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Uno SCADA tra la neve
Articolo tratto da "Automazione Industriale", numero 111 - Novembre 2003

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I cannoni DEMAC

Grazie allo SCADA di Automa, ELA gestisce la supervisione dell'impianto d'innevamento DEMAC, presso il comprensorio sciistico del Corviglia a St. Moritz.

A cura di Helmuth Lardschneider - Titolare ELA e Elena Bertillo - Marketing Automa

Nel febbraio 2003 si sono svolti a St. Moritz (Svizzera) i campionati del mondo di sci alpino. L'organizzazione dell'evento ha richiesto anni di lavoro e migliaia di persone tra volontari, militari e organizzatori istituzionali. Grazie ad un budget totale superiore ai 50 milioni di € e alla grande professionalità ed esperienza degli organizzatori, si è riusciti a coordinare al meglio tutti gli impianti e i servizi per accogliere circa 100.000 spettatori, 400 atleti di 68 nazioni e 2.000 giornalisti.
Già nel 1997, infatti, il comune di St. Moritz e la FIS, il comitato responsabile della competizione, avevano affidato alla SMBB (St. Moritzer Bergbahnen), società controllata dall'amministrazione comunale locale, l'ampliamento e la gestione degli impianti del comprensorio sciistico del Corviglia, che avrebbe dovuto ospitare parte delle dieci specialità di sci alpino previste. Storicamente, nonostante l'esposizione a sud, questa località non ha mai avuto carenza di neve, grazie anche all'altitudine, 1.800 m - 2.700 m. Da qualche anno però, a causa dell'effetto serra e dell'aumento del numero di sciatori che frequentano ogni anno queste piste, la neve non è sempre sufficiente al fabbisogno. Per questo motivo SMBB ha commissionato a DEMAC, azienda altoatesina specializzata nella progettazione e nella costruzione di impianti di innevamento ad alto contenuto tecnologico, la realizzazione e l'installazione di un sistema "chiavi in mano" che le permettesse di gestire con successo i problemi di carenza di neve. L'impianto di innevamento tecnico realizzato è composto da due gruppi di macchine, quelle per l'approvvigionamento e la distribuzione di acqua ed aria pressurizzata e i generatori, che trasformano acqua ed aria in cristalli simili a fiocchi di neve. L'impianto di approvvigionamento è formato da due pompe sommerse che prelevano l'acqua, necessaria alla produzione della neve, da un vecchio pozzo artesiano eretto negli anni sessanta per soddisfare le allora grandi esigenze d'acqua potabile del comune di St. Moritz. Le pompe portano l'acqua, complessivamente 300 m3/h, fino alla stazione intermedia "Unteralpina", (1.900 m), dove è stata installata una terza pompa, di altri 150 m3/h, collegata ad un serbatoio che nel periodo di bassa stagione è poco utilizzato. I complessivi 450 m3/h sono stoccati in un immenso bacino sotterraneo (con capacità di circa 4800 m3), ricavato nella roccia presso la stazione base "Signal" a quota 2.100 m, dove si trova anche una vasca "fredda" che, attraverso quattro torri di raffreddamento, preleva l'acqua dal bacino e la raffredda fino ad una temperatura compresa tra i 4°C e 1°C, permettendo così una più proficua produzione di neve. Dalla vasca "fredda" parte il collettore principale al quale sono collegate quattro pompe, da 400 kW ognuna, che immettono l'acqua in una rete di tubazioni di circa 15,8 km, per alimentare 182 pozzetti sotterranei adibiti al collegamento con i generatori di neve disposti anche nelle zone più lontane e a quote quasi proibitive.

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Videata cannone

I generatori di neve a bassa pressione, costruiti dalla stessa DEMAC, utilizzano aria a pressione ridotta, prodotta da un ventilatore a bordo macchina, per produrre granuli di neve e trasportarli sulla pista. Ogni generatore è dotato di PLC ed è concepito come macchina autonoma ed intelligente. Per risparmiare energia, infatti, è in grado di controllare le condizioni climatiche, lo stato dei propri azionamenti, le condizioni di alimentazione con energia, acqua e aria e di avviarsi/spegnersi autonomamente o previo comando centralizzato. La parte elettrica dell'impianto è stata curata da ELA, società specializzata nella realizzazione e nella gestione di impianti elettrici ad elevata tecnologia, e si caratterizza per un ingegnoso sistema di regolazione del carico della corrente che, in caso di necessità, permette di spegnere automaticamente i generatori di neve meno importanti. Il sistema di automazione dell'impianto di approvvigionamento dell'acqua è costituito da un complesso di 21 stazioni di comando, basate su PLC SAIA; ognuna svolge i compiti di gestione locale dei comandi per il funzionamento di pompe, valvole, saracinesche, ventilatori, scaldiglie e così via. Lo scambio di informazioni tra i vari PLC delle singole stazioni viene gestito da una stazione principale o master.

