Le prestazioni di una moderna macchina automatica, dal punto di vista funzionale e prestazionale, dipendono primariamente dalle scelte progettuali operate in sede di definizione della sua struttura meccanica. Tuttavia, fondamentale \u00e8 anche il ruolo svolto dal sistema di elaborazione preposto al controllo della macchina, essendo sempre pi\u00f9 ampio e rilevante lo spettro dei compiti a esso affidati. Oltre alle attivit\u00e0 strettamente inerenti l\u2019automazione dei cicli di lavorazione della macchina, esso \u00e8 tipicamente chiamato a espletare altre funzionalit\u00e0 complementari, ma non meno importanti, come l\u2019emulazione del comportamento di tradizionali organi meccanici o l\u2019adattamento dinamico delle strategie e dei parametri di controllo in relazione a differenziate esigenze produttive.<\/p>\n
Le moderne architetture. Spesso queste scelte vengono effettuate in maniera separata e indipendente senza analizzare gli effetti della loro integrazione. Analisi architetture. Le prove sui dispositivi intendono analizzare le prestazioni dei tempi di scrittura-lettura degli I\/O, i tempi di reazione del sistema a eventi esterni, la banda passante dei dispositivi analogici, le prestazioni delle CPU in termini di tempo di esecuzione, determinismo del tempo di ciclo, algoritmi di schedulazione dei task e valutazione del jitter e i ritardi introdotti da isole remote collegate tramite bus di campo. Il laboratorio sta lavorando anche per automatizzare tutte le procedure di test. Si pensi al classico esempio della valutazione della banda passante o della distorsione introdotta da moduli di I\/O di tipo analogico. Spesso \u00e8 l\u2019operatore a dover aumentare manualmente (con enorme dispendio di tempo) la frequenza del segnale che costituisce l\u2019ingresso del componente da testare. Questo processo pu\u00f2 essere automatizzato usando schede di acquisizione pilotate da \u201cmotori intelligenti\u201d.<\/p>\n Utilizzando schede di acquisizione USB, oppure soluzioni National Instruments basate su CompactDaq, \u00e8 possibile generare la variazione del segnale in maniera automatica: i dati acquisiti dal modulo vengono trasferiti mediante comunicazione OPC al computer di raccolta dati, che, mediante l\u2019utilizzo di ambienti evoluti come LabVIEW o Matlab, esegue un\u2019analisi run-time dei dati. Un altro esempio di automatizzazione di una procedura di test \u00e8 quello della valutazione dei ritardi e dei jitter presenti nella comunicazione tra isole remote di I\/O. L\u2019attivazione contemporanea di pi\u00f9 uscite a fronte di ingressi esterni rappresenta un classico esempio di test per l\u2019analisi di queste prestazioni. Anche in questo caso l\u2019operatore solitamente si trova a dover salvare manualmente i pochi dati ricavati da un oscilloscopio. Spesso si tratta di valori medi del segnale o valori che fanno riferimento al caso migliore o quello peggiore: non \u00e8 possibile ricavare e valutare, per esempio a fronte di 500.000 attivazioni contemporanee delle uscite, tutti i ritardi presenti tra uscita e uscita. Per fare un\u2019operazione di questo tipo con i classici strumenti di misurazione, l\u2019operatore dovrebbe salvare manualmente tutte le forme d\u2019onda per poi implementare un\u2019analisi off-line dei dati salvati (dati che per acquisizioni di cinque o anche sei ore possono raggiungere le centinaia di Gbyte). Anche in questo caso, utilizzando schede di acquisizione intelligenti \u00e8 possibile, tramite ambienti evoluti come LabVIEW e Matlab, eseguire un\u2019acquisizione run-time dei dati e svolgere una completa analisi statistica dei dati.