Macchine e attrezzature - L'elettronica nelle macchine
da costruzione
ino a non molti anni or sono, I'in- traduzione dell'elettronica nelle macchine da coshuzione e negli ti da cantiere era vista con grande WJ se non addirittura con palese
sità di dover gestire sistemi complessi. con controlli p- e con sforzi di comando ri-
aveva indiriwato gli sforzi dei tec- verso l'idraulica, con ottimi risultati. questa spinta sono stati sviluppati e ati sistemi idraulici che, dapprima i, sono diventati altamente sofisti-
, mggiungendo praticamente il limite W e l m possibilità.
A auesti si sono &ancati. come loai- e&~~letamento, i comandi elet&i,
&e hanno dato un ultefiore impulso al '-6igliorameuto e alla razionalinazione
foneionamento delle macchine. Solo successivamente b entrata, dappri-
gia tlnidamente e poi in modo sempre pili deciso, l'elettronica, che ha messo in evidenza. convincendo anche i pii scetti- Q, il suo enorme potenziale tale da aprk anmre opportunità prima ncppure pensa- W.
I dubbi iniziali sull'elettronica daiva- m o , in primo luogo, dalla mancanza di ,mwscenm di un "prodotto" cosi nuovo m diverso da non trovare preparati i co- amori di macchine, gli utenti e i tecnici addelti alla manutenzione e al s e ~ z i o .
Non c'era meccanico o officina di ripa-
razione che sapessero come intemaire su di un dispositivo eiettro- nico, m0 del tutto in- sufficienti i sistemi e gli apparecchi di dia- gnostica e il cliente te- meva di dover aspetta- re l'intervento di un in- gegnere o di un tecnico specializzsto per risol- vere un eventuale in- conveniente anche di piccolo conto alle sue macchine.
r m mi non, da paae loro, erano poco pro- pensi a in& nelle macchine sistemi che si riteneva che avrebbero richiesto il dra- 8 t h cambiamento di metodi progettativi e tecnolo~ci ben umosciuti e collaudati. senza la sicurezza di un ritorno positivo da parte del mercato.
Anche i piiì avanzati in questo settae, quali, per esempio, i coshuttori giappo- nesi di escavatori idraulici, erano restii a introdurre, oltre un certo limite, L'elettm- nica che pure avevano già sviluppato.
Obiettivamente, le pRme applicazioni avevano dato adito a dubbio, per tanti fs nomeni ancora poco amosciuti quale la compatibiiià elettromagnetica, o, piiì ba- nalmente, per l'incapacità di gestire cor- rettamente i segnali da hrismettem e da
interpretare. L'evoluzione del settore, l'accenabilità
da parte dell'utente che oggi vive. m e tutti noi, in un mondo "eletuonico" e le sempre piiì ampie possibiità e opportu- nità offerte hanno conaibuito a intmdur- re l'elettronica anche nelfe macchine da costruzione e da cantiere, con un pmces- so tuttora in atto.
L'IMPIANTO ELE'ITRICO DIVENTA ELElTROMCO
Un impianto elettronico digitale. quale . ii DIGI-TEQ, pub essere considerato un sistema di computer, nel quale i molti
- Macchine e aifmnatvre
tmmiaali sono collegati fra di loro ama- vaso un singolo cavo.
Un uniw cavo infatti distribuisce le informazioni alle cmhaline, u b i i m- zianalmenie nei vaci punti delia mmhi- m. dotate di ona "inteiiigenza" autono- machepmlettedidecentranledecisio- ni.
La riduzione del fascio di cavi e del numero di collegamenti rispetto Uim- pianto elemico tradizionale agevola I'i- dentificazioue di eventuali inconvenienti all'imphto siesso, facilita grandemente il nmntaggio e qualsiasi intervento che si rendesse successivamente necessario,
te STRADE CIW
migliora i'aftidabilità della macchina. il principio di base risponde a un con-
cetto ben de6niio: irasfomisre con I'elet- amica un complicatissimo impianto eiemicoinunkirdimoniaggbridottoa pochi cavi, acaiomico e appiicabii su qualunque mezzo anche da personale n w s p e n ~ .
