Dane to nowe złoto. Bezpieczna produkcja

W koncepcji Przemysłu 4.0 dane stają się nowym złotem. Maszyny, narzędzia i detale zmieniają się w cyberfizyczne systemy zbierające i wymieniające dane między sobą. Skutkuje to osiągnięciem nowej jakości danych produkcyjnych umożliwiających rozproszoną kontrolę procesu w czasie rzeczywistym. Przyszłość wygląda zatem obiecująco: są nią inteligentne detale, maszyny i systemy transportowe zdolne do podejmowania autonomicznych „decyzji”, np. dotyczących tego, czy kolejny etap produkcji powinien zostać opóźniony lub czy inny robot spawalniczy powinien przejąć produkcję w przypadku awarii pierwszego.

Przystosowanie procesu do produkcji innego wariantu detalu także powinno być w pełni automatyczne. Wtedy możliwe będzie wytworzenie małych serii produktu dostosowanego do indywidualnych wymagań klienta przy obniżonych kosztach. A to z kolei sprawi, że w przyszłości technologie bezpieczeństwa staną się bardziej elastyczne, zindywidualizowane i tańsze. Wymagane będzie także zbieranie dokładniejszych danych diagnostycznych, np. w celu zwiększenia wydajności, wprowadzenia strategii Predykcyjnego Utrzymania Ruchu (PdM), i w konsekwencji poprawy produktywności zakładu. Jednak technologie bezpieczeństwa muszą przede wszystkim chronić pracowników od wypadków, zwłaszcza przy zastosowaniu nowych, niezależnych systemów produkcyjnych.

Skup się na bezpieczeństwie

W celu zapewnienia bezpiecznego i niezawodnego przetwarzania sygnałów Grupa Schmersal – jako dostawca technologii bezpieczeństwa – tworzy rozwiązania oparte na modułach przekaźnikowych bezpieczeństwa oraz sterownikach bezpieczeństwa, z szerokim wachlarzem opcji wizualizacyjnych i diagnostycznych w zależności od skomplikowania i zagnieżdżenia układów bezpieczeństwa.

Przykładowo w małych maszynach z jedną osłoną bezpieczeństwa oraz funkcją stopu awaryjnego najbardziej ekonomiczne będzie zastosowanie modułu przekaźnikowego. Wielofunkcyjne moduły serii Protect SRB-E świetnie radzą sobie w wielu aplikacjach. Dzięki różnorodnym funkcjom wbudowanym w każdym z nich klient wybiera aplikację stosownie do potrzeb – bez wiedzy programistycznej i bez oprogramowania.

Sterownik bezpieczeństwa Protect-SELECT jest odpowiedni do realizacji bardziej skomplikowanych funkcji bezpieczeństwa. Na wbudowanym tekstowym wyświetlaczu pojawia się proste menu nawigacyjne pozwalające dostosować konfigurację do określonej aplikacji. Użytkownik wybiera rodzaj funkcji bezpieczeństwa spośród czterech predefiniowanych programów pasujących do najczęściej wykorzystywanych aplikacji bezpieczeństwa (ok. 80% aplikacji). Powinno to zapewnić redukcję czasu i pracy włożonej w konfigurację systemu bez wpływu na elastyczność. Dla każdego programu użytkownik może łatwo aktywować takie parametry jak przypisanie obwodów sprzężenia zwrotnego (EDM), testów startowych, testowania cyklicznego, automatycznego startu itd.

Szybko zmieniające się rynki zbytu wymuszają coraz tańszą produkcję małych serii ściśle wyspecyfikowanych produktów. W osiągnięciu tego celu coraz większą rolę będą odgrywały fabryki modułowe, w których funkcje sterownicze są podzielone między mniejsze, zdecentralizowane jednostki połączone sieciami komunikacyjnymi. Nowa seria modułowych sterowników bezpieczeństwa PROTECT-PSC1 firmy Schmersal umożliwia programowanie indywidualnych systemów bezpieczeństwa. Z kolei bezpieczna komunikacja między poszczególnymi sterownikami jest możliwa przy użyciu protokołu SDDS (Ethernet Safety Device-to-Device Communication). Ułatwia to projektowanie złożonych, rozbudowanych, wieloczęściowych fabryk z połączonymi podsystemami bezpieczeństwa.

Sterowniki PROTECT-PSC1 są także wyposażone w uniwersalny interfejs komunikacyjny, umożliwiający wybór między różnymi protokołami magistralowymi przy pomocy oprogramowania. Standardowy system magistralowy pozwala także na przesyłanie niezwiązanych z bezpieczeństwem sygnałów diagnostycznych z czujników do sterownika procesowego. Pozwala to na przetwarzanie sygnałów istotnych z punktu widzenia przeciwdziałania przestojom lub poprawiania wydajności zakładu.

