Sistema di automazione distribuita SCADA per la verifica in linea di cuscinetti a sfere

Author(s):
D. Ferulli - SKF INDUSTRIE
D. Naso - POLITECNICO DI BARI

Industry:
Industrial Controls/ Devices/ Systems

Products:
LabVIEW

The Challenge:
Sviluppo di un sistema SCADA per il controllo di qualità in linea di cuscinetti a sfera nello stabilimento SKF di Bari con le seguenti specifiche: • supervisione remota di tutti gli strumenti dislocati lungo una linea di rettifica; • applicare le tecniche di controllo statistico; • generare lo storico delle misurazioni.

The Solution:
Uso di NI LabVIEW per simulare (come sintesi dello studio effettuato) un nodo del sistema SCADA dove convergono, le informazioni derivanti da due diverse stazioni di misura delocalizzate lungo la linea di produzione e la postazione di monitoraggio.

Le due differenti stazioni di misura implementate comunicano le informazioni derivanti dalle misurazioni ad una terza stazione adibita alla funzione di supervisione; da questa è possibile monitorare lo stato delle altre due, visualizzarne in tempo reale gli allarmi e le schermate (quella principale e quelle dei moduli di “controllo statistico di processo” e “supporto alla manutenzione”), consultare i database storici allocati sui rispettivi hard disk e reimpostare tutti i parametri di misurazione.

La prima stazione (un PC con s.o. Windows 2000) compie una misura dimensionale.
Dopo aver effettuato sull’anello da analizzare, una serie di misure di diametro ne calcola la media ed i valori massimo e minimo; la manipolazione matematica di questi permette di controllare una gran quantità di possibili difettologie. Sul pannello frontale la stazione visualizza:
• la rappresentazione polare della serie dei diametri acquisiti;
• il trend della misura di diametro medio sottoforma di carta di controllo;
• una serie di informazioni statistiche riguardanti il processo;
• una serie di spie e tasti funzione.
In perfetta standardizzazione grafica e logica con la suddetta stazione di misura dimensionale, pur trattando tipologie di misure nettamente differenti è stata implementata (anch’essa su un PC con s.o. Windows 2000) quella di tipo “conta impulsi” (2 in Figura 1) destinata cioè a contare, dopo aver fornito un impulso di rotazione al solo anello esterno del cuscinetto in analisi, quanti impulsi vengono generati in ogni intervallo di tempo tra due sfere consecutive per poter misurare la scorrevolezza del cuscinetto e controllare la presenza dei chiodini e delle sfere.
Per ogni intervallo è prevista una soglia massima, oltre la quale si rileva una mancanza sfere, ed una soglia minima al di sotto della quale si riscontra un fissaggio errato della gabbia distanziatrice. Se dopo il passaggio di tutte le sfere del cuscinetto la somma degli impulsi accumulati è superiore ad una soglia preimpostata, il cuscinetto verrà scartato perché frenato.
È previsto l’aggiornamento di tutte le impostazioni di ogni stazione direttamente da un database centralizzato all’avvio, al cambio lavorazione o quando lo si desideri anche con controllo remoto, per rendere valida, ad esempio, una variazione dei limiti di tolleranza direttamente da una postazione di monitoraggio (anche a kilometri di distanza).
Ogni qualvolta la stazione aggiornerà le impostazioni terrà traccia delle variazioni in un database locale, nel quale verranno anche archiviate periodicamente le informazioni desiderate sulle misure effettuate.
Inoltre ogni stazione effettua in tempo reale dei controlli sull’andamento delle misurazioni intervenendo, qualora si riscontrasse in esso una tendenza o un comportamento anomalo, fino a fermare la produzione inviando contemporaneamente messaggi di allarme alle postazioni di monitoraggio.
Su entrambi i pannelli frontali (1 e 2 in Figura 1), il tasto giallo SPC avvia l’esecuzione dell’applicazione specifica per il CONTROLLO STATISTICO DI PROCESSO (3 in Figura 1).
Questo modulo del sistema SCADA ricostruisce, in tempo reale, i diagrammi di controllo che rappresentano i dati statistici del processo rispetto al tempo; la rappresentazione avviene in una forma che rende agevole stabilire se il processo si mantiene in uno stato di controllo statistico oppure se se ne sta allontanando, predisponendo lo strumento a poter effettuare un controllo feedback con il processo a monte.
Il tasto verde DIAGNOSI invece, lancia l’esecuzione di un’applicazione che ha funzione di SUPPORTO ALLA MANUTENZIONE (4 in Figura 1).
Essa mostra un’animazione grafica di quanto accade dal punto di vista meccanico, sulla quale i sensori utilizzati sono rappresentati con due led, uno verde e l’altro arancione corrispondenti, rispettivamente, al corretto funzionamento (se acceso) e alla uscita del sensore.
Così, se un led verde è spento, o se un led arancione non si accende quando dovrebbe, si può subito rilevare il problema.
Entrambe le postazioni di misura provvedono alla compilazione periodica sui rispettivi hard disk di un database nel quale raccolgono i valori statistici più importanti delle rilevazioni effettuate nonchè tutti i settaggi.
La funzione principale della postazione di supervisione (ospitata su un PC con s.o. Windows XP H.e.) è quella di monitorare lo stato degli strumenti (5 in Figura 1). Il pannello frontale della postazione si presenta come un quadro sinottico dell’impianto; infatti l’immagine di sfondo altro non è che la piantina della linea produttiva, sulla quale, in corrispondenza della posizione occupata dagli strumenti, sono stati disposti dei tasti.
Tali tasti, come ogni elemento del front panel è un oggetto, di cui è possibile comandare un gran numero di attributi. In questo caso è il colore di ogni tasto che cambia al variare della variabile condivisa che rappresenta lo stato di ogni apparecchio.
Selezionando una stazione il monitor della postazione di supervisione (che può trovarsi anche a chilometri di distanza dalle stazioni di misura) diventa una copia esatta di quello della stazione selezionata permettendone la consultazione (compresa l’esecuzione dell’applicazione di CONTROLLO STATISTICO e di SUPPORTO ALLA MANUTENZIONE) e l’aggiornamento delle impostazioni dal database centralizzato dei parametri di lavorazione.
Il tasto giallo storico sul pannello frontale lancia l’esecuzione del VI (6 in Figura 1) che rende possibile richiamare dal database storico distribuito nelle varie stazioni, i dati archiviati:
selezionando la stazione e l’intervallo di tempo al quale si è interessati, si possono visualizzare, sia in forma grafica che tabellare, i valori statistici relativi alle misurazioni e, in forma solo tabellare, le variazioni dei parametri di misurazione.
Tutta la comunicazione in rete tra le stazioni di misura e la postazione di monitoraggio è realizzata utilizzando una serie di variabili condivise; ogni strumento mette a disposizione della rete tutte le informazioni e i settaggi di cui dispone e dalla postazione di monitoraggio si seleziona quali visualizzare.
Con il software sviluppato l’azienda ha potuto verificare come, grazie la versatilità dei prodotti National Instruments, sia possibile ottenere un sistema ad hoc che realizzi tutte le esigenze dichiarate.
Ovviamente il software può essere ancora espanso e migliorato all’infinito, arricchendosi di funzionalità mirate a soddisfare le più minuziose necessità che ogni azienda può esprimere.

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D. Ferulli
SKF INDUSTRIE
domenico.ferulli@skf.com

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