ctrlX AUTOMATION: un’architettura aperta per l’automazione industriale

Perché l’architettura dell’automazione sta cambiando

Per anni l’automazione industriale è stata costruita soprattutto attorno a controllori, I/O, azionamenti, HMI e software di programmazione.

Oggi, in molti progetti, questi elementi devono convivere con una quantità crescente di software e sistemi esterni: raccolta dati, database, applicazioni web, sistemi MES, piattaforme cloud, manutenzione remota e strumenti di analisi. La macchina deve quindi comunicare con più livelli contemporaneamente.

Questo crea una necessità precisa: integrare nuove funzioni senza trasformare ogni modifica in una riprogettazione completa del sistema.

È in questo contesto che acquistano valore piattaforme modulari e aperte, capaci di combinare componenti di automazione tradizionali con applicazioni software.

Che cos’è ctrlX AUTOMATION?

ctrlX AUTOMATION è la piattaforma di automazione di Bosch Rexroth che riunisce componenti hardware e software in un’architettura modulare. L’ecosistema comprende sistemi di controllo, I/O, azionamenti e motori, motion, software e funzionalità legate all’IoT. Uno degli elementi caratterizzanti è l’apertura verso applicazioni software e sistemi esterni.

Il componente centrale, per molte applicazioni, è ctrlX CORE.

ctrlX CORE: il cuore del sistema

ctrlX CORE è un sistema di controllo industriale scalabile. Nella configurazione attuale esegue ctrlX OS, il sistema operativo industriale basato su Linux sviluppato per l’ecosistema ctrlX.

La piattaforma può essere utilizzata come controllore di automazione, sistema Edge o per applicazioni che richiedono capacità di elaborazione e comunicazione più estese.

Il punto interessante è l’architettura software: oltre alle funzioni di automazione, il sistema può eseguire applicazioni aggiuntive e software custom sviluppato proprio sulle esigenze del progetto. Bosch Rexroth mette inoltre a disposizione un ecosistema di app e strumenti di sviluppo collegati a ctrlX OS e ctrlX WORKS.

Un’architettura basata su app

La logica è simile a quella di un ambiente software modulare: invece di concentrare ogni funzione in un unico blocco, le applicazioni necessarie possono essere aggiunte al sistema in funzione del progetto. Questo approccio permette di affiancare alle funzioni di automazione anche software dedicati alla visualizzazione, alla comunicazione, all’acquisizione dei dati o ad altre esigenze specifiche.

L’apertura vale anche per lo sviluppo, perché c’è la possibilità di utilizzare software open source e linguaggi di programmazione comuni per sviluppare applicazioni proprie.

Per un progetto custom significa poter costruire l’architettura attorno alle esigenze della macchina, invece di adattare il processo a un pacchetto software predefinito.

Come ctrlX collega automazione, IT e IIoT

L’aspetto più interessante di ctrlX AUTOMATION emerge quando il sistema deve dialogare con livelli diversi dell’architettura industriale.

Dalla macchina ai sistemi IT

Una macchina può dover scambiare dati con PLC di terze parti, MES, sistemi di supervisione, database o applicazioni aziendali.

ctrlX CORE mette a disposizione diverse interfacce e protocolli di comunicazione, tra cui OPC UA e MQTT, oltre alla connettività Ethernet e all’integrazione con EtherCAT. Questo permette di progettare architetture nelle quali il controllore non resta isolato dal resto dell’impianto.

Raccolta ed elaborazione dei dati

In un’applicazione IIoT, il sistema può acquisire informazioni dal campo, elaborarle localmente e trasferire ai livelli superiori soltanto i dati necessari. Il vantaggio è particolarmente evidente quando è necessario reagire rapidamente alle informazioni provenienti dalle macchine oppure quando non ha senso trasferire continuamente tutti i dati grezzi.

Qui ctrlX CORE può assumere anche un ruolo di Edge Computing, mettendo in relazione il livello macchina, le applicazioni software e i sistemi IT. La stessa logica viene utilizzata nelle soluzioni Eureka System basate su gateway IIoT su piattaforma ctrlX.

Comunicazione bidirezionale IT/OT

L’integrazione non deve necessariamente procedere soltanto dalla macchina verso il sistema informativo. In alcuni progetti serve anche il percorso inverso: un sistema MES può fornire dati o comandi al livello di controllo, mentre l’automazione restituisce informazioni sullo stato della macchina o del processo.

Un gateway basato su ctrlX CORE può quindi svolgere il ruolo di gateway, ossia il punto di collegamento tra i sistemi IT e l’ambiente OT, mantenendo distinte le funzioni ma permettendo loro di comunicare.

Dove può essere utile ctrlX AUTOMATION?

La piattaforma può risultare interessante soprattutto nei progetti in cui il sistema di automazione deve evolvere oltre il semplice controllo della macchina.

Costruttori di macchine

Per un OEM, la possibilità di combinare controllo, software e applicazioni custom può essere utile quando la macchina deve offrire funzioni differenti a seconda del cliente o dell’applicazione.

La stessa piattaforma può supportare funzioni di automazione e, nello stesso progetto, gestire la raccolta dei dati, la diagnostica o la comunicazione con sistemi esterni. Questo approccio può ridurre il numero di elementi separati da integrare nell’architettura.

System integrator

Per un system integrator il tema è ancora più ampio, perché una piattaforma così aperta permette di intervenire sull’architettura in funzione dei sistemi già presenti, invece di partire ogni volta da un ambiente completamente chiuso.

