In che modo un Panel PC industriale può favorire la modernizzazione delle macchine obsolete
Molte fabbriche continuano ad avvalersi di macchinari obsoleti che hanno funzionato in modo affidabile per anni. I loro PLC eseguono programmi di controllo consolidati, gli operatori conoscono bene le attrezzature e le macchine potrebbero continuare a soddisfare i requisiti di produzione.
Spesso la sfida non è rappresentata dal PLC in sé.
L'interfaccia uomo-macchina (HMI) o il display dell'operatore attualmente in uso potrebbero essere obsoleti, i ricambi potrebbero essere difficili da reperire e l'interfaccia potrebbe non garantire più la visibilità necessaria agli operatori. Di conseguenza, i produttori, gli OEM e gli integratori di sistemi potrebbero trovarsi di fronte a una questione importante:
È possibile modernizzare un impianto obsoleto senza sostituire il PLC?
In alcune applicazioni, la risposta potrebbe essere sì.
Se il PLC esistente risulta ancora idoneo a svolgere le sue funzioni di controllo, un PC industriale a pannello può essere considerato parte integrante di un progetto di ammodernamento dell'HMI o dell'interfaccia operatore. Il PLC può continuare a eseguire la logica di controllo della macchina già definita, mentre il Panel PC fornisce una moderna piattaforma informatica e di visualizzazione per le applicazioni operatore approvate.
Tuttavia, il successo dell'integrazione dipende dalla comunicazione PLC, dall'accessibilità dei dati, dal software HMI, dai requisiti di controllo, dalle condizioni di installazione e dall'architettura complessiva del sistema.
Anziché dare per scontato che sia necessario sostituire il PLC o l’HMI, il progetto di ammodernamento dovrebbe iniziare con una valutazione tecnica.
La modernizzazione delle macchine legacy inizia dalla definizione dell’ambito, non dall’hardware
Una macchina di vecchia generazione potrebbe necessitare di un'interfaccia operatore più intuitiva, di informazioni più chiare sullo stato della macchina, di una maggiore visibilità degli allarmi o della sostituzione di un display obsoleto.
Nessuno di questi requisiti implica automaticamente che il PLC debba essere sostituito.
Allo stesso tempo, l’installazione di un nuovo Panel PC industriale non lo rende automaticamente compatibile con un PLC esistente.
Prima di scegliere l'hardware, il team di ingegneri dovrebbe documentare:
- Produttore e modello del PLC
- Porte e protocolli di comunicazione disponibili
- Tag, registri o variabili PLC richiesti
- Modello HMI e software esistenti
- Disponibilità dei file di progetto HMI e dei backup
- Funzioni dell'operatore richieste
- Dimensioni del pannello e requisiti di installazione
- Condizioni ambientali ed elettriche
- Requisiti relativi alla rete e alla sicurezza informatica
Il team dovrebbe inoltre stabilire quali funzioni rimangono di competenza del PLC e quali invece sono previste per la nuova interfaccia operatore.
Questa distinzione è importante perché la sostituzione di un terminale operatore, l’installazione di un Panel PC, la modifica della logica di controllo del PLC e la riprogettazione delle funzioni di sicurezza della macchina sono attività ingegneristiche diverse.
Pur facendo parte dello stesso progetto di modernizzazione, ciascuno di essi richiede una definizione adeguata dell’ambito di applicazione, una revisione tecnica e un processo di convalida.
Il ruolo di un PC industriale a pannello in una macchina basata su PLC
Un PC industriale a pannello combina un display e una piattaforma di elaborazione in un formato da montare sul macchinario.
A seconda del software applicativo e delle interfacce di sistema verificate, può fungere da piattaforma per la visualizzazione delle informazioni fornite dal PLC o per l'esecuzione di applicazioni operatore approvate.
Un'architettura possibile è la seguente:
PLC esistente → Interfaccia di comunicazione → Panel PC industriale → Applicazione operatore
In questa configurazione, il PLC esistente continua a svolgere le sue consuete funzioni di controllo della macchina, mentre il Panel PC industriale gestisce le informazioni destinate all’operatore e il livello applicativo.
Questo fa non significa che un Panel PC sostituisce il PLC.
Ciò non significa nemmeno che un Panel PC sia in grado di rilevare automaticamente i dati del PLC, comunicare tramite qualsiasi protocollo proprietario o ricreare un'applicazione HMI esistente. Queste funzionalità dipendono dal PLC, dall'architettura di comunicazione, dal software, dai driver, dalle licenze, dai file di progetto e dall'implementazione tecnica.
Un progetto di modernizzazione dovrebbe quindi rispondere a tre domande prima di procedere alla scelta dell'hardware:
Cosa deve vedere o fare l'operatore?
Quale sistema fornisce le informazioni richieste o l'autorità di controllo?
