AS3_2025

Automazione e Strumentazione Aprile 2025 Tecnica 77 CONTROLLO informazioni evolute tra tutte le parti intelligenti della linea produttiva, usando approcci simili alla IoT, sistemi ‘smart’ e - soprattutto - senza dover riprogrammare ogni volta i controlli per le diverse combinazioni dell’impianto. La modularizzazione fa emergere alcuni limiti operativi e costi che rendono le soluzioni tra- dizionali non adeguate a questi contesti: i PLC, Scada e DCS sono ottimizzati per grandi impianti con processi fissi e non modificabili, ma poco adatti per processi flessibili e delocalizzati in moduli impiantistici separati. Concepito per un’automazione centralizzata, il software non è, in generale, predisposto per integrazioni Plug- and-Produce di moduli multivendor e l’interope- rabilità non è facilmente gestibile con i comuni tool di sviluppo, perché i controlli, le sicurezze e lo scambio dati sono da riprogrammare per le diverse combinazioni. Modular Automation Anche se non nuova, l’idea di comporre tra loro ‘unità o moduli pre-sviluppati di mercato’ dotati di controlli autonomi (con PLC, Scada, HMI, DCS), come ‘mattoncini Lego’, per comporre un impianto produttivo più grande ed articolato offre già una prima risposta in termini di sostenibilità e di dimensioni compatte rispetto ai impianti monolitici ‘world scale’, con grandi Scada o DCS anch’essi di onerosa gestione. Ma una ‘generica’ automazione, non basta se que- sta è pensata solo per le funzioni interne. La novità è che l’impianto modulare digitale diventa gestibile e sostenibile se: • i ‘mattoncini’ si connettono in reti industriali OPC UA e si parlano come oggetti IoT, • l’automazione, oltre ai controlli, espone le caratteristiche ed i servizi del modulo con un linguaggio comune, interpretabile dagli altri componenti intelligenti connessi in rete, • le diverse combinazioni sono ‘Plug&Produce’ e ci sono tools di autoconfigurazione per le logiche, HMI e reti che limitino sforzi di inge- gneria (e di convalida nel farma), e infine • c’è un sistema di controllo superiore o ‘livello di orchestrazione - POL’ che attiva i servizi dei moduli che è adattabile a più produzioni, è tra- sparente ai controlli e non impone di adottare la tecnologia di un unico vendor. La ‘Modular Automation’ risponde a tutto questo con un’interfaccia di scambio dati standardizzata secondo MTP (Module Type Package) da realizzare nel software di ogni modulo e nel livello di orchestrazione. Quindi dotando il ‘mattoncino’ anche di una logica che supporti un ‘linguaggio comune basato su MTP’ si arriva a parlare di PEA (Process Equipment Assembly), come l’insieme di una apparecchiatura e dei controlli che ne espon- gono le funzionalità, in modo simile ad un oggetto nel mondo IoT. MTP realizza la modularizzazione Ma cos’è MTP? È un’interfaccia - non un pro- tocollo - ossia una serie di regole di semantica e di convenzioni di accesso diretto ai parame- tri del modulo PEA da parte dell’orchestratore (POL) dell’impianto modulare. La logica MTP che decodifica i messaggi si implementa quindi nei due livelli PEA Layer e POL Layer, o con- trollo superiore, che diventano entità separate ed indipendenti, semplificando la loro sostituzione e l’interoperabilità, indipendentemente dalle tec- nologie di controllo adottate. Adottando MTP non c’è più la necessità di cono- scere i diversi sistemi sottostanti per interfacciarli tra loro ed ogni PEA diventa trasparente ai con- trolli, come indicato nella norma Namur VDI- 2658, ora recepita come standard IEC 63280 per l’ingegneria dell’automazione dei sistemi modu- lari nell’industria di processo. In pratica, l’interfaccia MTP di un PEA si con- cretizza in un file testo XML che, al pari di una ‘carta di identità’, descrive in campi codificati quelle informazioni accessibili attraverso OPC UA, come le grandezze fisiche, i parametri cri- tici, gli allarmi, le HMI, i comandi e le funzioni del modulo (o Servizi) attivabili da sistemi esterni connessi alla rete di fabbrica. — Modular Automation Typical industrial implementation of PEA and POL in two layers toModule Integrator MTP Orchestration Software tools MTP Designer tools for PEA / Modules Local controls&HMI  Manages Services of Modules / PEAs  Orchestrates the PEA machine states and execute plant recipes  Autogenerates the orchestrator HMI importing MTP of each PEA  Synchronizes the product transformation on each PEA  Archives production and quality data  Interface withupper Level 3 systems (MPC/APC, MES, SCADA, Cloud,…)  HMI, ControlLogicand Services configuration  MTP interface for the localcontrollers  DataexchangewithPOL MES MPC /APC Cloud POL POL - Process Orchestration Layer Plant / Line Supervisory Control Local controls&HMI OrchestrationLayer PEA /Module Layer DCS PLC toModule Integrator toModule Integrator Poweredby: -DCS -SCADA -MES -CustomSoftware MTPUnit PEA PEA Non MTP-readydevices toModule Integrator Gateway PEA I Courtesy: Marco Banti Advanced Automation and Digital Transition Advisor, Lifesciences Industries pH Meter Scales PATDevices FT-NIR, Raman GC MTPUnit MTPUnit PEA Reactors,Dryers Bioreactors,Skid Mixers,Vessels… Machinery, FillingUnit, Coater, Packaging,… Figura 3 - Modular Automation Layers