In un progetto reale può essere necessario integrare componenti Bosch Rexroth con macchine, PLC, software o protocolli di altri produttori. La possibilità di lavorare con protocolli e applicazioni differenti diventa quindi un elemento architetturale, non soltanto una caratteristica tecnica.

Applicazioni IIoT ed Edge Computing

Quando l’obiettivo è portare parte dell’elaborazione vicino alla macchina, ctrlX CORE può essere utilizzato come base per un gateway IIoT.

Può acquisire dati dal campo, elaborare informazioni localmente, gestire la diagnostica e comunicare con sistemi MES/MOM o servizi Cloud. In questi casi il controllore non rappresenta più soltanto il punto in cui viene eseguita la logica della macchina, ma diventa parte dell’infrastruttura digitale che la collega agli altri sistemi.

Un esempio concreto: integrare macchinari legacy

L’apertura di una piattaforma di automazione diventa particolarmente interessante quando bisogna intervenire su impianti datati che però non possono essere sostituiti.

Molti stabilimenti utilizzano ancora macchinari affidabili ma progettati prima dell’attuale diffusione di protocolli e sistemi IT/OT aperti. Il problema può essere quindi recuperare i dati, elaborarli e renderli disponibili ai sistemi moderni.

Eureka System ha affrontato questo scenario in un progetto per un’azienda europea produttrice di macchinari per il converting.

La soluzione ha utilizzato gateway multiprotocollo basati sulla tecnologia ctrlX di Bosch Rexroth per collegare macchinari legacy a un Asset Management System. I gateway raccolgono i dati provenienti dalle macchine e dai PLC di linea e li rendono disponibili al sistema centrale, permettendo di migliorare la gestione dei setup e il monitoraggio delle performance.

Questo esempio mostra un punto importante: una piattaforma aperta non serve soltanto per costruire macchine nuove. Può diventare anche uno strumento per integrare tecnologie esistenti in un’architettura industriale più moderna.

Il ruolo del system integrator in un’architettura aperta

Una piattaforma aperta offre più possibilità, ma non decide da sola quale architettura sia corretta. Ed è qui che entra il lavoro del system integrator.

Prima di scegliere componenti e applicazioni bisogna capire:

• quali sistemi devono comunicare;
• quali dati devono essere raccolti;
• dove devono essere elaborati;
• quali funzioni devono rimanere nel livello di controllo;
• quali informazioni devono arrivare al MES o agli altri sistemi IT.

Solo dopo questa analisi si può definire la combinazione più adatta di hardware, software, protocolli e applicazioni. Per questo l’architettura aperta ha valore soprattutto quando viene utilizzata per risolvere un problema concreto di processo o di integrazione.

ctrlX e software su misura

Uno degli aspetti più interessanti di ctrlX, anche per noi in Eureka System, è proprio la possibilità di sviluppare applicazioni specifiche sopra una piattaforma industriale standard.

Il sistema, infatti, può ospitare software custom, applicazioni sviluppate dal cliente o dal system integrator e componenti dell’ecosistema ctrlX. Bosch Rexroth prevede inoltre strumenti di sviluppo e gestione delle applicazioni all’interno dell’ambiente ctrlX.

Questo approccio permette di combinare una base hardware e software industriale con funzioni progettate intorno al singolo processo. Per esempio, un sistema può essere configurato per:

• raccogliere dati da macchine e PLC;
• elaborare localmente determinate informazioni;
• comunicare con un MES;
• gestire una diagnostica personalizzata;
• esporre un’interfaccia web dedicata;
• integrare logiche sviluppate specificamente per il cliente.

La piattaforma fornisce l’infrastruttura; il valore del progetto dipende da come quella infrastruttura viene integrata e utilizzata.

Perché l’apertura conta nei progetti industriali

Un impianto raramente rimane uguale per tutta la sua vita utile.

Cambiano i prodotti, i processi, i sistemi informativi e le esigenze di raccolta dati. A volte cambia anche la macchina stessa.

Un’architettura rigida può rendere queste modifiche più difficili. Una piattaforma modulare permette invece di aggiungere o modificare funzioni senza necessariamente riprogettare l’intero sistema.

Questo non significa che una piattaforma aperta elimini la complessità. Però significa poterla gestire in modo più flessibile, scegliendo quali componenti mantenere, quali integrare e quali sviluppare.

Quando valutare ctrlX AUTOMATION?

ctrlX può avere senso quando il progetto presenta una o più di queste caratteristiche:

1. La macchina deve comunicare con sistemi esterni, per esempio MES, applicazioni aziendali, database, servizi Cloud o sistemi di supervisione.
2. Serve integrare automazione e software, ossia quando il progetto richiede applicazioni custom oltre alla logica di controllo tradizionale.
3. Il sistema deve acquisire ed elaborare dati, soprattutto quando l’elaborazione locale può semplificare l’architettura o ridurre il trasferimento di dati.
4. Sono presenti sistemi legacy e l’obiettivo è integrare macchinari esistenti senza sostituirli completamente.

In tutti questi casi la valutazione dovrebbe partire dall’architettura complessiva e dal processo, non dalla sola scelta del controllore.

ctrlX in Eureka System

Eureka System collabora con Bosch Rexroth da diversi anni su progetti di automazione e ha sviluppato applicazioni sulla piattaforma ctrlX AUTOMATION, utilizzandone le possibilità di integrazione e sviluppo custom. La collaborazione sulla piattaforma ctrlX è stata avviata già nel 2022, con applicazioni dedicate all’IIoT e alla raccolta dati.

Oggi questa tecnologia può essere inserita in progetti che richiedono un collegamento tra automazione, Edge Computing, IIoT e sistemi IT.

Il punto di partenza resta sempre il processo da integrare.