Elastyczna produkcja i proste okablowanie dzięki RFID oraz IO-Link

Firma Nidec, założona w roku 1973 r. w Japonii, jest jednym największych producentów napędów elektrycznych, wykorzystywanych w wielu dziedzinach, m.in. w przemyśle IT, motoryzacyjnym, lotniczym czy maszynowym. Dążąc do uzyskania statusu najlepszej na świecie, Nidec rozwija swoją działalność w oparciu o motto „Wszystko, co obraca się i porusza.”

Nowa linia do produkcji wirników silników elektrycznych

Decyzja o budowie nowej linii produkcyjnej została podyktowana koniecznością zwiększenia wydajności oraz elastyczności produkcji. Wyzwaniem przy projektowaniu nowej linii było zwiększenie wydajności z około 900 sztuk wirników do 2000 sztuk na zmianę. Jednocześnie linia produkować ma ponad 100 różnych referencji. Do obsługi tak wielu różnych referencji wykorzystano nowe paletki transportowe, umożliwiające montaż wirników o długości do 28 cm. 

W projekt były zaangażowane dwie osoby, odpowiedzialne za projekt elektryczny i mechaniczny, oraz trzech techników, odpowiedzianych za montaż elementów linii. Na wykonanie projektu przewidziany był okres siedmiu miesięcy. Przy tak napiętym harmonogramie oraz ograniczonych zasobach ludzkich, istotne było, aby stosowane rozwiązania maksymalnie skracały czas potrzebny na ich instalację oraz uruchomienie.

Do wykonywanej własnymi siłami linii transportowej dołożono poszczególne stacje robocze. W sumie na linii pracuje siedem stacji w pełni zautomatyzowanych oraz sześć ręcznych. Zwiększenie wydajności osiągnięto m.in. przez zainstalowanie dwóch równolegle pracujących nawijarek. Z punktu widzenia stosowanych rozwiązań, istotna była również prosta integracja stacji roboczych z linią transportową. 

Elastyczna produkcja

Do wytwarzania tak dużej liczby różnych referencji niezbędne było zastosowanie wydajnego i prostego w instalacji systemu RFID. Na całej linii zainstalowano 14 głowic do odczytu i zapisu danych. W tym celu wybrany został system RFID BIS V oraz głowice czytająco–zapisujące w obudowach M30, które w bardzo prosty sposób mogą być instalowane w systemach transportu. Wszystkie paletki nowego systemu zostały wyposażone w nośniki danych. Sposób zabudowy nośników danych umożliwił montaż głowic pod systemem transportu.

Opracowany przez firmę Balluff procesor BIS-V to uniwersalny kontroler RFID, do którego można podłączyć do czterech głowic odczytujących/zapisujących, pracujących w różnych technologiach. Wraz z urządzeniem można stosować głowice odczytujące HF (13,56 MHz, zgodne z wymaganiami norm ISO 15693 i ISO 14443) oraz głowice odczytujące LF (125 kHz). Użytkownik nie musi konfigurować żadnych ustawień ani dopasowywać przyłączy. Wtyki głowic odczytujących wystarczy podłączyć do odpowiednich gniazd, znajdujących się z przodu kontrolera, który automatycznie rozpozna, czy podłączona została wersja HF czy LF. Urządzenia mogą być stosowane na całym świecie. Jest to możliwe dzięki wykorzystaniu standardowych częstotliwości oraz możliwości odczytywania i zapisywania danych na wszystkich nośnikach, zgodnych z wymaganiami norm ISO 15693 lub ISO 14443 – zarówno w procesach statycznych, jak i dynamicznych.

Nowy kontroler charakteryzuje się również zwartą budową, a jego konstrukcja spełnia wymagania stawiane w przemyśle. Długość 150 mm, szerokość 60 mm i głębokość 45 mm sprawiają, że do instalacji nie jest wymagana duża ilość wolnej przestrzeni. Procesor ma certyfikaty CE, UL oraz FCC. Można go instalować w szafce przyłączeniowej lub bezpośrednio na obiekcie. Jego odlewana, cynkowa obudowa zapewnia wymagany stopień ochrony EMC. Zasilanie 24 V DC jest podłączane – także z przodu urządzenia – za pomocą pięciostykowego wtyku o rozmiarze 7/8 cala. Wszystkie przyłącza są więc łatwo dostępne, dzięki czemu udało się wyeliminować skomplikowane manipulowanie zaciskami i wiązkami kablowymi. Możliwość podłączania systemów sterowania wyższych poziomów jest realizowana przez interfejsy sieciowe, takie jak PROFIBUS,
PROFINET, EtherNet/IP, CC-Link i EtherCAT. Adres magistrali można wprowadzić za pomocą przycisków sterujących na wyświetlaczu. Możliwe jest także wyświetlenie identyfikatorów UID dla nośników danych, znajdujących się w polu działania głowic czytająco–zapisujących. Status magistrali jest sygnalizowany za pomocą trzech diod LED. Do wygodnego aktualizowania oprogramowania służy interfejs USB. 

