Negli ultimi anni, nel settore Life Sciences e in quello dell’automazione in generale, il concetto di apparecchiature modulari ha riscosso molto successo. Sebbene tale tendenza sia vantaggiosa per la messa in servizio delle attrezzature di produzione, aggiunge complessità alla qualificazione di un sistema di automazione d’impianto.
Per i produttori che operano nel settore delle scienze della vita, l’integrazione orizzontale (automazione da macchina a macchina) e l’integrazione verticale (automazione da macchina a impianto) sono spesso gli ultimi passi prima di passare alla produzione. Questi passi prevedono la validazione del funzionamento del codice del controllore a logica programmabile (PLC) di attrezzature modulari — come ad esempio uno skid — e la messa in funzione del sistema di controllo distribuito (DCS) responsabile dell’automazione dell’intero impianto. I tecnici di automazione degli impianti spesso lavorano nel DCS usando i diagrammi a blocchi funzione, mentre gli specialisti delle apparecchiature lavorano con la logica ladder nel PLC.
Con il crescente interesse per la modularità, è sorta anche una potenziale sfida per i produttori: un’azienda che fornisce il sistema di controllo distribuito (DCS) a livello di impianto, un’altra azienda che fornisce i componenti di automazione per le apparecchiature di produzione e persino vari componenti di terze parti per altri macchinari. Di conseguenza, il numero di PLC presenti nell’impianto si è moltiplicato.
Da quando alcuni gruppi che operano nell’industria delle scienze della vita si sono resi conto dei vantaggi di ordinare uno skid da catalogo piuttosto che costruire l’unità in sito, le associazioni degli utilizzatori finali responsabili dell’integrazione dei prodotti hanno incontrato sempre più difficoltà. Alla fine, anche i tecnici di automazione hanno preteso che i loro componenti di automazione avessero capacità plug-and-produce, le stesse delle attrezzature di produzione.
Le associazioni e le aziende del settore, tra cui Rockwell Automation, hanno risposto a questo appello. I loro sforzi si sono concentrati nel consolidare e rafforzare le basi della tecnologia plug-and-produce.
La spinta verso la modularità
Uno dei gruppi che sta promuovendo la tecnologia plug-and-produce è NAMUR, l’associazione degli utilizzatori di tecnologie di automazione nelle industrie di processo. Questo gruppo internazionale con sede in Germania rappresenta gli utilizzatori di tecnologie di automazione, compresi gli specialisti del controllo di processo.
Con oltre 150 aziende associate in tutto il mondo, NAMUR e i suoi membri conoscono il valore dei moduli plug-and-produce — in particolare perché rendono più facile la sostituzione degli skid per una funzione specifica con altri. Inoltre, sanno bene in che modo gli operatori dell’impianto vogliono lavorare: interfacce standard con dati standard.
Il gruppo sta lavorando alla creazione di uno standard specifico per la modularità chiamato Modular Type Package (MTP) (VDI/VDE/NAMUR 2658) che include varie sezioni che trattano di tutto, dai dati alle interfacce operatore (HMI). Lo standard descrive le funzionalità — come ad esempio le comunicazioni, gli allarmi, la sicurezza e così via — con OPC UA (Unified Architecture).
Lo standard MTP è scritto per essere compatibile con altre indicazioni NAMUR: NE148 e il Reference Architecture Model for Industry (RAMI) 4.0. MTP è diventato uno standard IEC sul ciclo di vita dei componenti di un impianto. In pratica dice che tutto dovrebbe essere modularizzato in modo che sia facile aggiornare o sostituire un componente in qualsiasi momento. Esploreremo la sua funzione dopo aver familiarizzato con alcuni termini chiave della norma VDI 2776 Parte 1:
- Process Equipment Assembly (PEA) — un’unità di processo modulare automatizzata e, dal punto di vista della sicurezza quasi autonoma, che comprende uno o più gruppi di apparecchiature funzionali e che rappresenta una fase di lavorazione o che fornisce un’infrastruttura all’interno di un impianto modulare
- Process Orchestration Layer (POL) — un insieme di apparecchiature che va dal livello dell’automazione al livello IT e che permette il funzionamento dei sistemi modulari
- MTP — una descrizione formale delle interfacce e delle funzioni della tecnologia di automazione di un’unità di processo modulare
