Rozwiązania zdecentralizowane firmy Turck. Maszyny modułowe – case study Smart Automation

Problemy, o których mowa powyżej, determinują zmianę w podejściu do nowych projektów, a w konsekwencji również do zamawianych maszyn. Maszyny w wykonaniu modułowym w połączeniu z decentralizowanym sterowaniem stanowią idealną alternatywę dla wyżej opisanych wymagań. Jako przykład przedstawiamy jedną z linii, jaką firma Smart Automation wykonała w ostatnim czasie dla branży automotive. Spółka może pochwalić się wieloletnim doświadczeniem zdobytym w takich branżach, jak meblarska, spożywcza, automotive, e-commerce, chemiczna i kosmetyczna oraz farmaceutyczna.

Koncepcja modułowa dla linii z wieloma stacjami roboczymi

Firma Smart Automation zmierzyła się z tematem maszyn modułowych przy okazji projektu nowej linii produkcyjnej dla swojego klienta z branży automotive. Duża obszarowo linia do produkcji pokryw zaworowych dla producenta aut z segmentu premium była ogromnym wyzwaniem. Klient postawił warunki, które determinowały zastosowanie koncepcji maszyn modułowych. Smart Automation zdecydował się zaprojektować linię składającą się z wielu stacji roboczych, na których odbywały się poszczególne etapy produkcji, takie jak:

• znakowanie laserowe UV kodu DMC na potrzeby traceability,
• nagrzewanie indukcyjne, montaż i pomiar wysokości insertów aluminiowych,
• zrobotyzowana dejonizacja i oczyszczanie powierzchni pod uszczelkę gumową,
• pomiary średnic, okrągłości, pozycji względnej otworów – system pomiarowy konfokalny na robocie,
• docisk śrub z pomiarem pozycji,
• montaż (wciskanie) uszczelek o skomplikowanym kształcie,
• testy szczelności, przepływów i spadków ciśnienia,
• etykietowanie kodu DMC i naklejki ostrzegawczej,
• archiwizacja i analiza danych produkcyjnych.

Dzięki zastosowanym rozwiązaniom udało się ograniczyć liczbę operatorów, zmniejszyć ilość okablowania oraz przyspieszyć prace montażowe. Nie byłoby to możliwe przy zastosowaniu klasycznej technologii sterowania opartej na sterowniku z modułami rozszerzeń. Każda ze stacji roboczych składa się z podmodułów (transport, proces, konstrukcja), co umożliwiło unifikację na poziomie projektowania, montażu i programowania, jak i łatwe dokonywanie zmian w późniejszym cyklu życia maszyn. Zastosowane w linii moduły I/O firmy Turck z zaimplementowaną logiką (ARGEE) umożliwiają realizację lokalnie prostych zadań sterowania, co minimalizuje obciążenie centralnego CPU oraz – w przypadku zmiany modułów – nie wymaga edycji programu w sterowniku centralnym. Tego typu urządzenia wydatnie wspomagają modułowe podejście w projektowaniu maszyn. Należy też zwrócić uwagę na fakt, że w ujęciu całej linii produkcyjnej modułowość można rozpatrywać na kilku poziomach: modułami są nie tylko stacje, ale też poszczególne podmoduły, np. moduł transportu czy moduł odpowiedzialny za proces technologiczny (tych może być nawet kilka na stację, np. łączenie, kontrola jakości, znakowanie).

Rejestracja etapów procesu produkcyjnego

Kolejnym ciekawym rozwiązaniem zastosowanym w tej linii przez firmę Smart Automation jest pełne śledzenie procesu oparte na technologii RFID z głowicami TN i masterami TBEN-S1 firmy Turck. Takie rozwiązanie wspiera koncepcję modułowości oraz pozwala na elastyczną zmianę procesu – np. z pominięciem poszczególnych kroków – lub reworking danego elementu na każdym etapie produkcji. Zastosowane rozwiązanie daje możliwość pełnej rejestracji wyników i parametrów procesu produkcyjnego dla każdej części i rejestrowania ich w bazie danych na serwerze i w chmurze.

