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IO-Link per unità operativa standardizzata

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Come la Springer Maschinenfabrik, in collaborazione con SCHLEGEL, ha standardizzato le stazioni di controllo e ridotto il carico di lavoro ingegneristico

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Meno cablaggi, meno varianti, maggiore flessibilità: in collaborazione con SCHLEGEL, Springer Maschinenfabrik ha convertito le proprie stazioni di conferma in una soluzione IO-Link standardizzata. Ciò riduce gli sforzi di installazione, semplifica la progettazione e il montaggio e crea una piattaforma uniforme per diversi concetti di macchina.

Springer Maschinenfabrik GmbH è parte integrante del panorama dell’ingegneria meccanica austriaca dal 1952. L’azienda a conduzione familiare, con sede a Friesach, nella provincia austriaca della Carinzia, è un produttore globale di macchinari e attrezzature per le industrie delle segherie e della lavorazione del legno. Il suo portafoglio spazia dai sistemi di trattamento dei tronchi e di smistamento ai sistemi di trasporto e classificazione, passando per l’automazione, la robotica e le soluzioni digitali, coprendo un ambito ben più ampio rispetto all’ingegneria meccanica tradizionale. In qualità di produttore di macchinari specializzati, l’azienda deve soddisfare le esigenze individuali dei clienti in modo economicamente vantaggioso. Ciò rende ancora più importanti le soluzioni standardizzate che possano essere adattate in modo flessibile a diversi concetti di macchina.

Il cablaggio fisso presenta dei limiti

Il progetto congiunto con SCHLEGEL si è concentrato sulle stazioni di conferma presenti sulle protezioni di sicurezza. Queste vengono utilizzate per confermare in modo intenzionale un’operazione o uno stato, ad esempio dopo la chiusura di una protezione di sicurezza. Tale conferma non implica un controllo degli accessi, ma fa parte di una sequenza operativa definita che consente lo sblocco della protezione di sicurezza.

Finora, Springer si era affidata alle tradizionali stazioni di conferma cablate. Ogni contatto di commutazione di un pulsante o di un selettore veniva collegato singolarmente al sistema di controllo. Sebbene questo metodo sia affidabile, aumenta l’impegno di installazione per le macchine più complesse. Ogni funzione aggiuntiva richiede più cavi, morsetti e documentazione. Inoltre, è necessario progettare, assemblare e tenere in magazzino un numero maggiore di stazioni di conferma. Le modifiche alle funzionalità richiedono spesso modifiche al cablaggio.

IO-Link semplifica l’installazione e la progettazione

Poiché IO-Link era già presente nei sistemi, era logico integrare le unità di conferma nel concetto di comunicazione. La connessione seriale punto-punto consente la trasmissione di più segnali digitali in entrambe le direzioni.

In questa specifica applicazione, è possibile collegare tre stazioni di conferma tramite una porta IO-Link di Classe A utilizzando solo tre fili. Rispetto al cablaggio rigido convenzionale, lo sforzo di cablaggio e installazione è notevolmente ridotto. Inoltre, la tecnologia di connessione M12 utilizzata nell’ambiente IO-Link semplifica l’installazione. Il cablaggio interno della macchina può essere eseguito rapidamente, senza la necessità di cablaggi complessi, e non richiede personale specializzato. Le funzioni diagnostiche integrate di IO-Link consentono una rapida analisi dei guasti tramite l’interfaccia di parametrizzazione del sistema. Nella stazione di conferma sviluppata da SCHLEGEL, la funzione di valutazione è in grado di rilevare i guasti alle lampade e di monitorare i cicli di commutazione degli elementi di comando.

Questa soluzione offre vantaggi anche in fase di progettazione. Le modifiche funzionali possono ora essere spesso implementate tramite il software di controllo, eliminando la necessità di interventi sul cablaggio o sull’hardware. Ciò semplifica la pianificazione di nuovi progetti e le successive modifiche sul campo.