L'impianto DIGI-TEQ b stato apposi- tamente studiato e realhate, perfezio- nando e unendo sistemi sviiuppaki in vari campi, pa veaire inwntro aile ascessità nel s&me dei macchinari e impianti co- struiti in serie medie o piwole, che u- chiedono tm alto grado di pasonaiii-
Pone. I primi studi risalgono agli anni '80 e
da allora sono stati compiuti passi da gi- gante, in parallelo con la continua -- sia di aumentan le pnstazioni e i cop mlli a bordo dek auuxhine.
La soluzione si è imvata neil'utiliezars centraline elettroniche appositamente coactp1te. ubiite nei pressi degli aiiua- tori e dei sCBSOn, in wstante dialogo h di I m . cokgats da una sola linea, anzi- ché &di- un cavo per ogni funzione.
È così nata una rete, chiamata irtE muitiplex", dove ml%e le infOIIIlsZiiol8, i dati e i comandi vengono trasmessi, m rapidissima soeccssione, su di un Mica cavo coassifde o b ipob.
Fra i pmtocolli di wmunicazi011~ ( i
sieme di regole per l'esecunoue delkr scambio di dati tra dispositivi indi- denti). b stato scelto &e il pib adatto ii CAN (Controiler Area Nenvork) msso & punto da B& e che è diventato d unostdndordfralemaggioriazieadso~ stmmici di componenti elettronici, cha lo hanno gih implementato nei lom mi- rroprocessori.
ilCANèunpOtac0Uoperun"bus~ riale", ad accesso casuale con arbiha&b diprioritB.fiaisnoiv~~taggiLa& sità di un rmmn, minore di cavi di d* legamento, tempi di reazione rap mi, massima affbbiità del sistema un muamento di ermri wmpleto.
LE CENTRALINE
il "cerveiio" &U'unità b Wstdto
taie e del nspwnio globale. con lità elevatispima.
La ceniraiina display
ma. Fra le varie funti& ausiliarie
porse m questa cenaalllis, le piU tanti sono:
- F5lotapgio del dXspr<ry. di tipo con la creazione di qualsiasi immsgine necessaria al mo-sistema. La f l d b i i nica consente aii'utlliua
Macchine e affmzzature - gliere vari generi di suumentazione (analogica. analogica a barre. digitale, mista) con informazioni fornite Lramite kàoperestesosuidispiay.
-Orologio m tempo reale: fornisce il ri- ferimento temporale per il contstore e pm orui gli interventi memorizzati nel- k Bhck-Box.
- Biack-Box, memoria non volatile pre- dbpmni per la registrazione di eventi anomali visualizzati o meno sul di- @&y. con possibilità di richiamo su schermo o stampa. li sistema è apeno a qvalsiasi persondizzazione richiesta aali'utente.
- M a c c i a seriale, permette l'interfac- ciamento di tipo manice per il control- lodimstielul.
- intcrfaccia seriale di comunicazione p la mmessione con eveniuali unità periieriche generiche. . Intdaccia CAN, per il collegamento inntc.
.Enhatc analogiche: la oentralina è pre- dispta per il ricevimento di 8 segnali analogici, sia in tensione che in cor- mae. . Bn&uscite digitaii sono presenti 8 anaatc digitali optoisolate e 8 uscite da 2 A protette contro i rottocircuiti.
Si tratta di centraune a micmpesso- e il cui compito è di gestire entrate e iscite e di dialogare con le altre centrali- &. Ls con6gurazione deUe centraline ii0 acvcde:
23 entrate digitali, di cui 7 possono funnm da entrate veloci (controllate 1 &te iIlferrupt). - 30 uscite digitali "intelligenti". in &ra- do di fornire correnti fino a 20A. Qnanordici uscite possono venire con- figuntte come uscite PWM (Puise With Moàulotion) per la gestione deiie elet- Crovalvole.
- 8 entrate analogiche per ricevere sia segnali in tensione che in corrente.
- 2 tipi di intufaccia seriale di comuni- cazione per La connessione con even- tuaii unità periferiche.
- Interfaccia CAN per collegamento in rete.