<\/p>\n Analisi motion control. L\u2019ultima importante parte delle attivit\u00e0 riguarda l\u2019analisi delle prestazioni di piattaforme basate su sistemi multicore per applicazioni industriali. Non sempre, infatti, si conoscono le reali prestazioni di queste nuove tecnologie che stanno invadendo il mercato dell\u2019automazione: utilizzare N-core non significa banalmente moltiplicare per N le prestazioni del sistema. In un sistema SMP (Symmetric Multi Processing), la gestione ottima delle sezioni critiche \u00e8 diversa da quella tradizionale e richiede altre competenze. Ad oggi, non esiste un unico modello di riferimento per approcciarsi allo sviluppo di piattaforme multicore. Si sono affermati sostanzialmente tre macromodelli operativi, SMP, AMP (Asymmetric Multi Processing) e HyperVisor (Virtual Machine Manager), caratterizzati da profonde differenze a livello tecnologico e da un differente rapporto costi\/benefici in funzione dello scenario applicativo nel quale vengono utilizzati. Senza un approccio sistematico che permetta di capire pregi e difetti di queste soluzioni innovative, si rischia di essere \u201cabbagliati\u201d dalle strategie di marketing dei fornitori e di perdere di vista la realt\u00e0 dei fatti. Per valutare meglio le proposte attuali e quelle del prossimo futuro, il laboratorio LIAM sta eseguendo un\u2019analisi delle architetture SMP, AMP e HyperVisor sia dal punto di vista teorico, sia schematizzando e valutando delle realizzazioni pratiche.<\/p>\n
\n<\/strong>Dal punto di vista hardware, la progettazione del sistema di controllo pu\u00f2 avvalersi di un mercato ricco di risorse tecnologicamente avanzate, scalabili e interoperabili. La rapida crescita delle funzioni presenti nei moderni sistemi di controllo rende sempre pi\u00f9 complessa per il progettista la scelta dell\u2019architettura hardware pi\u00f9 adatta in termini di:<\/p>\n\n
\nL\u2019attivit\u00e0 di benchmarking nasce con lo scopo di analizzare e valutare le principali soluzioni tecnologiche dei maggiori fornitori presenti sul mercato. I fornitori che stanno collaborando con il laboratorio LIAM per questa attivit\u00e0 sono: B&R, Beckhoff, Mitsubishi, Omron, Rockwell, Schneider, Siemens. L\u2019attivit\u00e0 \u00e8 focalizzata sull\u2019analisi di soluzioni di controllo PLC-based, PCbased e di architetture multicore. Il benchmarking non deve essere interpretato solo come una mera attivit\u00e0 di misurazione, bens\u00ec come un\u2019attivit\u00e0 che, partendo dallo studio della tecnologia, vuole analizzare le moderne architetture per l\u2019automazione con un approccio metodologico.<\/p>\n
\n<\/strong>Per lo studio delle soluzioni di controllo PLC-based e PC-based, l\u2019attivit\u00e0 \u00e8 divisa in tre fasi che permettono di eseguire in prima battuta un\u2019analisi sui singoli componenti e in un secondo momento una serie di test rivolti all\u2019integrazione delle varie parti del sistema di controllo. Le tre fasi individuate sono:<\/p>\n\n
\n<\/strong>Le prove sul motion control vogliono investigare sia alcuni aspetti software, come l\u2019implementazione di camme e riduttori elettrici, le funzionalit\u00e0 masterslave e gli algoritmi di auto-tuning forniti dai relativi ambienti di programmazione, sia aspetti legati all\u2019hardware, come le prestazioni dinamiche in termini di precisione di inseguimento del set-point, di precisione nell\u2019esecuzione di sincronismi e dell\u2019impatto che il motion control ha sul sistema di controllo sia dal punto di vista della comunicazione, che dell\u2019esecuzione del codice. L\u2019ultima fase dell\u2019analisi sul motion prevede di valutare l\u2019architettura di controllo unendo hardware e software, attraverso lo sviluppo di un\u2019applicazione tipica nel mondo del packaging (macchina per incollaggio al volo). L\u2019attivit\u00e0 di benchmarking valuter\u00e0 anche l\u2019ambiente di sviluppo attraverso l\u2019analisi delle funzioni di debug messe a disposizione, dei linguaggi disponibili (IEC 61131, C), della facilit\u00e0 con cui il codice pu\u00f2 essere riutilizzato implementando librerie standard, dell\u2019integrazione con la parte di motion control, con la safety e con ambienti di virtual engineering come Matlab\/Simulink e strumenti CAD.<\/p>\n