Progetto di supervisione di un locomotore diserbante

Author(s):
P. Tosi - STUDIO PROGETTI AUTOMATION
A. Sgarbi - STUDIO PROGETTI AUTOMATION

Industry:
Automotive

Products:
Datalogging and Supervisory Control, LabVIEW, Real-Time Module

The Challenge:
Realizzare un sistema di supervisione e controllo da installare a bordo di un locomotore destinato al diserbo della massicciata e delle zone limitrofe alla stessa su tratte ferroviarie predefinite.

The Solution:
Il sistema deve essere in grado di controllare lo stato dell’impianto, di gestire l’apertura e la chiusura delle elettrovalvole, la marcia e la velocità delle pompe e di permettere la manovra degli spruzzatori installati sul locomotore, che emettono una miscela di acqua e diserbante; tali spruzzatori devono essere manovrati per poter dirigere il getto nelle zone di destinazione in sicurezza.

RFI quale Gestore dell'Infrastruttura, ha il compito di mantenere in efficienza la linea ferroviaria, a tale scopo deve tenere sotto controllo le piante che crescono fra le rotaie e accanto ai binari, poiché il loro proliferare può nascondere segnali, ostacolare gli interventi di manutenzione e aumentare il rischio della generazione d'incendi. Da tempo l'azienda, per effettuare le operazioni di diserbo, ha fornito direttive per favorire l'utilizzo di prodotti maggiormente ecocompatibili.
L'efficacia dell'attività di controllo della vegetazione è testimoniata anche dalla progressiva riduzione del numero degli incendi sulla sede ferroviaria che sono passati dai 270 del 2000 ai 79 del 2002.
La GleisFrei di Mantova per conto della Geosintesi SPA viene chiamata a soddisfare tale esigenza da parte della Rete Ferroviaria Italiana e per questo realizza un locomotore diserbante con relativo sistema di supervisione e controllo.

Il programma
Il sistema di supervisione è stato realizzato nell’ambiente NI LabVIEW utilizzando hardware Compact FieldPoint e presenta le caratteristiche che andremo brevemente ad elencare.

1. Acquisire in tempo reale i dati provenienti da sensori quali:
• sensori meteo (anemometro sonico, termoigrometro, barometro)
• gps
• telecamere IP Ethernet
• sensori posizionati nella sala pompe quali flussimetri, miscelatori, sensori di pressione, temperatura, ph, elettrovalvole, inverter per il comando delle pompe
2. Visualizzare in sinottici grafici le informazioni provenienti dall’impianto.
3. Gestire in automatico, tramite ricette di diserbo create per ogni tipo di vegetazione, le fasi del diserbo lasciando comunque agli operatori la possibilità di intervenire manualmente. La gestione consiste nel modificare immediatamente la concentrazione di diserbante, la velocità delle pompe nonché eventualmente aprire o chiudere getti diversi da quelli previsti nella ricetta.
4. Archiviare per tratta ferroviaria le informazioni provenienti dall’impianto siano esse dati numerici che filmati video.
5. Visualizzare gli storici sia con tabelle che con grafici.
6. Trasferire con procedure automatiche, su supporto magnetico o chiave USB, sia i dati storici che i filmati video opportunamente compressi.

Descrizione del sistema:
L’hardware del sistema è stato realizzato utilizzando la famiglia di prodotti Compact Field Point National Instruments ed è costituto da due unità “intelligenti” Compact FieldPoint interfacciate tramite rete Ethernet 10/100 Mbit con l’unità centrale. In particolare è composto da:
Unità Centrale
• cFP-2120 Controller
• cFP-BP8 8 Slot backplane
• cFP-AI 110 8 channel 16 bit analog input module
• cFP-AO 200 8 channel 12 bit analog output module
• cFP-DI 304 32 channel digital input
• cFP-DO 401 16 channel digital output

Unità Periferiche
• cFP-1804 4 slot Ethernet/Serial interface for Compact Field Point
• cFP-DI 304 32 channel digital input
• cFP-DO 401 16 channel digital output
• cFP-AI 110 8 channel 12 bit analog output module

Gli apparati sono collegati, tramite rete Ethernet, al software SCADA realizzato con LabVIEW residente sul server industriale; lo SCADA si occupa della gestione dei moduli di acquisizione dati e del salvataggio di tutte le informazioni in un database oltre che a visualizzare lo stato dell’impianto.
Nelle due cabine del locomotore sono stati installati quattro PC industriali touchscreen da 12” LCD con sistema operativo Windows XP embedded. Su ogni computer touchscreen è stata installata una seconda interfaccia software realizzata sempre con LabVIEW che consente di gestire da qualsiasi postazione di comando le operazioni manuali di diserbo (abilitazione spruzzi, orientamento dei getti, intensità degli spruzzi,…).
Tutte le postazioni sono comunque indipendenti una dall’altra e completamente configurabili. Il sistema è stato realizzato tutto su rete Ethernet proprio per rendere il tutto estremamente versatile e modulare.
Il sistema video è stato realizzato con quattro telecamere IP di ultima generazione, connesse direttamente in rete con tutte le postazioni di comando (computer touchscreen e server). Tutte le registrazione vengono salvate sul server su hard disk ridondanti in formato video compresso ad alta definizione.
Sul server è comunque possibile visualizzare on line anche le immagini provenienti da ogni telecamera.

Risultati e Conclusioni:
Grazie alla collaborazione con Studio Progetti Automation, GleisFrei ha realizzato per Geosintesi SPA il primo treno diserbante in Italia in grado di svolgere la “lavorazione in traccia”, cioè che diserba le tratte percorse da treni di linea senza costringere RFI ad interrompere la tratta.
Grazie all’introduzione di questo sistema di supervisione e controllo la miscelazione del diserbante e dell’acqua avviene ora in tempo reale, variando in tempo reale la concentrazione in litri/minuto dello stesso diserbante ed il consumo di acqua tramite una variazione della velocità delle pompe.
L’utilizzo del ricevitore GPS consente di gestire in modo ottimale la tratta di lavorazione, precedentemente “caricata” e resa attiva sul server prima di essere eseguita. Tramite mappe fornite da RFI in coordinate WGS 84 UTM, il sistema avverte gli operatori di bloccare gli spruzzatori in prossimità delle tratte di linea da non diserbare.

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P. Tosi
STUDIO PROGETTI AUTOMATION
Ptosi@spa-lab.it

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