Le ceri-e proporzionali
Si tratta di centraline a micmproces~
5 . 4 - Display di un ~ l l o mmpatteton,
Fig. 5 -Sul display sona evldenziats Mie le lunzlonl e I paramw controllati dal DIQI-TEO
Fig. 6 - La mnfigurarlone del display vlens scelta dall'operakm in (undone delle w@nze ope- rame.
m, 8sAN I9smC
re il cui compito è di gestire servo-valvo- le pmpokzionaii.
Oltre alla possibilità &Ue alire centra- line, sono a dispsizionc:
10.0 Km Max
O Hr
- 8 uscite analogiche (DIA 8bit) per il pilotaggio di valvole pmporzionali. La tensione di lavoro è a q r e a a fra 7 e 20V con una corrente di uscita di MOmAmsx.
- NV W. si tratta di una memoria non volatile (mantiene i dati anche senza alimentazione) che consente di regi- sirare i paramehi configurabili neces- sai , per esempio, per la gestione di un sistema di ribaltammto nelle gru.
La sicurezza e I'afiidabiiià di funzio- namento nei macchinari complessi sono fattori che non ammettono com~mmessi
guenti controlli:
- test elettrico per ogni singolo compo- nente e deiie schede senza componen- ti:
-test funzionale; -prova di resistenza aUe vibrazioni
(fqnenze variabili in uncampo da 24-1 .OCxlHz, ~ ~ ~ ~ I e r s U o n e 5g);
- controllo di compatibiliià elettroma- &CB;
- prova di funzionamento a temperatnre fra -40°C e +WC.
Inoltre tutto il circuito elettronico e i cavi sono efficacemente isolati, scherma- ti per la compatibilità elemomsgnetics e i contenitori sono sottoposti a prove in nebbia salina secondo quanto previsto per I'omologazione CEE.
LE PRESTAZIONI di som.
Presso la TEQ abbiamo rilevato che le Riassumiamo i principali vantaggi di schede elettroniche sono sottoposte ai se- un impianto elettronico digitale nei con-
LE STRADE U96
fronti 'un impianto elattico tradiziona- le:
Kit di montaggio semplice, con cablag- pio elementare, alla portata di un qual- . . siasi meccanico senza spenahpazlone da elettrauto. Elioalliazione M e intricate matasse di cavi. Indicazione deiie varie funzioni me- diante dispiay o su moniror. Migliore e pia completa protezione delle funzioni del mezm. Cbiara e inqaivocabile segnaiazione &Ue anomaiie funzionali, anche a p stuiori (Black-bx). Traccia permanente di eventi significa- tivi su memoria wd volatile e non ma- nomern& Possibilità di diagnosi temiche pncise. interventi riparar~tivi semplici, me- diante sostituzione di elemnti standar- dinati. Compatibii e inkgmbilità con sotto- sistemi elettronici gi8 esistenti. Pwibilità di integrazione e completa- mento deli'impianto per successive esigenze dell'utiiiitore. Possibiiità di wllegamento con sistemi esterni (PC, stampanti, ecc.).
CAMPI DI APPLICAZIONE
L'elenco delle a p plicazioni b pratica- mente illimitato: a b biamo qni riporiato solo una minima par- te &i campi dove si- stemi come DIGI- n3Q som stati adot- tati.
-Mezzi di irasporto: autobus, veicoli in- dustriali. attrezza- ture per p& e ae- roporti. - Macchine da co- S ~ ~ O I ~ C : IlWXhi- ne movimento ter- ra, ireaol~r, hivd- le, sseavaton.
sprie-beton. - Agricoltura: macchine combinate,
prtssatrici. macchine per le racwlte, eatton.
- Veicali speciali: antincendio. mcwim, raccolta nauti.
