In un mondo di efficienza sempre crescente, non sorprende scoprire che la maggior parte delle comodità che diamo per scontate vengono realizzate tramite processi automatizzati. Con operatori umani che richiedono un'attenzione minima, le macchine svolgono compiti importanti come l'analisi dei dati, l'esecuzione di operazioni e la collaborazione tra loro.
Grazie ai progressi nell'automazione industriale, sistemi come SCADA vengono combinati con componenti quali PLC e HMI per aumentare la produttività, la praticità e migliorare la sicurezza in condizioni pericolose.
Oggi, centinaia di strutture critiche utilizzano sistemi SCADA e PLC che hanno quasi sempre HMI. Questi processi sono critici quando si tratta di gestire l'automazione e la progettazione di sistemi avanzati. Questi sistemi non faranno che migliorare. Si prevede che l'uso di SCADA crescerà di quasi il 7 percento entro il 2024, con sempre più produttori che adottano questo approccio più efficiente.
Tuttavia, poiché alcuni di questi sistemi presentano caratteristiche e funzionalità simili, è importante comprendere in cosa differiscono e come funzionano specificamente per le esigenze del tuo settore.
Analisi rapida di SCADA, HMI e PLC
I sistemi SCADA sono necessari per le funzioni di automazione industriale. Come i computer, questi sistemi complessi possono analizzare informazioni, registrare dati ed eseguire attività senza molto aiuto umano.
Sistemi di controllo di supervisione e acquisizione dati
Il controllo di supervisione e acquisizione dati, o SCADA, è un processo di controllo automatizzato utilizzato da molte grandi industrie per l'automazione industriale, come stabilimenti di produzione, edilizia e ingegneria.
SCADA è un sistema composto da due parti:
- PLC (controllo logico programmabile)
- RTU (Unità terminale remota)
Spesso, SCADA avrà anche un componente separato chiamato HMI (Human Machine Interface). In poche parole, SCADA è un sistema con elementi sia software che hardware per controllare i processi, interagire, monitorare e registrare i dati tramite PLC e HMI.
Interfaccia uomo-macchina
Un HMI è un'interfaccia utente o dashboard che consente a un operatore umano di interagire con una macchina. Gli HMI sono utilizzati in tutto il mondo in un'ampia gamma di tecnologie, dagli smartphone alle centrali elettriche.
Le HMI non fanno parte di un software specifico, ma vengono utilizzate dalle persone per comunicare con una macchina o un dispositivo. Le HMI vengono utilizzate principalmente per aiutare gli utenti a comprendere e controllare i dati con il tocco delle dita attraverso un dispositivo comunicante, ad esempio:
- schermo (TV, computer o film)
- Pulsanti
- Leve
- Mouse del computer
- Tastiera
I sistemi SCADA possono essere utilizzati senza un'interfaccia uomo-macchina, anche se spesso è consigliabile averne una, in modo che gli operatori possano capire come comunicare con il sistema e ricevere notifiche di eventuali errori che devono essere risolti.
Controllori programmabili
I controllori logici programmabili sono spesso descritti come microcomputer in grado di comunicare con diversi oggetti, sistemi e macchine. Sono progettati per controllare e risolvere i problemi delle reti, motivo per cui sono un componente necessario di SCADA.
Il sistema semplifica l'uso delle macchine, pur continuando a fornire la funzionalità necessaria, ed è utilizzato in qualsiasi situazione in cui sia necessario un operatore umano per un controllo altamente affidabile. Inoltre, sono una parte intricata dell'automazione industriale, senza la quale un sistema SCADA non può funzionare.
Alcune delle principali funzioni dei PLC in SCADA includono:
- Robotica
- catena di montaggio
- Contatore
- Misurazione
- Informatica
- Sensori
- Motori
- Lampade
- I fan
- Interruttore automatico
L'importante ruolo dell'automazione industriale
L'automazione industriale è l'uso di più sistemi di controllo per azionare macchine e attrezzature. Ciò varia notevolmente tra molti tipi di industrie, come impianti di produzione e sistemi di controllo per edifici, trasporti e comunicazioni.
Questo tipo di processo è potente e utilizza computer e macchine per lavorare al posto degli esseri umani, con un'attenzione minima per gli operatori. Pertanto, alcuni dei principali vantaggi dei sistemi automatizzati includono:
- Aumento della produttività perché le macchine possono funzionare senza sosta
- Migliora la qualità del prodotto producendo la stessa quantità ogni volta
- Ridurre i costi di manodopera sostituendo i lavoratori con le macchine
- Ridurre le ispezioni di routine facendo funzionare in tandem PLC e HMI
- Migliorare la sicurezza allontanando i lavoratori dagli ambienti pericolosi
Quando si arriva al dunque, l'automazione è un modo eccellente per realizzare procedure importanti con un intervento umano minimo. Sebbene utilizzato in forme diverse, questo metodo è stato utilizzato dagli esseri umani per secoli.
Una breve storia dell'automazione
Sebbene la Ford Motor Company abbia coniato il termine "automazione" nel 1948, il processo può essere fatto risalire all'antico Egitto. Infatti, uno dei primi meccanismi di controllo del feedback risale al 270 a.C.!