Dodatkowo usprawniono oferowane do tej pory głowice odczytujące i zapisujące, szczególnie w zakresie możliwości podłączania do wielofunkcyjnego kontrolera. Oferowane są głowice odczytujące o różnych konstrukcjach. Do wyboru są modele cylindryczne oraz wersje prostopadłościenne. Niezależnie od rodzaju konstrukcji wszystkie głowice odczytujące i zapisujące spełniają wymagania zabezpieczenia klasy IP67 oraz są wyposażone w dwie dobrze widoczne diody LED, służące do sygnalizowania stanu pracy i diagnostyki. Zastosowane w tym projekcie głowice w obudowach M30 mają sygnalizację stanu pracy, umieszczoną w czole głowicy, dzięki czemu diagnostyka oraz regulacja są bardzo proste.

System sterowania bazujący na IO-Link

IO-Link to ustandaryzowany, uniwersalny interfejs automatyki przemysłowej. IO-Link oferuje ogromne możliwości optymalizacji i redukcji kosztów w cyklu życia maszyn i systemów. Decydują o tym uproszczona instalacja, centralna konfiguracja za pomocą sterownika oraz ciągła diagnostyka, dzięki którym znacznie zwiększa się dostępność systemu. Interfejs IO-Link pozwala szybko, jednolicie i bez modyfikacji połączyć różne czujniki i elementy wykonawcze za pomocą standardowego, nieekranowanego przewodu trójżyłowego. Prosta integracja z sieciami przemysłowymi, uzyskana dzięki jednolitemu interfejsowi i standardowym, nieekranowanym przewodom, umożliwia zmniejszenie czasochłonności i pracochłonności instalacji. Konfiguracja odbywa się z poziomu sterownika, co znacznie skraca czas uruchomienia. 

Jedną z największych zalet interfejsu IO-Link, obok uproszczonej instalacji, jest możliwość przesyłania parametryzacji i informacji diagnostycznych bezpośrednio z urządzenia, za pośrednictwem łącza IO-Link i magistrali wyższego poziomu. Dane te można w dowolnej chwili wyświetlać, zmieniać, odczytywać lub zapisywać w urządzeniu, bez konieczności stosowania dodatkowych narzędzi. Oznacza to ogromne uproszczenie procedur, związanych ze zmianą formatu, regulacją parametrów obrabianego elementu lub podobnych ustawień maszyn.

Szybki dostęp w przypadku korzystania z ethernetowych modułów wejść i wyjść firmy Balluff zapewniają prosta przeglądarka internetowa i zintegrowany serwer sieciowy. Zintegrowany serwer sieciowy jest narzędziem diagnostycznym i konfiguracyjnym do obsługi wszystkich modułów ethernetowych. Aby sprawdzić stan modułu za pomocą komputera, wystarczy przeglądarka internetowa – specjalistyczne oprogramowanie nie jest wymagane. Użytkownik musi jedynie wprowadzić w przeglądarce adres IP modułu, a strona z odpowiednimi informacjami wyświetli się na ekranie komputera.

W przypadku nowej linii w firmie Nidec wykorzystane zostały urządzenia master IO-link z interfejsem sieciowym PROFINET i aż ośmioma portami 
IO-Link. Pozwoliło to na łączenie w jednym punkcie sieci aż do ośmiu różnych urządzeń IO-Link. Konstruktorzy firmy Nidec przy budowie swojej instalacji wykorzystali moduły I/O z interfejsem IO-Link, obsługujące do 16 sygnałów cyfrowych, do zbierania sygnałów ze standardowych czujników binarnych oraz z inteligentnych wtyczek do sterowania wyspami zaworowymi. Dodatkowo zastosowane zostały moduły IP20 w szafkach sterowniczych, dzięki czemu wszystkie sygnały są zbierane poprzez IO-Link i przesyłane do systemu sterowania za pośrednictwem sieci PROFINET. Pozwoliło to na uniknięcie instalowania dodatkowych kart wejść i wyjść na sterowniku oraz prowadzenia dodatkowego okablowania równoległego. Sieć oparta na IO-Link umożliwiła znaczne uproszczenie instalacji oraz redukcję okablowania na maszynach.

BALLUFF Sp. z o.o.
ul. Muchoborska 16
54-424 Wrocław
tel. 71 338 49 29
fax 71 338 49 30
e-mail: balluff@balluff.pl
www.balluff.pl

źródło: PAR 12/2014