Case Study: Architettura Midlevel per Sistemi di Test e Misura con ATAP
Nel contesto dei sistemi di test e misura industriali, la crescente complessità delle architetture e la necessità di integrazione tra hardware e software richiedono soluzioni scalabili, modulari e affidabili. Questo case study descrive l’implementazione di ATAP come midlevel logger per sistemi basati su tecnologie National Instruments, con integrazione verso dashboard avanzate Grafana.
The Challenge
Un sistema di test per applicazioni di misura coppia, posizione e velocità richiedeva:
- Acquisizione dati ad alta precisione da sensori (ponti estensimetrici, encoder)
- Separazione tra logica di acquisizione e applicativo di supervisione
- Gestione real-time di eventi, allarmi e peak detection
- Scalabilità su più banchi prova e architetture distribuite
- Visualizzazione dati avanzata e accessibile via web
Le architetture tradizionali monolitiche basate esclusivamente su HMI locali risultavano difficili da scalare e manutenere.
The Solution
È stata progettata un’architettura a livelli introducendo ATAP come midlevel logger, posizionato tra hardware di acquisizione e sistemi di supervisione.
ATAP si occupa della raccolta, normalizzazione, elaborazione e distribuzione dei dati, esponendoli tramite protocolli standard verso sistemi esterni come Grafana.
Architettura del Sistema
| Layer | Tecnologia | Funzione |
|---|---|---|
| Field | Sensori (coppia, encoder, forza) | Acquisizione grandezze fisiche |
| Acquisition | NI cDAQ / PXI / cRIO (DAQmx) | Condizionamento e acquisizione segnali |
| Midlevel | ATAP | Logging, elaborazione, metadati, eventi |
| Communication | OPC-UA / MQTT / HTTPS | Distribuzione dati |
| Visualization | Grafana | Dashboard e analisi real-time |
Funzionalità Chiave di ATAP
| Funzionalità | Descrizione | Beneficio |
|---|---|---|
| Logging avanzato | Gestione dati multi-canale con buffer e timestamp | Affidabilità e tracciabilità |
| Elaborazione real-time | Calcolo grandezze derivate e peak detection | Riduzione carico su sistemi superiori |
| Gestione metadati | Contestualizzazione dei dati di misura | Migliore analisi e storicizzazione |
| Protocol abstraction | OPC-UA, MQTT, REST | Integrazione IT/OT semplificata |
| Diagnostica | Monitoraggio stato hardware e qualità segnale | Riduzione downtime |
Integrazione Hardware NI
L’architettura sfrutta piattaforme National Instruments basate su DAQmx, garantendo prestazioni elevate e affidabilità industriale.
| Piattaforma | Ruolo | Vantaggio |
|---|---|---|
| cDAQ | Sistemi modulari distribuiti | Flessibilità e rapidità di sviluppo |
| PXI | Test ad alte prestazioni | Alta precisione e sincronizzazione |
| cRIO | Sistemi standalone real-time | Autonomia e robustezza industriale |
Visualization con Grafana
I dati elaborati da ATAP vengono resi disponibili a Grafana per la creazione di dashboard dinamiche accessibili via web.
- Monitoraggio in tempo reale
- Analisi storica e trend
- Configurazione allarmi e soglie
- Accesso multi-utente e multi-sito
Applications
La soluzione è stata applicata in diversi contesti industriali:
- Sistemi di taratura per utensili di serraggio
- Banchi prova motori elettrici
- Monitoraggio continuo di linee produttive
- Sistemi di misura multi-canale configurabili
Results
| Parametro | Prima | Dopo ATAP |
|---|---|---|
| Scalabilità | Limitata | Architettura modulare |
| Manutenibilità | Alta complessità | Separazione dei layer |
| Accesso ai dati | Locale | Web e distribuito |
| Tempo sviluppo | Elevato | Ridotto grazie a riuso moduli |
| Diagnostica | Limitata | Integrata e real-time |
Conclusione
L’introduzione di ATAP come midlevel logger consente di evolvere le architetture di test e misura verso modelli più moderni, scalabili e integrati IT/OT.
In combinazione con le piattaforme National Instruments e Grafana, ATAP rappresenta una soluzione efficace per realizzare sistemi di acquisizione e monitoraggio avanzati, in grado di supportare applicazioni industriali critiche con elevati requisiti di precisione, affidabilità e flessibilità.
