Sistemi batch per qualsiasi esigenza di produzione

Il termine batch (letteralmente: infornata) viene usato per indicare un particolare modo di gestire le operazioni di un sistema di calcolo. In sostanza significa che tutta la sequenza di operazioni e dati necessari per svolgere un particolare compito vengono preparati in anticipo e memorizzati su un adeguato supporto creandouna procedura. La procedura viene poi eseguita dal sistema come un blocco unico, cioè senza che sia necessario, o possibile,un intervento umano prima che sia terminata.

L’automazione di processi Batch è finalizzata a gestire la produzione di “lotti” prestabiliti di materiali e prodotti. Per eseguire quanto richiesto il lotto ha la possibilità di utilizzo di diversi percorsi e lavorazioni (e quindi di ricette e/o dati di lavorazione più o meno complessi).

Tipicamente ogni lotto prodotto sarà identificato da un “report” di lotto che conterrà tutti i dati significativi dei materiali in ingresso al processo, delle lavorazioni eseguite, delle quantità prodotte.

Controllo batch (Batch control)

Le terminologie e i formalismi descrittivi di un sistema di controllo Batch e delle ricette produttive sono regolate dagli S88, cioè gli standard ANSI/ISA-S88.1 (definizioni) e ANSI/ISA-S88.2 (modelli e formalismi). Sono standard approvati dalla ISA nel 1995 e aggiornati nel 2010; in particolare, gli standard ISA definiscono diversi possibili livelli di descrizione delle ricette. Nella sua versione originale la S88 è stata adottata dalla IEC nel 1987 come IEC 61512-1.

Tipici settori di applicazione dei processi Batch sono:

• agroalimentare (farine di grano, mangimi, riso, cioccolato, prodotti da forno, gelati …);
• vetro;
• gomma;
• tessile;
• cemento;
• cosmetica;
• chimica.

Il progetto del processo Batch

La progettazione dei sistemi di automazione di processi Batch, nel corso degli anni ’90, si è sviluppata attraverso la elaborazione di una serie di documenti atti a definire e descrivere in modo dettagliato le funzionalità operative del sistema al fine di fornire in modo univoco ed esaustivo tutti gli elementi per una corretta progettazione di un sistema di automazione di un processo Batch.

L’elenco utenze
Per elenco utenze si intende l’elenco di tutte le utenze elettriche coinvolte nel processo quali:

• elementi di comando: pulsanti, selettori, potenziometri, impostatori numerici;
• sensori: finecorsa meccanici, magnetici, induttivi, ottici, sensori di pressione e di vuoto, sensori di livello, sensori di temperatura, encoder, sensori di distanza;
• elementi di segnalazione: lampade, colonnine luminose, dispositivi acustici rotanti, suonerie e sirene, visualizzatori numerici;
• preattuatori: relè, contattori, azionamenti per motori, solenoidi per elettrovalvole;
• attuatori: motori, elettrovalvole;
• sottosistemi: dispositivi e macchine di pesatura, package.

Per ogni utenza saranno definite tutte le caratteristiche che risultano necessarie per la loro integrazione nel sistema di automazione.

Come esempio possiamo citare:

• sensori digitali: tensione e frequenza di alimentazione; tipo di sensore:PNP 2 (a 2 o a 3 fili), NPN (a 2 o a 3 fili), contatto libero da potenziale;
• sensori analogici: tensione e frequenza di alimentazione; fondi scala e unità di misura del sensore analogico;
• sensori seriali: tensione e frequenza di alimentazione; tipo di interfaccia: rs232, rs422, rs485 ecc; tipo di protocollo di comunicazione: Modbus, Profibus ecc;
• attuatori generici: tensione e frequenza di alimentazione; corrente assorbita a regime; corrente assorbita allo spunto;
• motori: tensione e frequenza nominali; numero polarità e numero poli; potenza e corrente nominali; tipo avviamento e controllo velocità: avviamento diretto, avviamento stella/triangolo, avviamento con sofstart, avviamento e controllo di velocità con inverter; numero di direzioni di rotazione: monodirezionale, bidirezionale; tipo di montante: l’insieme degli apparecchi per la protezione e il comando del motore: interruttore con protezione magnetotermica contattore; interruttore con protezione magnetica; contattore; relè termico; fusibili; contattore; relè termico.

L’elenco segnali

Per elenco segnali si intende l’elenco di tutti i segnali che devono essere interfacciati agli ingressi, alle uscite, alle schede di comunicazione dei PLC di controllo del processo.
Per ogni segnale saranno definite tutte le caratteristiche che risultano necessarie per la loro integrazione con i PLC.
Come esempio possiamo citare:

• ingressi digitali di stato: corrispondenza fra lo stato del segnale e lo stato del componente controllato (per esempio 1=serranda chiusa; 0=serranda non chiusa);
• ingressi digitali di misura: peso dell’impulso, ovvero quantità misurata dalla variazione di stato 0-1 del segnale e unità di misura della grandezza misurata (1i=1,273 mm);
• ingressi analogici: corrispondenza fra la misura e il segnale elettrico in ingresso (per esempio 0 mA = 0,000 m / 20 mA = 20,000 m);
• uscite digitali: corrispondenza fra lo stato del segnale e lo stato del preattuatore controllato (per esempio 1=chiusur