Quali modifiche a livello di hardware, software, comunicazione e installazione sono necessarie per implementarlo?
4 aspetti fondamentali da valutare prima di integrare un Panel PC industriale con un PLC esistente
1. Comunicazione PLC e accesso ai dati
Inizia individuando il produttore del PLC, il modello, le porte di comunicazione disponibili, i metodi di comunicazione supportati e la documentazione tecnica disponibile.
Il team di ingegneri dovrebbe verificare se i tag, i registri o le variabili del PLC richiesti siano accessibili e se l'accesso previsto sia consentito nell'ambito dell'architettura di sistema esistente.
Ciò è particolarmente importante per i PLC di vecchia generazione.
Un sistema legacy può utilizzare interfacce di comunicazione proprietarie, connessioni seriali obsolete o software che richiede driver, licenze, moduli di comunicazione o gateway specifici.
La sola presenza di una porta Ethernet o seriale non garantisce che un Panel PC industriale possa accedere ai dati della macchina richiesti.
È quindi opportuno verificare la fattibilità della comunicazione prima di optare per una specifica configurazione del Panel PC o per una determinata architettura di sistema.
2. Funzioni dell'interfaccia uomo-macchina (HMI) e autorità di controllo
Successivamente, definisci quali sono le effettive esigenze degli operatori rispetto alla nuova interfaccia.
Tra i requisiti tipici possono figurare:
- Visualizzazione dello stato di funzionamento della macchina
- Monitoraggio delle informazioni di processo
- Verifica di allarmi ed eventi
- Riconoscimento degli allarmi
- Inserimento dei parametri operativi
- Come accedere alle informazioni sulla manutenzione
Per ogni funzione, identificare la fonte dei dati, le autorizzazioni degli utenti, il comportamento previsto e i requisiti di convalida.
Un'interfaccia di sola visualizzazione può avere un ambito di progettazione molto diverso rispetto a un'HMI che invia parametri o comandi al PLC.
Se la nuova applicazione per Panel PC deve modificare i valori del PLC o impartire comandi, il team di progettazione dovrebbe stabilire quali operazioni sono consentite e se siano necessarie modifiche al programma del PLC.
Le funzioni relative alla sicurezza devono rimanere nell'ambito dell'architettura di sicurezza appropriata della macchina e non si deve presumere che vengano trasferite a un'interfaccia operatore di uso generale.
3. Requisiti meccanici, elettrici e ambientali
La compatibilità del software è solo una parte dell'aggiornamento di un sistema obsoleto.
Il nuovo Panel PC industriale deve inoltre essere compatibile con l'ambiente fisico di installazione e di funzionamento.
Prima di scegliere un’unità, documentare:
- Apertura già presente nel pannello
- Dimensioni dello schermo
- Profondità di montaggio
- Spazio disponibile per l'installazione
- Requisiti di alimentazione
- Sistema di messa a terra
- Posa dei cavi
- Condizioni di ventilazione
- I/O richiesto
- Temperatura di esercizio
- Esposizione alla polvere e all'umidità
- Condizioni di vibrazione
- Pratiche di pulizia
- Altri requisiti ambientali specifici del sito
Le macchine di vecchia generazione raramente presentano dimensioni del pannello o condizioni di installazione identiche. A seconda del progetto, potrebbero essere necessarie modifiche al sistema di montaggio, al design dell’involucro, all’accesso dei cavi o alla configurazione degli I/O.
I disegni tecnici delle macchine, le fotografie, le informazioni sul cablaggio e una valutazione in loco possono aiutare a definire tali requisiti prima della scelta definitiva delle apparecchiature.
4. Software HMI, manutenzione e sicurezza informatica
Un progetto di modernizzazione dell'interfaccia uomo-macchina (HMI) di successo dovrebbe tenere conto anche del ciclo di vita del software.
Identificare il software HMI o l'ambiente di esecuzione esistente, il sistema operativo richiesto, il modello di licenza, i file dell'applicazione, le versioni del software, le procedure di backup e le responsabilità relative alla manutenzione.
Il progetto dovrebbe fornire risposte a domande pratiche relative al servizio, quali:
Chi è il responsabile dell'applicazione HMI e della sua manutenzione?
Dove vengono archiviati i file di progetto e i backup?
Come verrà ripristinato il sistema se il Panel PC necessita di manutenzione o sostituzione?
Se la macchina dovrà collegarsi alla rete aziendale, il progetto dovrebbe coinvolgere anche i team di automazione e IT del cliente.
Le autorizzazioni degli account, la segmentazione della rete, l'accesso remoto, gli aggiornamenti software e le procedure di manutenzione devono essere conformi alle politiche di sicurezza informatica applicabili alla sede.