Nei secoli successivi, l'umanità cercò modi per semplificare il lavoro. Con la raccolta del cibo, la costruzione di case e l'introduzione della Rivoluzione industriale, ci furono centinaia di modi per rendere la vita più pratica. Nel corso del 1800, le persone sperimentarono le prime macchine azionate automaticamente, come forni, motori e termostati.
Con il passare del tempo nel XX secolo, le persone hanno fatto un uso massiccio dell'elettricità e l'automazione industriale era in pieno svolgimento. L'automazione industriale è leggermente più complessa dell'automazione che le persone hanno conosciuto per anni; è il controllo e l'uso di vari sistemi per azionare apparecchiature come le macchine.
Oggigiorno, c'è una forte domanda di prodotti, forniture e necessità come trasporti e produzione di energia. Uno dei modi più semplici per soddisfare queste richieste è usare l'automazione industriale. Questi sistemi completi aiutano a controllare queste parti importanti della vita e richiedono sistemi efficaci come SCADA, PLC e HMI.
Come interagiscono SCADA, HMI e PLC nell'automazione industriale?
Nel mondo odierno, c'è così tanta tecnologia da tenere sotto controllo. Quindi, anche se può sembrare difficile capire esattamente come funziona un sistema complesso come SCADA, si tratta di una semplice catena di informazioni. Ricorda, i sistemi SCADA sono progettati per:
- Automatizzare processi e procedure
- Traccia e analizza dati ed errori
- Eseguire il monitoraggio del sito remoto
- Aumenta la produttività e garantisci la stessa qualità di output
Ma come interagiscono tra loro SCADA, PLC e HMI?
SCADA è meglio inteso come il database centralizzato che memorizza e controlla l'intera operazione. Questo comunica con il PLC, che è il modo in cui il sistema funziona e comunica all'interno dell'ambiente operativo. Se c'è un HMI, può essere sotto forma di uno schermo, un pulsante, una leva o una tastiera che consente a un essere umano di interagire con il sistema SCADA-PLC. Alcuni esempi includono macchinari di fabbrica, computer e veicoli.
Nella produzione industriale, l'HMI è fondamentale per fornire informazioni all'operatore. Il sistema PLC identifica eventuali problemi all'interno del sistema SCADA e li presenta all'operatore tramite l'HMI in modo che il problema possa essere risolto.
Impianti di produzione
Sono innumerevoli i settori che utilizzano sistemi automatizzati, ma alcuni dei più diffusi sono:
- Prodotti alimentari, come bestiame, cereali, conserve di frutta e verdura e imballaggi
- Bevande e tabacco, come acqua in bottiglia, bibite, alcol, sigarette e sigari
- Tessuti, come tessuti per abbigliamento, biancheria da letto, asciugamani e tendaggi
- Prodotti in legno, come legname, compensato, impiallacciatura, pavimenti e materiali da costruzione per la casa
Si può tranquillamente affermare che i beni sono richiesti in tutto il mondo, il che a sua volta significa che la necessità di produttività è più alta che mai. Per aiutare a soddisfare queste richieste, gli stabilimenti di produzione si stanno rivolgendo a sistemi di automazione industriale, che aiutano ad aumentare la produttività e a produrre costantemente prodotti di alta qualità.
Generazione di energia elettrica
Con il costante aumento del consumo di elettricità in tutto il mondo, c'è una forte domanda di generazione di energia automatizzata. Sebbene queste strutture debbano essere azionate manualmente, è possibile distribuire una maggiore produzione grazie a sistemi automatizzati come SCADA.
Cibo e vendita al dettaglio
Se ultimamente sei stato in un fast food McDonald's, probabilmente avrai notato la nuova aggiunta al loro locale: il chiosco per le ordinazioni. Con questo sistema di ordinazione touchscreen automatizzato, la produttività è aumentata, il che significa meno tempo di attesa per i consumatori e più tempo per i dipendenti per concentrarsi sul loro lavoro.
Ma McDonald's non è l'unica azienda che utilizza sistemi automatizzati. In qualsiasi ristorante o supermercato, potresti trovare esempi di questi sistemi, ad esempio:
- Sistemi di nastri trasportatori
- Opzioni di acquisto online
- Macchine per il self-checkout
- Consegne con droni
Un altro esempio lampante di sistema SCADA nel commercio al dettaglio è l'automated banking. Grazie agli sportelli bancomat, le persone possono prelevare denaro dai loro conti correnti in qualsiasi momento. Questi sistemi utilizzano SCADA, PLC e HMI per lavorare insieme.
Sistemi di viaggio e trasporto
Gli operatori si affidano in larga misura ai sistemi automatizzati per il controllo e il monitoraggio delle procedure di trasporto, ad esempio:
- aerei
- controllo del traffico aereo
- Guidare le navi
- treni
- Diversivi meccanici
- Localizzatori e dispositivi GPS
- Luci temporizzate agli incroci
L'operatore utilizzerà l'HMI, che può essere una combinazione di schermi, leve, pulsanti e tastiere.
Conclusione
L'automazione industriale sta cambiando il modo in cui funziona il mondo. Più che mai, le macchine sono in grado di manipolare ed elaborare dati per aumentare la produttività, ridurre i costi di manodopera e diminuire l'interazione umana in modo che l'output sia coerente.