Moduły z funkcją multiprotokół

Poza szeregiem wspomnianych zalet, modułowa linia produkcyjna jest najlepszym rozwiązaniem w przypadku projektów o wysokim ryzyku lub dużej liczbie niewiadomych. Szeroko pojęta modułowość pozwala na znaczną redukcję ryzyka i optymalizację budżetu projektu w ujęciu całościowym, prowadząc w konsekwencji do najlepszego rozwiązania „uszytego na miarę” potrzeb klienta. W taką filozofię idealnie wpisują się też moduły I/O z serii BL67 oraz TBEN firmy Turck z funkcjonalnością multiprotokół. Moduły komunikują się w jednym z trzech popularnych protokołów komunikacyjnych (Modbus TCP, EterNet/IP i Profinet) z funkcją autorozpoznania, co umożliwia powtarzalne podejście przy projektowaniu maszyn mimo różnych standardów komunikacji, których wymaga klient. Modułowe podejście z zastosowaniem zdecentralizowanego sterowania powoduje, że dana linia nie jest zamkniętym projektem i w każdej chwili może zostać w łatwy sposób rozbudowana.

Technika łączeniowa

W przypadku tej linii ciekawe było podejście do okablowania i wyboru czujników indukcyjnych. Firma Smart Automation – mając na uwadze fakt, jak bardzo rozbudowana jest linia – już na etapie konstrukcji skorzystała z szerokiego portfolio produktów connectivity firmy Turck. Dobrała konfekcjonowane przewody o różnych długościach i zastosowała gotowe pasywne huby w miejscach, gdzie było to konieczne do grupowania sygnałów m.in. z czujników indukcyjnych. Dzięki temu już na tym etapie wyeliminowano ryzyko prostych błędów łączeniowych, które przy mocno rozbudowanej linii trudno wykryć na etapie uruchomienia. W zakresie samych czujników indukcyjnych wybrano serię Uprox firmy Turck, która umożliwia wykrywanie wszystkich rodzajów metali z tej samej odległości, pozwalając na unifikację w doborze czujników i jest kolejną zaletą na etapie projektowania maszyn.

W tak rozbudowanym projekcie bardzo ważna jest sygnalizacja statusu na kolejnych etapach produkcji. Do realizacji tego zadania firma wybrała inteligentne oświetlenie WLS27 w technologii wielokolorowej RGB firmy Banner. Sygnalizacja statusu maszyny następuje przez wyświetlanie kolorów w poszczególnych modułach, a przyciski K50 pozwalają intuicyjnie komunikować się z operatorem.

Linia produkcyjna wykonana przez Smart Automation była bardzo rozbudowana i najdłuższa z dotychczas zrealizowanych przez tę firmę. Nad całością projektu czuwał Cezary Zakrzewski, kierownik sprzedaży w Smart Automation. – Firma Turck uczestniczyła w projekcie już na etapie koncepcji, co pozwoliło na optymalizację projektu oraz nakierowanie klienta na możliwe rozwiązania, które ułatwią kolejne etapy przygotowania projektu. Szerokie portfolio urządzeń sieciowych pozwoliło na kompleksową obsługę różnych sygnałów, od standardowych sygnałów cyfrowych, przez sygnały analogowe, aż po bardziej zaawansowane technologie, jak RFID, którą zastosowano zarówno do logowania operatorów, jak i śledzenia procesu. Współpraca z firmą Turck umożliwiła nam uzyskanie wysokiego poziomu modułowości całej linii. Daje nam to również możliwość późniejszej rekonfiguracji procesu, co oznacza, że możemy ten proces przerwać i wstawić między dwie maszyny kolejną, która będzie realizowała dodatkowe operacje. Możemy także – co jest dla nas bardzo ważne – w łatwy sposób automatyzować operacje, które na etapie projektu pozostawiliśmy jako manualne, jeśli klient w pewnym momencie poprosi o ich automatyzację – opowiada Cezary Zakrzewski.

Podsumowanie

Turck współpracuje ze Smart Automation od wielu lat, ale opisana w tym artykule linia była wyjątkowo dużym wyzwaniem. Smart Automation w pełni pokazał swoje 13-letnie doświadczenie w automatyzacji i robotyzacji procesów, wykorzystując śmiałe rozwiązania, zgodne z filozofią Przemysłu 4.0. Firma ma swoją siedzibę w Olsztynie. Nie boi się innowacyjnego podejścia do trudnych projektów i ma doświadczoną kadrę, która z powodzeniem realizuje projekty w kraju, a w ostatnich latach także w Europie. Specjalizuje się w automatyzacji i robotyzacji procesów, w szczególności rozwiązań prototypowych, przygotowywanych ściśle pod wymagania klienta. 

Firma Turck cieszy się, że jej portfolio produktów i techniczne wsparcie na każdym etapie, pomogło zrealizować tak ciekawy i zarazem skomplikowany projekt, szyty „na miarę” dla wymagającego klienta z grupy premium w branży automotive.

TURCK Sp. z o.o.
ul. Budowlanych 131/4, 45-123 Opole
tel. +48 77 4434 800

source: Automatyka 5/2024