Tali requisiti influiscono sull'intera architettura di sistema e devono essere valutati prima di definire la configurazione hardware.
Un processo in 5 fasi per la modernizzazione delle macchine legacy e delle interfacce uomo-macchina (HMI)
Una valutazione graduale può aiutare gli OEM, i produttori e gli integratori di sistemi a individuare le dipendenze tecniche prima di apportare modifiche a un macchinario di produzione.
Fase 1: Documentazione del sistema PLC e HMI esistente
Raccogliere i modelli del PLC e dell'HMI, gli schemi elettrici, le informazioni sul cablaggio, le interfacce di comunicazione, le versioni del software, i backup del progetto e le procedure operative.
Documentate sia ciò che attualmente funziona, sia ciò che è diventato difficile da gestire o mantenere.
Fase 2: Definizione delle funzioni richieste per l'operatore
Elenca le informazioni di cui gli operatori devono disporre e le azioni che devono compiere.
Definire inoltre le autorizzazioni degli utenti e il comportamento previsto in caso di interruzione della comunicazione, interruzione dell'alimentazione o riavvio del sistema.
In questo modo, una richiesta generica come “modernizzare la macchina” viene trasformata in un ambito di progetto specifico e verificabile.
Fase 3: Verifica della comunicazione con il PLC e della fattibilità dell'integrazione
Verificare a quali dati del PLC è possibile accedere, quali metodi di comunicazione e quali software sono necessari e se sono necessarie modifiche al programma del PLC.
Eventuali problemi di compatibilità non risolti dovrebbero essere individuati prima che il progetto passi alla fase di selezione definitiva dell'hardware.
Fase 4: Configurazione e verifica del Panel PC industriale
Verifica i requisiti:
- Dimensioni del display
- Montaggio a pannello
- Potenza in ingresso
- Configurazione I/O
- Piattaforma informatica
- Memoria e archiviazione
- Sistema operativo
- Compatibilità delle applicazioni
- Requisiti di rete
Il team di progetto dovrebbe inoltre stabilire in che modo verranno verificati i sistemi di comunicazione, gli allarmi, le autorizzazioni, il comportamento delle applicazioni e il ripristino del sistema.
Fase 5: Pianificazione dell'installazione, messa in servizio e assistenza
Prima dell'installazione, concordare con i team responsabili della produzione e delle attrezzature la finestra operativa, i criteri di accettazione, i backup, la documentazione, le procedure di collaudo e il piano di riserva.
La messa in servizio deve tenere conto dei requisiti operativi e di sicurezza della macchina.
Questo processo non garantisce che ogni PLC legacy possa o debba essere mantenuto. Fornisce invece un metodo strutturato per determinare se il mantenimento del PLC esistente sia tecnicamente fattibile e quali ulteriori interventi ingegneristici siano necessari.
Configurazione di PC industriali a pannello per macchine obsolete
Le macchine di vecchia generazione presentano spesso differenze in termini di aperture nel pannello, profondità di installazione, interfacce di comunicazione, requisiti di I/O, esigenze di elaborazione e condizioni ambientali.
Per questo motivo, nell'ambito di un progetto relativo a un Panel PC industriale potrebbe essere necessario valutare diverse opzioni di configurazione, tra cui:
- Dimensioni dello schermo
- Metodo di montaggio
- Configurazione I/O
- Piattaforma informatica
- Memoria
- Immagazzinamento
- Compatibilità del software
- Modifiche meccaniche
Questi elementi dovrebbero essere considerati come criteri di valutazione specifici del progetto piuttosto che come funzionalità presunte del prodotto.
Le opzioni di configurazione effettive dipendono dalla piattaforma del prodotto selezionata e dai requisiti dell'applicazione.
Fornire fin dalle prime fasi del progetto i disegni delle macchine, le dimensioni dei pannelli, le fotografie, le informazioni relative al PLC e il flusso di lavoro richiesto all’operatore offre al costruttore di apparecchiature o all’integratore di sistemi una base più solida per valutare la fattibilità.
Modernizzare l'interfaccia operatore mantenendo un PLC adeguato
La sostituzione di un'interfaccia operatore ormai obsoleta non comporta necessariamente la sostituzione di un PLC che, per il resto, è ancora idoneo all'uso.
Laddove la revisione tecnica avvalori l’architettura, un Panel PC industriale può contribuire a modernizzare il livello operativo e quello informativo, mentre il PLC esistente continua a svolgere il proprio ruolo di controllo consolidato.
In altri casi, la valutazione potrebbe evidenziare che anche il PLC, il software HMI, l’architettura di comunicazione o altre parti del sistema di controllo richiedono modifiche.
L'obiettivo non dovrebbe quindi essere quello di mantenere a tutti i costi l'attuale PLC.
