Elastyczny system transportu wewnętrznego

Założenia projektowe i wymogi inwestora

Projekt obejmował dostawę nowych transporterów, systemu sterowania jak również wykorzystanie komponentów mechanicznych będących w posiadaniu inwestora. Założenia obejmowały między innymi:

• Modułową budowę nowych transporterów
• Wysoką niezawodność mechaniczną
• Ujednolicenie i minimalizację zastosowanych części mechanicznych oraz komponentów automatyki 
• Brak deadleg-ów oraz zachowanie parametrów jakościowych produktu
• Bardzo wysoki współczynnik OEE całego układu
• Możliwość łatwego wyboru trasy pomiędzy maszyną produkcyjną a dowolną końcówką pakującą
• Możliwość wyboru pracy wielu maszyn do jednej końcówki pakującej
• Rejestrację przepływu zdeklarowanego asortymentu, ustawienia trasy oraz ciągłą weryfikację kodów produktowych
• Automatyczne przełączanie trasy przesyłowej w przypadku awarii lub przepełnienia lokalnych buforów (z uwzględnieniem zgodności asortymentowej)
• Skalowalność – możliwość łatwej rozbudowy o kolejne maszyny produkcyjne oraz dostosowania do nowego asortymentu
• Komunikację z systemem bazodanowym oraz przechowywanie danych produkcyjnych przez okres 3 lat
• Możliwość wykonania szczegółowych raportów produkcyjnych z dowolnego przedziału czasowego
• Udostępnienie raportów poza siecią przemysłową z możliwością eksportu danych do narzędzi statystycznych
• Dynamiczne wyłączanie i załączanie transporterów w zależności od zapotrzebowania
• Zaawansowane funkcje oszczędzania energii

Kolejnym wyzwaniem było zachowanie ciągłości produkcji. Udało się tego dokonać dzięki szczegółowemu planowaniu oraz koordynacji prac z inwestorem.

Funkcjonalność i budowa systemu

Zadaniem systemu transportowego jest odbiór asortymentu z maszyn produkcyjnych i przetransportowanie go do układów buforujących. Ustalenie trasy przesyłowej odbywa się poprzez uruchomienie odpowiedniej kombinacji zgarniaków i transporterów. Z układów buforujących, na żądanie maszyn pakujących, produkt zasila wagi kombinacyjne. Według schematu:

Rozległość układu transportowego wymusiła zastosowanie systemów rozproszonych wejść / wyjść. W znaczny sposób ułatwiło to akwizycję sygnałów obiektowych, ale wymagało zastosowania niezawodnej magistrali komunikacyjnej. Dlatego szkieletem całego układu jest EtherCAT. Zapewnia szybką komunikację z modułami NX oraz pneumatycznymi wyspami zaworowymi. Zaawansowane funkcje diagnostyczne umożliwiają szybkie odnalezienie oraz usunięcie potencjalnych usterek elektrycznych i komunikacyjnych. Dzięki zastosowaniu koncentratorów serii GX-JC oraz mieszanej topologii gwiazda – linia z połączeniami łańcuchowymi, możliwa była optymalizacja okablowania sieciowego na obiekcie. W celu zagwarantowania bezpieczeństwa transportu (zabezpieczenie przed zmieszaniem asortymentów czy przepełnieniem linii) należało uzyskać potwierdzenie rzeczywistej pozycji zgarniaków. Wymagało to użycia czujnika indukcyjnego o dużym zakresie pomiarowym i możliwie kompaktowej budowie, stąd wybór serii E2B.

Układy buforujące są powiązane z poszczególnymi końcówkami pakującymi. Jako urządzenia niezależne, posiadają własny system sterowania oparty o sterownik CP1L-E. Do kontroli napędów, podobnie jak w systemie transportowym, zostały użyte falowniki MX2. Dzięki wykorzystaniu wbudowanej w przetwornice magistrali komunikacyjnej Modbus, możliwa stała się indywidualna i parametryzacja każdego napędu. Zaletą takiego rozwiązania jest również szczegółowa diagnostyka i monitoring pracy transporterów. Wszystkie falowniki zostały wyposażone w filtry EMC RFI.

Wysoka elastyczność wymaga wymiany informacji pomiędzy sterownikami. W tym celu zastosowano komunikacyjny model Master – Slave oraz komendy FINS/Ethernet. Sterownik NJ odpytuje cyklicznie slave-y w postaci sterowników CP1L-E. Zaletą takiego rozwiązania jest skalowalność, to jest możliwość stosunkowo łatwego dołączania lub odłączanie kolejnych slave-ów bez konieczności ingerencji w istniejący system czy przerywania komunikacji z pozostałymi.

Kierunek: Industry 4.0

Dzięki zastosowaniu kontrolera serii NJ wyposażonego, między innymi, w interfejsy EtherCAT i Ethernet, możliwa stała się wymiana dużej ilości danych opisujących przebieg pracy linii oraz monitoring stanu urządzeń. Wpisuje się to w koncepcję Industry 4.0 gdzie gromadzenie i przetwarzanie informacji jest kluczowym aspektem procesu wytwarzania. Dokonując analizy pozyskanych informacji można, między innymi, obliczyć efektywność linii oraz poszczególnych urządzeń. Dzięki danym pośrednim (np. pobierany prąd, roboczogodziny, ilość przełączeń itp.) o wiele łatwiej określić konieczność dokonywania akcji naprawczych.  A z biegiem czasu wypracować harmonogram przeglądów prewencyjnych. Możliwe stało się również badanie wpływu poszczególnych maszyn na współczynniki jakościowe. Daje to doskonałą pozycję wyjściową do optymalizacji oraz usprawniania procesu wytwórczego. W takim ujęciu, wiedza pozyskana w procesie analizy danych, aktywnie uczestniczy w tworzeniu wartości dodanej.

Wykorzystane komponenty

Biorąc pod uwagę stawiane wymagania jakościowe oraz wieloletnią eksploatację, musieliśmy sięgnąć po niezawodne i sprawdzone technologie. Dlatego wybór padł na Omron Electronics. Nie bez znaczenia było również wsparcie techniczne, ze strony Omron Polska, w doborze podzespołów oraz podczas realizacji projektu. Wśród najistotniejszych, zastosowanych komponentów można wymienić:

• Kontroler NJ301-1100
• Moduły komunikacji szeregowej CP1W-CIF12 oraz CJ1W-SCU32
• Modułowe systemy wejść / wyjść z komunikacją po protokole EtherCAT - NX-ECC201
• Koncentratory EtherCAT GX-JC
• Sterowniki CP1L-E – 8 szt.
• Falowniki MX2 – około 160 szt.
• Filtry EMC RFI serii AX-FIM – około 160 szt.
• Czujniki indukcyjne E2B – około 280 szt.

O firmie ProAutomation

Firma ProAutomation Sp. z o.o. to zespół specjalistów. Dzięki zaufaniu, jakim obdarzają nas Klienci jesteśmy w stanie rozwijać się i kompleksowo realizować złożone projekty. Działamy w takich dziedzinach jak: inżynieria procesowa, stanowiska zrobotyzowane, systemy wizyjne czy układy motion. Zdobyte doświadczenia oraz wiedza naszych pracowników pozwalają wypracować najlepsze rozwiązania, odpowiadające indywidualnym potrzebom odbiorcy.

ProAutomation Sp. z o.o.
biuro/warsztat
ul. Annopol 4
03-236 Warszawa
tel.: +48 22 203 56 20
biuro@proautomation.pl
www.proautomation.pl

Omron Electronics
https://industrial.omron.pl/

source: Omron