Una misurazione corretta è un fattore determinante, seppur troppo di frequente trascurato, nei processi produttivi. L’esecuzione di misurazioni precise e conformi, durante le diverse fasi di produzione (dalla ricezione del materiale alla lavorazione, procedendo con l’assemblaggio ecc.), permette di realizzare tipologie di prodotti perfettamente corrispondenti al progetto.
Tale attenzione consente inoltre di diminuire gli scarti, di garantire la qualità dei prodotti e conseguentemente di tutelare la reputazione del produttore.
Strumentazione di misura: lo stato dell’arte
La strumentazione di misura sta vivendo una fase evolutiva molto interessante, spinta dalle crescenti esigenze degli utilizzatori:
• maggiore accuratezza, affidabilità e “robustezza” della misura;
• risparmio sui costi di acquisto, installazione e gestione nell’intero ciclo di vita dell’impianto;
• semplicità di collegamento e velocità di acquisizione delle misure;
• apertura alla completa digitalizzazione e alle applicazioni cloud, IOT, ecc.
Esempi di sviluppo della strumentazione
Nelle misure continue di livello la tecnologia radar ha soppiantato le modalità precedenti (misuratori di livello capacitivi, a ultrasuoni, a spinta idrostatica, barre di torsione…), divenendo il principio di misura più diffuso.
La tecnologia di misura radar, nelle due esecuzioni “open space” e “guided wave”, permette di misurare il livello di prodotti liquidi e solidi in modo accurato e indipendente dal variare delle condizioni di processo (temperatura, pressione, ecc.) e dalle caratteristiche del prodotto (densità, viscosità, costante dielettrica, ecc.).
I vantaggi della tecnologia di misura radar
I benefici appena descritti rendono la misura di livello radar lo standard de facto nell’industria, la prima scelta a livello progettuale sia per applicazioni gravose che per semplici monitoraggi ambientali.
Inoltre, i misuratori di livello radar di ultima generazione possono essere utilizzati indifferentemente per misure su liquidi e solidi, una volta selezionata l’applicazione in fase di configurazione iniziale.
La grande diffusione di questi strumenti ha generato una riduzione dei costi di produzione tale da favorire la completa sostituzione degli strumenti di misura impiegati in precedenza.
Installazione semplice ed economica
Per quanto riguarda la riduzione dei costi di installazione, i nuovi misuratori di portata elettromagnetici, con zero tratti rettilinei a monte e valle del misuratore, sono in grado di mantenere elevate prestazioni di accuratezza anche in assenza di un numero adeguato di tratti rettilinei a monte e a valle del misuratore stesso (tipicamente 5 a monte e 2 a valle); un requisito che, in passato, era obbligatorio per ottenere una misura precisa.
Ciò permette oggi di installare il misuratore elettromagnetico di portata in punti dove prima non era pensabile, per la mancanza appunto di questi tratti rettilinei.
Inoltre, nel caso in cui il misuratore venga montato su moduli precostruiti (SKID), il cliente ha la possibilità di ridurre le dimensioni di questi moduli, risparmiando su tubazioni e costi di installazione.
Analoghi benefici si hanno sui misuratori di portata VORTEX con zero tratti rettilinei a monte e valle.
Novità per i protocolli di comunicazione
L’evoluzione ha coinvolto anche i protocolli di comunicazione per la trasmissione digitale dei segnali di misura: l’adozione dello standard IO-Link per la strumentazione ha permesso di collegare, in modo semplice ed economico, gli strumenti di misura e controllo dotati di questo protocollo alle reti di remote I/O dei diversi controllori PLC.
A breve farà inoltre la sua comparsa sul mercato il nuovo standard “Ethernet-APL” (Advanced Physical layer) che utilizza un collegamento hardware a due fili, basato su standard Ethernet a elevata velocità di trasmissione dati (10 Mb/s). Il nuovo standard permetterà di disporre di misure precise in tempo reale anche in aree classificate, con una notevole semplificazione dell’installazione, configurazione e manutenzione degli strumenti.
Appare futuristica, ma è già pressoché realtà, l’ulteriore evoluzione nei sistemi di comunicazione. Le nuove reti wireless Long Range (ad esempio LoRaWan) e la rete 5G permetteranno di utilizzare la strumentazione di misura per applicazioni di monitoraggio a grande distanza e in tempo reale.
Il valore della diagnostica predittiva
Gli strumenti di misura di nuova concezione dispongono di sistemi integrati di autodiagnosi e autoverifica che permettono di aumentare notevolmente l’affidabilità e la disponibilità della misura. Lo strumento è in grado di fornire informazioni di diagnostica predittiva e avvertire l’operatore riguardo a possibili futuri malfunzionamenti, dovuti al deterioramento delle condizioni di utilizzo (sporcamento, build up ecc.), o all’integrità fisica del dispositivo stesso, legata anch’essa alle condizioni di utilizzo (abrasione, corrosione, utilizzo fuori dai limiti operativi consentiti ecc.).
Lo standard NE107 riassume lo stato di funzionamento della strumentazione in quattro semplici segnali di stato, che permettono all’operatore di conoscere il grado di salute del dispositivo e di prendere le opportune iniziative manutentive.
Monitoraggio da remoto e in tempo reale
Infine, la diffusione di dispositivi innovativi per l’acquisizione e la trasmissione dei dati provenienti dagli strumenti di misura (Edge device) permette di collegare il mondo fisico a quello digitale mediante applicazioni cloud e di inviare le informazioni dal campo direttamente al telefono cellulare, tablet o altro dispositivo dell’utente.
Queste applicazioni IIOT aprono nuove frontiere all’utilizzo delle informazioni provenienti dagli strumenti, attraverso misure di processo disponibili ovunque e in ogni istante.
Insomma, la strumentazione di misura conferma per il futuro la propria importanza strategica.
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