Ogni componente dovrebbe invece essere sostituito o mantenuto per una chiara ragione tecnica, operativa e di manutenzione.
Piano per la manutenibilità a lungo termine delle macchine
Il display rappresenta solo una parte di una strategia di modernizzazione sostenibile.
Gli OEM e i team di ingegneria impiantistica dovrebbero inoltre documentare:
- Interfacce PLC
- Mappature dei dati PLC
- File di progetto HMI
- Versioni del software
- Autorizzazioni utente
- Backup di sistema
- Fabbisogno di ricambi
- Risultati della messa in servizio
- Responsabilità relative alla manutenzione
Un coordinamento tempestivo tra i team di ingegneria dei sistemi di controllo, ingegneria meccanica, informatica, approvvigionamento e produzione può aiutare a individuare i requisiti di integrazione prima dell’installazione.
Aiuta inoltre a distinguere la sostituzione di un componente hardware da un progetto più ampio di ammodernamento del sistema di controllo.
L'ambito di intervento, i costi, i tempi di fermo macchina e l'impegno ingegneristico richiesti variano a seconda della macchina e devono essere determinati sulla base delle informazioni specifiche del progetto.
Inizia con la Legacy Machine che già possiedi
L'ammodernamento di una macchina obsoleta non richiede sempre la sostituzione immediata dell'intero sistema.
Se il PLC esistente risulta ancora idoneo a svolgere le proprie funzioni di controllo, è possibile prendere in considerazione l'utilizzo di un Panel PC industriale nell'ambito di un progetto di modernizzazione dell'interfaccia operatore o dell'HMI.
La praticità di questa architettura dipende dalle comunicazioni del PLC, dall'accessibilità dei dati, dalla compatibilità del software, dalle condizioni di installazione, dai requisiti degli operatori e dalla progettazione complessiva del sistema.
Per una valutazione iniziale, preparare:
- Produttore e modello del PLC
- Modello HMI esistente
- Interfacce di comunicazione disponibili
- Documentazione tecnica relativa a HMI o PLC
- Dimensioni dell'apertura nel pannello e di installazione
- Funzioni dell'operatore richieste
- Condizioni ambientali
- Requisiti di rete e manutenzione
BIS può discutere Requisiti di configurazione e integrazione nei progetti dei Panel PC industriali sulla base di queste informazioni e contribuire a individuare gli elementi che devono essere confermati durante la revisione tecnica.
Domande frequenti
È possibile aggiornare un HMI senza sostituire il PLC?
Potenzialmente sì. Se il PLC esistente risulta ancora idoneo a svolgere le sue funzioni di controllo, nell’ambito del progetto si può valutare se una nuova interfaccia operatore sia in grado di comunicare con esso. La compatibilità dipende dal modello del PLC, dalle interfacce di comunicazione, dai dati accessibili, dal software HMI e dalle funzioni operative richieste.
È possibile collegare un PC industriale a pannello a un PLC esistente?
Potrebbe essere possibile, ma la sola presenza della porta fisica non garantisce la compatibilità. Il team tecnico dovrebbe verificare il metodo di comunicazione del PLC, i tag o i registri accessibili, il software o i driver necessari e se sia necessario hardware di comunicazione aggiuntivo.
Un PC industriale a pannello può sostituire un PLC?
Non necessariamente. Nell'architettura qui descritta, il PLC continua a eseguire la logica di controllo della macchina già definita, mentre il Panel PC industriale funge da piattaforma di elaborazione e visualizzazione per l'operatore. L'esatta ripartizione delle funzioni dipende dalla progettazione del sistema.
Quali informazioni sono necessarie prima di aggiornare un HMI di vecchia generazione?
Tra le informazioni utili figurano i modelli di PLC e HMI esistenti, le interfacce di comunicazione, i file di progettazione disponibili, le dimensioni dei pannelli, gli schemi elettrici o di sistema, le funzioni operative richieste e le condizioni ambientali. Ove applicabile, è opportuno fornire anche i requisiti relativi alla rete e alla manutenzione.
Quali opzioni di configurazione dei Panel PC industriali è possibile valutare?
A seconda della piattaforma del prodotto e delle specifiche del progetto, è possibile valutare le dimensioni del display, il tipo di montaggio, le interfacce I/O, la configurazione del sistema, la memoria, lo spazio di archiviazione, la compatibilità software e i requisiti meccanici. È necessario verificare l'effettiva fattibilità per la piattaforma e l'applicazione selezionate.
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Il nostro team è a vostra disposizione per discutere con voi la configurazione dei Panel PC industriali e i requisiti di integrazione del progetto, aiutandovi a definire l'ambito tecnico e a individuare gli aspetti relativi alla compatibilità, all'installazione, al software e alla manutenzione che devono essere valutati prima dell'implementazione.