- Bamiii: per wtica e dipato. - I n y h d e veicoli radiocomandoti. m
autogestione a bordo. -Magazzini: con sistemi di stoEcaggla s :
ripresa automatizzati. i UN ESEMPIO PRATICO:
L'APPLICAZIONE DI IMPUNTO ELETTRONICO SU DI UN RULUJ
A n m r a ~ ha adottaio sulla cente dei suoi rulli I'hpiaato che riunisce h nn sistema e l'impianto elemico tradizio g i i n e le normali fuazio
- Macckta da x&- na. vmncnto: gru e autogni, sollevatoti te- Le funzioni principali ieseopici. cani ponte. che fca I'altm si evidenzia
- Costruzioni stradali: finitrici, rulii razionale disphy. nna vera ~ompaltatod, fresattici. macchine per logo" che dtuisce il panneli0 di
muo - . . mutmzione. .sono:
- Eetonaggio: cenmili di beronaggio, au- tobetoniere, pompe per calcesmizzo. - Gestione della trasmissione i
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Macchine e aHmnature -I
e delle marce. - Pmgrammazione della velociti max wiie varie condizioni di impiego.
r l jepo~ delle %amp di acce1eraPane". -&mando dell'ampiezza delle vibra- , zioni.
Rcgolazione della fnquenza delle vi- Tbra~oni,~ui ,* ~Antomatismi van. quali: rapporto vi- - brazione-velocità, spnizzo e dosatura aalua. ecc.
nei variniodiprevisti. CControIIo della temparanw àel manto in conglomerliro.
r f~nziOMmento in reiazione al grado di l compattazime richiesto.
I Ogni eleinento del rullo h costante- tenuto sotto controllo e qualunque
ammalia di funzionamento b indicata a
1 CONCLUSIONE
o assistendo all'utilizzo sempre 'elettronica anche nelle W o n e e negli impianti
wncetto. avviato nel senae veicolisa- e che ve& la sua appficazione genera-
grandi &, sulle vemire, h e sviIupjxim specificamente e piccole swie da Società ai-
Wii M know-~OW di affrontare e ri- e con costi wnte- i dei clienti.
sti siatemi si stanno dimostrando ~nipre pia importanti nella gestione dei *ari e degli impianti. Non si deve @menticare che su di una macchha dhe
ali'ori&e un impianto tipo DIGI- e- ed h fondamentale la couabora- *e e la capaca di previsiane dei ser- uiai preposti allo "sviluppo prodotto" - la possibile, anzi certa, evoiuzione suc- cessiva si ottiene con costi minimi. di molto inferiori a quelli che si dovrebbero ufhntare per modificare un impianto tradizioaale per venire incoutm alle futu- rs ricbiade dei clienti e del mercato. li controllo di una funzione non previ-
sm all'origine, il rilevamento e la segoa- k c i ~ ~ e o la m e m o t b a h e di dati im- p t i per uno specifico lavo~o, I'iter- facciamento con uno strumento esterno, per esempio per modificare in tempo rea- k i pliraimtri di fuazionamento di una fi- M c e smdale o di uu niUo sulla base
del grado di compattaziwe rilevato per . . omnuzuin i risuliati del lavoro, si pos- sono ottenere serva &tiori modiliche O mterventi suU'h<vdware del sistema.
La capacita. da patte delle Società piiì avanzate oec11010gi~~meatc. di realiuan cenhaline tuue uguali che si "autofwnst- tana'. automaticamnte in fuo2ioae del lo- &O p 0 9 h k l I ~ ~ I l d ~ ~ p h O , sempiifì- ca ukeriormeate gli interventi e dduce drastic~mente la quautità di voci da tenem a magazzho. con vamaggio sia sotto l'a- spetto 6nanziaxio che della disponibii.
Gli impianti den'ultima generazione hanno un'altra caratteristica di grande i m p o s dialogaw non solo con I'o- peraton ma andic con il fornitore.
Ho assisitito. e per me era fantascienza
-. . -pL>sggiati con disposlbF
ma per i giovani ingegneri di TEQ era un'operaaione di rolltiRL. a una madinca. via moa'em, nel s@<ve di un impìuubo montaio su di una marxhina che, per un parricokire impiego, doveva ricevere al- cuni segnali via radio e rielabomli per adeguarc il suo fonzionamento allo spe- ci& lavoro che doveva svolgere. Una situazione che avrebbe riclmiesto,
solo pochi anni fa, o il c a m b ' i del- la teoaologia del canti- o la sostituzio ne delle macchine con grrmde Pentitp di tempo e costi elevatissimi, è stata risolta in poche ore, formalmente con uno scambio difax.
E a costo zem.
CARLO CELADA