Aktuální vydání

celé číslo

07

2019

Řízení dopravy a budov

celé číslo

Koncepce Integrated Architecture usnadňuje práci výrobcům strojů

Koncepce Integrated Architecture usnadňuje práci výrobcům strojů

Jedním ze základních požadavků výrobců strojů na řídicí a automatizační techniku je její bezproblémová kompatibilita. Nemyslí se tím pouze fyzická kompatibilita, ale také kompatibilita informační, umožňující vzájemné interakce automatizačních komponent a přenos informací do vyšších úrovní řízení.

Zajistit vzájemnou kompatibilitu jednotlivých prvků řídicího systému není vždy jednoduché. Takový postup může vyžadovat značné finanční a časové investice do inženýrské práce, jejichž objem lze na počátku projektu jen obtížně odhadnout. Ovšem využívá-li dodavatel řídicí techniky moderní sběrnicové komunikační systémy a softwarové nástroje podporující konektivitu jednotlivých řídicích aplikací, je problém z velké části vyřešen. Příkladem může být koncepce Integrated Architecture společnosti Rockwell Automation, která pomáhá výrobcům strojů dosahovat vysokého stupně integrace řídicí techniky při minimálních nákladech.

Jako důkaz tohoto tvrzení poslouží dále uvedený příklad.

Balicí stroj na litografické desky

Společnost Kliklok-Woodman, sídlící v Bristolu (Velká Británie), byla jedním ze svých zákazníků vyzvána, aby navrhla a dodala na zakázku dva speciální stroje na balení litografických desek (obr. 1), které budou umístěny na konci plně automatizované výrobní linky, provozované zákazníkem v jeho výrobním závodě v USA. Litografické desky se používají v tiskařském průmyslu. Protože formáty tiskovin jsou různé, od kapesních brožurek po plakáty, rozdílné jsou i velikosti litografických desek. Zde zmíněný výrobce dodává desky o rozměrech od 250 × 250 mm do 1 400 × 2 000 mm. Desky jsou citlivé na světlo a náchylné na mechanické poškození. Zákazník požadoval, aby při změně rozměrů desek bylo možné stroj co nejrychleji a nejsnáze přestavit, a to nejlépe automaticky, bez nutnosti asistence operátora, nanejvýš za jeho dohledu.

Plně automatizovaná výroba

Celá výrobní linka je tedy plně automatizovaná. Na základě objednávky je spuštěn výrobní proces a vyroben zadaný počet litografických desek objednané velikosti. Po dokončení výroby jsou desky přemístěny k balicí lince, která musí zajistit jejich zabalení do speciálního papíru, jenž je chrání proti světlu, a podél i napříč je přelepit lepicí páskou, která zajišťuje obal proti náhodnému rozbalení, jež by mohlo vést k osvícení desek a jejich znehodnocení. Celý proces balení probíhá za speciálního osvětlení žlutým světlem, které desky nepoškozuje. Velmi důležitá je naprostá spolehlivost operace balení: desky se dodávají do celého světa, a byť i jen malá závada obalu může vést ke znehodnocení desek. Následná reklamace by byla pro výrobce spojena s velkými náklady.

Obr. 1.

Obr. 1. Balicí stroj na litografické desky Kliklok-Woodman

Pro naznačený postup balení litografických desek byl společností Kliklok-Woodman vyvinut jedenáctiosý balicí stroj, vybavený automatizační technikou značky Allen-Bradley, která byla vyvinuta s ohledem na požadavky koncepce Integrated Architecture společnosti Rockwell Automation. Použitý řídicí systém ControlLogix je vybaven komunikačním modulem pro sběrnici DeviceNet, který umožňuje připojení řídicího systému stroje k současnému řídicímu systému celé výrobní linky. Informace o velikosti vyráběných desek se proto řídicímu systému balicího stroje předává z výrobního řídicího systému automaticky. Balicí stroj se potom, také automaticky, seřídí na velikost vyrobených desek. Není třeba žádný zásah operátora, vše se vykonává bez zásahu obsluhy pod vedením centrálního výrobního řídicího systému. Je-li výjimečně nutné zadat formát desky ručně, je k dispozici operátorský dotykový panel VersaView CE 1250H. Přestavení balicího stroje na jinou velikost desek je otázkou méně než minuty. Stroj je schopen zabalit až šest balíčků litografických desek za minutu, a představuje tak velmi efektivní a pružné řešení.

