L’avveniristica idea di una fabbrica in grado di controllarsi, ottimizzarsi e organizzarsi autonomamente è ormai una realtà nel mondo industriale grazie all’automazione. Dal punto di vista tecnico, sistemi intelligenti e interconnessi che permettono di controllare i processi in modo autonomo non sono più un sogno. Industria 4.0 e l’Industrial Internet of Things (IIoT) rendono possibili nuove applicazioni per ottimizzare i processi nei minimi dettagli. Ma per riuscirci ci vogliono macchine e sistemi che possano essere facilmente integrati in un ambiente comune. Simatic S7-1200 è il controllore pensato da Siemens per un’industria connessa e integrata.
Un esempio di applicazione che richiede tale integrazione è il Condition Monitoring basato sui dati, che consente di adeguare le attività di manutenzione alle esigenze reali e di pianificarle al meglio. Il collegamento in rete dei dati facilita anche nuovi approcci all’ottimizzazione dei processi, come l’ottimizzazione energetica. Spesso macchine o sezioni dell’impianto sono già state ottimizzate dal punto di vista energetico, ma una visione d’insieme di tutti i dati energetici, combinata con un intelligente collegamento in rete dell’intera attività, dischiude un ulteriore potenziale per riconoscere e utilizzare l’energia in modo intelligente.
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La connettività requisito fondamentale per l’integrazione dei dati
In tutti questi casi, i dati di produzione devono essere resi disponibili in modo uniforme e trasparente sia da macchina a macchina (comunicazione e integrazione orizzontale) sia dalla produzione ai livelli MES/ERP fino al cloud (comunicazione e integrazione verticale).
In tutto questo la difficoltà è spesso dovuta alla necessità di utilizzare interfacce e protocolli diversi. Per facilitare l’integrazione dei sistemi di automazione in un ambiente standardizzato, i costruttori di macchine e impianti hanno bisogno di soluzioni che non solo supportino le interfacce e i protocolli convenzionali, ma che, se necessario, consentano anche di adattare queste interfacce con facilità. Soprattutto le piccole unità – come ad esempio sistemi di trasporto, sistemi di ventilazione o dispositivi di alimentazione – non costituiscono solo una parte consistente del parco macchine, ma sono spesso cruciali per l’ottimizzazione del processo.
Consumi di energia, disponibilità del sistema e frequenze di clock possono essere ottimizzati solo considerando la linea o l’impianto nel loro insieme. Per questo motivo Siemens ha ampliato in modo significativo la connettività dei suoi controllori Simatic S7-1200 con l’ultima versione firmware, la 4.4: il controllore ora supporta non solo protocolli di automazione ampiamente utilizzati come Profinet, ma anche la comunicazione come server OPC UA, la comunicazione tramite e-mail sicure e la comunicazione criptata Open User Communication (OUC) con comunicazione protetta SSL/TLS supportata da sistemi con soluzioni cloud come MindSphere oppure sistemi di livello superiore MES ed ERP.
A beneficiare della semplice e flessibile integrazione in reti di macchine o impianti non sono solo le applicazioni d’automazione standard, ma anche applicazioni che normalmente non sono automatizzate o lo sono solo in minima parte. Il sistema modulare Simatic S7-1200 si è affermato sul mercato sin dal suo lancio soprattutto in questi settori e campi di applicazione.
Simatic S7-1200, nato per comunicare
La Open User Communication (OUC) è particolarmente adatta sia per collegare Simatic S7-1200 a sistemi IT sia per farlo dialogare con altri controllori. L’OUC si basa su TCP/IP e consente, ad esempio, di trasferire i dati di produzione via HTTPS o FTPS.
Gli utenti possono anche collegare connessioni client basate su TLS a server IT o altre CPU ed eventualmente autenticare server e client tramite certificati.
Siemens ha sviluppato una libreria gratuita per collegare Simatic S7-1200 a soluzioni in cloud, come ad esempio MindSphere. La connessione supporta la trasmissione criptata dei dati dal controllore al sistema operativo IoT cloud-based MindSphere e ad altri sistemi in cloud tramite MQTT.
Come server OPC UA, Simatic S7-1200 mette dati a disposizione di molti altri dispositivi e applicazioni, che possono accedervi attraverso la funzionalità OPC UA client. Simatic S7-1200 supporta la comunicazione client-server con servizi di Browsing dei dati nell’interfaccia server della CPU, la funzionalità di read/write per l’accesso asincrono ai dati ed infine permette di impostare regole di subscription per il monitoraggio delle variabili. L’utente attiva il server OPC UA nelle impostazioni di comunicazione di TIA Portal, conferma la licenza corrispondente e quindi abilita variabili specifiche per l’accesso ai dati nell’editor tramite una spunta.
Particolari specifiche OPC UA – come le Companion specification PackML o EuroMap specifiche per l’industria del confezionamento o delle materie plastiche – possono essere installate facilmente grazie al Siemens OPC UA Modeling Editor (SiOME) o successivamente caricate nel firmware con l’editor di interfaccia server integrato nel tool di progettazione TIA Portal. Allo stesso modo, gli utenti possono anche implementare facilmente le proprie specifiche e le modifiche o miglioramenti alle specifiche senza caricare il firmware modificato nel controllore.
Grazie a OPC UA, Simatic S7-1200 può fornire dati per un gran numero di applicazioni senza dover integrare componenti aggiuntivi nell’automazione. In questo modo ora è possibile utilizzare con facilità uno scambio di dati con programmi come Matlab per simulare processi, analizzare modifiche di processo od ottimizzare il comportamento del sistema. Ma allo stesso tempo, gli utenti possono utilizzare un controllore collaudato, funzionale e versatile, con un gran numero di interfacce dedicate a sensori e attuatori, già previsto per l’attuale automazione d’impianto.
Grazie alle nuove opzioni di comunicazione, Simatic S7-1200 contribuirà anche ad una maggiore trasparenza, efficienza e qualità dell’Industrial Internet of Things, dimostrando che la sua funzionalità è ancora assolutamente attuale anche dopo 10 anni di presenza sul mercato. Infine, scegliendo la tecnologia Siemens si include nelle proprie applicazioni anche una scelta pensata in chiave cyber security. Infatti Siemens pone un’attenzione particolare nell’implementazione nel proprio portfolio, con l’iniziativa Charter of Trust.
