendita. In più la nuova versione 3.6, pienamente compatibile con quelle precedenti, è completamente integrata in Windows ed ha un editor grafico rinnovato che ne migliora prestazioni e facilità d'uso.
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