«Avevamo raggiunto i limiti del cablaggio fisso. IO-Link ha ridotto significativamente il nostro carico di lavoro e ci ha garantito una maggiore flessibilità. Poiché IO-Link era già in uso nei nostri sistemi, era logico integrare anche le stazioni di conferma tramite questa interfaccia», afferma Reinhold Danner, responsabile dell’automazione presso Springer.

Un’unica soluzione anziché una moltitudine di varianti

All’inizio del progetto si discuteva di varianti di involucro con due o tre posizioni di montaggio. Tuttavia, nel corso dello sviluppo, è apparso subito chiaro che ogni versione aggiuntiva avrebbe aumentato il carico di lavoro in termini di progettazione, produzione, documentazione e gestione delle scorte.

Si è quindi deciso di optare per una stazione di conferma standardizzata con tre posizioni di montaggio. L’esborso finanziario aggiuntivo rispetto a una versione a due posizioni era minimo, mentre il vantaggio in più era significativo. Le stazioni di conferma standardizzate coprono una vasta gamma di applicazioni, eliminando la necessità di sviluppare o tenere in magazzino varianti diverse. Ciò riduce la complessità durante l’intero ciclo di vita del prodotto.

Due contatti normalmente aperti per ogni stazione di conferma per una flessibile intercambiabilità

Anche la configurazione dei contatti è stata standardizzata in modo coerente. Tutte le posizioni di montaggio sono dotate di serie di due contatti normalmente aperti. Mentre per un pulsante è spesso sufficiente un singolo contatto, nei selettori a tre posizioni, ad esempio, vengono utilizzati due contatti di commutazione.

Ciò consente di sostituire in modo flessibile le unità di comando in un secondo momento senza apportare modifiche al cablaggio. La piattaforma hardware rimane invariata; solo l’unità di comando utilizzata viene adattata alla rispettiva applicazione. Ciò semplifica la progettazione, la manutenzione e l’assistenza.

Adattata per l’uso su protezioni di sicurezza

Poiché le stazioni di conferma vengono utilizzate su protezioni di sicurezza, sono stati adattati anche alcuni dettagli di progettazione. Su richiesta di Springer, l’involucro può ora essere aperto o smontato solo con l’ausilio di un attrezzo. Ciò impedisce che la stazione di conferma venga rimossa o aperta accidentalmente. Tuttavia, gli interventi di manutenzione rimangono facilmente eseguibili grazie al connettore M12 standardizzato.

Sviluppo in poche settimane

La nuova soluzione è stata sviluppata in stretta collaborazione tra Springer e SCHLEGEL. Ci sono volute solo poche settimane dall’idea iniziale al prototipo. Questa rapida disponibilità ha permesso di testare la stazione di conferma in condizioni operative reali e di perfezionarne lo sviluppo congiuntamente. La soluzione basata su IO-Link è in produzione in serie dalla fine del 2024.

«La collaborazione è stata stretta, concreta e dinamica. Il nostro feedback derivante dai test sul campo è stato integrato direttamente nello sviluppo in corso. SCHLEGEL non si è limitata a fornirci un prodotto, ma ha collaborato con noi per sviluppare la soluzione giusta», conclude Reinhold Danner.

Vantaggi pratici e conclusioni

Nella pratica, i vantaggi delle nuove stazioni di conferma sono evidenti su diversi livelli: la quantità di cablaggio necessaria è notevolmente ridotta, poiché più stazioni di conferma sono collegate tramite IO-Link. La piattaforma standardizzata riduce il numero di varianti nella progettazione, nella produzione e nella gestione dei ricambi. Allo stesso tempo, è possibile implementare modifiche funzionali nel software senza dover modificare l’hardware.

Questo esempio illustra come la standardizzazione e la connettività digitale si completino efficacemente a vicenda: una piattaforma hardware uniforme riduce la complessità, mentre IO-Link fornisce la flessibilità necessaria per diverse configurazioni delle macchine. Questo approccio semplifica la progettazione, il montaggio e la manutenzione, in particolare per i produttori di macchinari specializzati.