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Videata principale

L'automazione per lo sport
Il bus scelto per il collegamento è basato su RS485, con protocollo SAIA S-BUS che si è rivelata la soluzione più adatta per risolvere i problemi dovuti sia alle grandi distanze tra una postazione e l'altra (per un totale di 5 km di rete), sia all'impossibilità di inserimento di amplificatori e ripetitori nella rete, dato che nei mesi invernali i pozzetti sotterranei non sono né raggiungibili né identificabili. Si è perciò optato per l'utilizzo di un Bus raramente soggetto a disturbi con un protocollo che veicola poche informazioni a velocità abbastanza bassa, in modo da eliminare considerevolmente la probabilità di malfunzionamenti e avarie. Un secondo sistema, sempre gestito dalla stazione centrale e dallo stesso PLC master, coordina la rete di comunicazione con tutti i generatori di neve, dotati di PLC (SAIA PCD1 o PCD2) a cui può essere collegato un palmare di visualizzazione, che permette all'utente di impostare tutti i parametri di funzionamento e di eseguire le varie operazioni di servizio e test necessarie. La postazione Master comunica in sequenza con 82 generatori trasmettendo eventuali comandi e parametri e richiedendo loro lo stato di servizio dei singoli azionamenti, i valori di misura e dati statistici. Anche questa rete RS485 con SAIA S-BUS, si sviluppa su una vasta superficie, con una lunghezza totale di circa 7 km, e copre un dislivello di oltre 1000 metri in alta montagna. Oltre alle due reti Fieldbus descritte, è stata installata una rete Profibus FMS, che comunica con il sistema di supervisione. L'impianto ha, infatti, due PC dotati di SCADA. Il primo si trova nella stazione a monte della funicolare in un luogo permanentemente presidiato e punto di partenza del personale addetto alla gestione dell'impianto. L'altro è installato nella stazione di base, o sala comandi principale, a valle, dove è connesso a un modem per la gestione telematica dell'impianto. I due software sono collegati al PLC centrale tramite rete Profibus FMS. I due sistemi sono identici per la parte di visualizzazione impianto, ma l'operatore di monte controlla anche tutta la gestione energetica dell'ente erogatore di energia.
I software sono stati realizzati con "Super-Flash", il sistema di sviluppo di Automa per la creazione guidata di applicazioni di supervisione, e sono formati da numerose pagine. In quella principale è possibile effettuare un primo check-up delle condizioni di funzionamento di tutto il sistema. Nelle successive, invece, sono visualizzati gli stati di funzionamento dei generatori installati sui pozzetti lungo la pista e delle varie stazioni, pompe e compressori.
Dalla pagina principale si accede alle visualizzazioni dettagliate delle singole piste. L'utente può visualizzare e, all'occorrenza, modificare: gli stati di funzionamento dei vari generatori neve; le caratteristiche di innevamento (brandeggio, qualità della neve, ecc.); i consumi energetici e idrici; il funzionamento, la potenza e la velocità delle pompe e la loro portata; nonché il buono stato degli altri componenti, quali compressori, ventilatori, torri di raffreddamento, motovalvole, solenoidi di scarico, scaldiglie antigelo e così via. Per visualizzare tutti i processi sono state impiegate 34 pagine grafiche, circa 1.800 variabili, 37 programmi Super-Flash, 25 programmi MicroC, 61 messaggi di programma e circa 600 differenti icone. Il risultato ottenuto è un impianto che si accende automaticamente in presenza di condizioni climatiche favorevoli; reagisce automaticamente a variazioni di temperatura e al vento, orientando e/o spegnendo i generatori qualora la neve venisse trascinata oltre il bordo pista; garantisce il massimo risparmio di risorse riducendo al minimo i costi anche grazie al collegamento ad un sistema di gestione centrale dell'energia, coordinato direttamente dalla azienda elettrica locale (naturalmente in automatico); è gestito solamente da 3-4 addetti grazie all'elevato livello di automazione che permette di risparmiare l'80% di manovalanza, per il controllo e la gestione, rispetto agli impianti tradizionali.
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