Approfondiamo in questo articolo i componenti all’interno di una linea complessa di processo che permettono di mettere in atto il cosiddetto concetto di Industria 4.0 : i moduli di ingresso/uscita o I/O.
Il concetto di Industria 4.0 si fonda su alcuni principi base, principalmente rendere efficienti ed automatizzati i processi di produzione e non a caso un’analisi di questi processi non può prescindere dalla descrizione dei moduli I/O.
I moduli I/O infatti comandano le diverse fasi di una sistema di processo e vengono istruiti tramite protocolli.
Il protocollo implementa comandi standard di funzionamento ma anche comandi addizionali per l’aggiornamento delle intere aree di I/O mediante lo scambio di un solo frame del protocollo.
Il protocollo più utilizzato è il Modbus che definisce tramite software come il master e gli slave stabiliscono ed interrompono la comunicazione, come trasmettitore e ricevitore devono essere identificati, come i messaggi devono essere scambiati e gli errori rilevati.
La caratteristica principale del modulo è che esso viene assemblato secondo le esigenze di utilizzo, combinando nella stessa scheda ingressi e uscite di tipo diverso, nelle quantità desiderate. In questo modo esso si adatta perfettamente ai requisiti della macchina o impianto che dovrà controllare.
I moduli I/O offrono anche funzioni supplementari per l’elaborazione del segnale e opzioni di diagnosi ampliate. Varie forme costruttive e tecniche di collegamento consentono soluzioni per le più svariate applicazioni, anche in condizioni ambientali estreme.
Questo è il motivo per cui, grazie alla connessione alle reti ethernet, I moduli I/O sono diventati strumenti imprescindibili per il controllo delle fasi delle linee nell’industria di processo ma anche strumenti fondamentali in altri settori come la domotica residenziale.
Per addentrarci nel funzionamento dei moduli di ingresso/uscita , prendiamo ad esempio i moduli I/O della serie PCE-SM , per standard Modbus prodotti da PCE Instruments , azienda leader nella produzione e commercializzazione di strumenti di misurazione.
I moduli I/O PCE permettono di collegare al bus Modbus :
1) ingressi digitali , che permette di trasformare in pacchetti modbus segnali binari o a impulsi come interruttori , finecorsa e altri sensori digitali come fa ad esempio il modulo PCE-SM3 .
2) ingressi analogici , che trasformano in pacchetti modbus le informazioni provenienti da sensori analogici , sia in tensione 0-10V , che in corrente 0/4 … 20mA che PT100 o 0-40 Ohm , come fa ad esempio il PCE-SM1 .
3) uscite digitali , che a partire dalle informazioni contenute nel pacchetto modbus inviato al modulo di uscita , comandano fino a 8 uscite digitali. E’ il caso ad esempio del modulo PCE-SM4
Questo modulo può essere infatti collegato a qualsiasi tipo di macchina con protocollo Modbus ed esegue ogni tipo di processo attraverso una comunicazione HMI.
In particolare il modulo I/O PCE-SM 4 può essere collegato a qualsiasi tipo di macchina con protocollo Modbus ed esegue ogni tipo di processo attraverso una comunicazione HMI.
E’ in grado di trasferire in dati tramite protocolli Modbus di tipo RTU o ASCII. Inoltre può essere facilmente montato su guida DIN. Per impostare i parametri del modulo basta utilizzare il software di configurazione e l’interfaccia RS232 che troverà sul pannello frontale.
Questo tipo di prodotto offre un’altissimo livello di personalizzazione, infatti quasi tutti questi strumenti vengono creati appositamente per il singolo cliente sulla base delle proprie esigenze.
| Uscite (selezionabili) | 4 x relè (5A / 230V AC / 150V DC) 8 x collettore aperto (max. 0,1 A) |
| Interfaccia | RS-485 |
| Protocolli | Modbus RTU / ASCII |
| Dimensioni | 45 x 120 x 100 mm |
| Installazione | Da montare su guida DIN da 35 mm |
| Grado di protezione | IP 40 |
| Alimentazione (selezionabile) | 85 … 253V AC/DC 20 … 50V AC/DC |
| Consumo | 4 VA |
| Condizioni operative | -20 … +55 °C / < 95% U.R. |
| Sezione max del cavo | 1,5 mm² |