Preinstalowane bezpieczeństwo

Innym rozwiązaniem służącym poprawie bezpieczeństwa w bardziej rozbudowanych zakładach, przy jednoczesnej dystrybucji danych niezwiązanych z bezpieczeństwem, są systemy przyłączeniowe bezpieczeństwa firmy Schmersal. Wyłączniki bezpieczeństwa nie są podłączone bezpośrednio do sterowników czy modułów przekaźnikowych – łączy się je kaskadowo przy użyciu modułów dystrybucyjnych. Moduły pasywne mogą być wyposażone w interfejs SD (Serial Diagnostic) umożliwiający przekazywanie danych niezwiązanych z bezpieczeństwem. Elektroniczne czujniki i blokady bezpieczeństwa połączone kaskadowo i wyposażone w interfejs SD mogą przekazywać szczegółowe dane diagnostyczne (np. status urządzenia, powiadomienia o błędach) przez bramkę SD i system Fieldbus do sterownika PLC, gdzie można je wykorzystać do sterowania lub wizualizacji.

W przypadku blokady bezdotykowej MZM100-SD mogłyby to być np. błędy typu „uszkodzenie lub zwarcie na wyjściu bezpieczeństwa”, „zbyt niskie napięcie zasilania” albo „nieprawidłowy aktywator”, co pozwoliłoby na natychmiastowe podjęcie działań naprawczych. Te same dane diagnostyczne w przyszłości będą służyć do planowania konserwacji, gdy np. dział utrzymania ruchu otrzyma od systemu sterowania jednej z maszyn informację, że należy poprawić ustawienie osłony bezpieczeństwa, ponieważ aktywator czujnika bezpieczeństwa pracuje już na granicy zasięgu. Taka informacja pomoże zapobiegać przestojom i z wyprzedzeniem przewidywać czynności naprawcze.

W świecie cyfrowych sieci przemysłowych na znaczeniu zyskają też roboty. Interakcja człowieka z robotem bez konieczności instalowania osłon separujących jest w tej chwili jednym z gorących tematów w świecie automatyki przemysłowej. Firma Schmersal zaprojektowała sterownik bezpieczeństwa do monitorowania robotów. Urządzenie stanowi bazę dla rozwiązań specyfikowanych dla konkretnej aplikacji. Do podstawowych cech należy zautomatyzowane monitorowanie pozycji oraz prędkości niebezpiecznych ruchów. Dopóki siły i prędkości mieszczą się w wyznaczonym bezpiecznym zakresie, robot jest utrzymywany w tzw. wirtualnej klatce i interakcja ramienia robota z człowiekiem jest możliwa. Tym projektem firma Schmersal położyła fundament pod nowe koncepcje bezpieczeństwa bez używanych obecnie mechanicznych osłon. W celu dalszego rozwijania tego innowacyjnego rozwiązania firma wspiera trzyletni projekt naukowy Uniwersytetu Bonn-Rhein-Sieg. 

Celem projektu o nazwie „beyondSPAI” jest zwiększenie bezpieczeństwa w interakcji człowieka i robota. Przy użyciu systemu wielopoziomowych czujników oraz inteligentnego oprogramowania robot powinien ocenić czy w obszarze jego ruchu znajduje się człowiek, czy inny obiekt. W tym celu stosuje się czujniki optyczne i specjalne algorytmy przetwarzania obrazu, które mają rozpoznać ludzką skórę. Po rozpoznaniu skóry robot „wie”, że sytuacja się zmieniła. Jeśli w obszarze ruchu robota znajdzie się zwykły „obiekt”, nie musi być generowany sygnał zatrzymania tego ruchu, co przekłada się na dalszą poprawę produktywności i dostępności fabryki.

Rozwiązania zintegrowane

Wraz z pojawianiem się technicznych innowacji zgodnych z koncepcją Przemysłu 4.0 zwiększa się zapotrzebowanie na „szyte na miarę” rozwiązania systemowe, w których bezpieczeństwo jest zintegrowane. Dywizja usług bezpieczeństwa Grupy Schmersal, o nazwie Tec.nicum, oferuje kompletny program usług konsultingowych służący wspomaganiu wytwórców. Pomagamy w doborze, integracji i konfiguracji urządzeń i systemów bezpieczeństwa, już od fazy planowania projektu. Na ten proces często składają się szkolenia, elementy oceny ryzyka, oceny stanu bezpieczeństwa istniejących maszyn oraz wyposażenia we wczesnym stadium rozwoju. Nie kończy się on na programowaniu sterowników bezpieczeństwa. Jako dostawca systemów i rozwiązań dla bezpieczeństwa maszyn Grupa Schmersal oraz eksperci z Tec.nicum mogą zaoferować wszystko z jednego źródła: hardware, software, know-how, konsulting oraz projektowanie.

Schmersal-Polska 
E. Nowicka, M. Nowicki Sp. J.

ul. Baletowa 29, 02-867 Warszawa
tel. 22 250 88 00
fax 22 816 85 80
e-mail: info@schmersal.pl
www.schmersal.pl

źródło: Automatyka 1-2/2019