Stejně jako pro všechny výrobce strojů, i pro Kliklok-Woodman je důležitá efektivita konstrukčních a projektových prací a prací při uvádění stroje do provozu. Společnost Kliklok-Woodman v tomto ohledu získala velmi dobré zkušenosti s využitím moderních sběrnic a řídicích systémů Allen-Bradley, které přispívají ke zkrácení doby potřebné pro konstrukci strojů a jejich uvedení do provozu.

Komunikace

U uvedeného stroje je ControlLogix spojen se servoměniči Kinetix 6000, umístěnými ve dvou rámech, pomocí vysokorychlostní optické linky Sercos. V nižších úrovních architektury systému používá Kliklok-Woodman jako preferovanou sběrnici EtherNet/IP. Ta jim mimo jiné umožňuje plně využít stále se rozšiřující sortiment komponent Flex I/O značky Allen-Bradley, které významně ulehčují jak konstrukční práci při návrhu stroje, tak jeho uvádění do provozu. Bez významu není ani to, že ve srovnání s konstrukcí využívající klasické vstupy a výstupy je podstatně redukována velikost rozváděče a rovněž kabeláž. K tomu navíc EtherNet/IP umožňuje prostřednictvím vestavěného modemu diagnostikovat systém a komunikovat s ním na dálku až do úrovně provozních komponent. Možnost připojit se k systému využívají technici firmy k tomu, aby zajistili okamžitý servis na dálku ze své kanceláře v Bristolu – a to i v tomto případě, kdy je mezi jejich pracovištěm a strojem Atlantický oceán.

Podle inženýrů firmy Kliklok-Woodman popularita sběrnice EtherNet/IP mezi jejich zákazníky roste, a to především proto, že jim usnadňuje integrovat dodaný stroj do již existující podnikové infrastruktury. To je také důvod, proč společnost Kliklok-Woodman preferuje právě tuto sběrnici a její inženýři ji používají všude, kde je to možné a účelné.

Programovací nástroje a softwarová kompatibilita

Další velkou oblastí, která umožňuje při uvádění strojů do provozu a jejich začlenění do nadřazených systémů ušetřit nemalé prostředky, je softwarové inženýrství s jeho moderními softwarovými nástroji a technikami. Pro to, aby usnadnila začlenění stroje do zákazníkova existujícího výrobního systému, respektuje firma Kliklok-Woodman při tvorbě programů konvence OMAC PackML. Konvence OMAC PackML zjednodušuje integraci strojů vhodných pro balicí operace do výrobních systémů použitím konzistentních názvů datových prvků a příkazů. PackML definuje několik běžných provozních stavů stroje, jako „provoz“, „zastaveno“ atd., a usnadňuje sdílení informací o činnosti stroje, zvláště tam, kde je nutný vysoký stupeň koordinace mezi jednotlivými sekcemi výrobní linky.

Programování a ladění programu usnadňují softwarové moduly Allen-Bradley Power Programming, jež jsou kompatibilní s OMAC PackML. Power Programming představuje jednotný, modulární přístup k vývoji aplikací s využitím předem připravených podprogramů, založených na standardních programových metodách a modelech. Cílem je redukovat dobu potřebnou pro vývoj aplikace při zajištění konzistence s dalšími aplikacemi a procesy. Například moduly Power Programming zajišťující vykonání akcí jako dojezd na pozici, řízení rychlosti či pohyb podle zadané křivky umožňují inženýrům snadno a rychle naprogramovat jednotlivé pohybové osy. K dispozici je mnoho dalších předem připravených modulů, např. šablony HMI, předem připravené bloky programu pro základní operace a chybové kódy. Power Programming nejen umožňuje technikům výrobce strojů strávit méně času programováním aplikací, ale také usnadňuje následnou technickou podporu stroje v provozu.

Závěrem

Jistě není nutné být velkým odborníkem na teorii spolehlivosti, aby bylo zřejmé, že čím jednodušší řešení, tím bude spolehlivější a odolnější proti poruchám. Jednoduchost je klíčovým slovem filozofie Integrated Architecture společnosti Rockwell Automation a řešení společnosti Kliklok-Woodman dokazují, že nejjednodušší řešení bývá to nejlepší.

(Rockwell Automation)

Rockwell Automation s. r. o.
Pekařská 16
155 05 Praha 5
tel.: 221 084 002
fax: 251 500 350
http://www.rockwellautomation.com