Aktuální vydání

celé číslo

04

2024

Průmyslové roboty a automatizace výrobních a montážních linek

celé číslo

Automatizace pro udržitelný a efektivní průmysl

Ekonomická a environmentální udržitelnost se staly ústředními výzvami naší doby a průmysl stojí před úkolem čelit důsledkům rostoucí spotřeby energie a zdrojů. Společnosti musí začlenit aspekty ochrany životního prostředí do svých obchodních modelů a zároveň zůstat ekonomicky úspěšné. V tomto ohledu a v důsledku rostoucích cen se stále důležitějším faktorem konkurenceschopnosti stává spotřeba surovin a materiálů. Automatizace pomáhá snížit ekologickou zátěž, snížit náklady a posílit konkurenceschopnost. Využitím efektivních výrobních procesů, které šetří zdroje, tak mohou společnosti nejen minimalizovat svou ekologickou stopu, ale být také dlouhodobě finančně úspěšné.

Společnost Turck k udržitelné výrobě přispívá prostřednictvím automatizace a digitalizace, přičemž propojuje faktory efektivního hospodaření s energií, efektivní výroby a výrobní logistiky a transparentního dodavatelského řetězce.

 

Efektivní výroba

Efektivní výroba vyžaduje inteligentní řízení spotřeby materiálů a zdrojů. Automatizační řešení společnosti Turck umožňují optimalizaci procesů, aby se zabránilo zmetkovitosti a minimalizovala se spotřeba zdrojů. To napomáhá společnostem dosáhnout jejich cílů udržitelnosti, snížit náklady a posílit konkurenceschopnost.

 

Řídicí jednotka TX700 plní funkce řízení, vizualizace i komunikační brány

Například centrální monitorování zavlažovacích a odvodňovacích čerpadel na dálku prostřednictvím IIoT snižuje potřebu inspekčních cest. Cloudové řešení Turck umožňuje uživatelům a provozovatelům čerpadel od společnosti Hüdig GmbH & Co. KG, určených na jedné straně pro zavlažování v zemědělství, na druhé straně pro odvodňování např. stavenišť, mít kdykoliv přístup ke stavu zařízení, aniž by museli cestovat na příslušné místo.

Zvláště důležité je monitorování provozu odvodňovacích čerpadel, která se používají na stavbách, kde je třeba během výstavby snižovat hladinu podzemní vody. „Tato čerpadla musí běžet nepřetržitě, protože když se stavební jáma zaplní vodou, vznikají značné finanční škody,“ vysvětluje Lennart Heers, vedoucí prodeje společnosti Hüdig.

Řídicí jednotka HMI TX700 (obr. 1) integruje tři funkce – ovládání, zobrazení a komunikaci s cloudem – v jediném zařízení. To je ve srovnání s předchozím řešením, kdy byla samostatná řídicí jednotka, modem a operátorský panel, které bylo nutné zvlášť programovat a nastavovat komunikaci mezi nimi, velká výhoda.

Zákazníci, kteří používají odvodňovací čerpadlo s připojením ke cloudu, mohou do seznamu osob, které mají být upozorněny na závadu, zahrnout nejen vlastní servisní pracovníky, ale také vedoucího stavby. Tímto způsobem se odpovědné osoby dozvědí, je-li s čerpadlem něco v nepořádku. „Často jde o běžné věci, jako je odpojená hadice, vypnutý proudový chránič nebo přerušené napájení, protože byla omylem vytažena zástrčka. To může být pro firmy užitečné i ve vztahu k právním otázkám, je-li zdokumentováno, že byla zaslána varovná zpráva. Můžeme dokonce nastavit povinné potvrzení zprávy,“ uvádí Lennart Heers.

 

Sledování kontejnerů prostřednictvím RFID v potravinářství

Využití UHF RFID omezuje plýtvání při výrobě zmrzliny. Při výrobě zmrzlinových nanuků na špejli totiž zbývá mnoho zmrzliny, kterou nelze zpracovat v aktuální šarži. Tyto přebytky jsou často shromažďovány v plastových kontejnerech a opatřeny ručně psanou poznámkou uvádějící množství a druh zmrzliny a čas uložení (obr. 2). Ruční identifikace ale znesnadňuje spolehlivé plánování výroby a je zdrojem chyb. Mnohdy není jasné, jaký zbytkový produkt je k dispozici a zda jej lze ještě zpracovat. Výsledkem je, že se výrobce nezřídka musí zbavovat většího množství zmrzliny, než je nutné. Proto společnost Turck vyvinula identifikační systém založený na UHF RFID čtečce Q180. Čtečka RFID identifikuje nádoby se zbytkovým produktem pomocí RFID štítků, které jsou nalepeny přímo na nádobách. Díky tomu je vždy jasné, jaký druh zmrzliny se v nádobě nachází a kdy byla vyrobena. Čtečka komunikuje s MES prostřednictvím integrovaného rozhraní Ethernet. Ultrazvukový senzor detekuje, zda je nádoba na vyřazovacím stanovišti a zda je správně umístěna. Určení polohy kontejneru zajišťuje spolehlivé čtení štítku navzdory přítomnosti kovů a kapalin.

 

Efektivní hospodaření s energií

Nejlevnější a nejčistší energie je ta, která se vůbec nespotřebovává. Automatizace pomáhá trvale snižovat spotřebu energie a tím šetřit zdroje a náklady. Zlepšení účinnosti lze dosáhnout inteligentním řízením toků energie, např. tím, že se zabrání prostojům zařízení a zbytečnému osvětlení nebo vytápění budov.

 

Minimalizace spotřeby vody v odmašťovací myčce

Jedním z typických požadavků je minimalizace spotřeby vody. Cloudové řešení společnosti Turck např. pomáhá zefektivnit zařízení na čištění a odmašťování dílů tak, aby bylo šetrnější k životnímu prostředí. Například při montáži tlakových nádob na propan-butan je nutné součásti před svařováním očistit a odmastit. K tomu se využívá odmašťovací lázeň, ve které se součásti myjí v roztoku čisticích chemikálií ve vodě. V minulosti byla odpadní voda po několika cyklech čištění likvidována a proces čištění byl znovu zahájen s čistou vodou.

V současné době se komponenty čistí a odmašťují v myčce s uzavřeným vodním okruhem, která je vybavena odstředivou čističkou a demineralizační stanicí vody (obr. 3). Odstředivka oddělí vodu od oleje, který se zlikviduje, a upravená voda se znovu zavádí do procesu. Na rozdíl od předchozích procesů toto řešení umožňuje, aby byla voda několikrát znovu použita. Tím se velmi rychle snížila spotřeba vody na desetinu.

K zajištění optimální a konstantní hladiny vody v mycích vanách pro komponenty je určen indukční snímač polohy Turck Li-Q25L. Dovoluje systému sledovat hladinu vody v reál­ném čase. Rozhraní IO-Link umožňuje komunikaci end-to-end s cloudem a poskytuje požadovanou transparentnost dat. Brána IoT řady TX700 pak poskytuje vzdálený přístup k řídicím jednotkám a dalším zařízením v síti prostřednictvím tunelu VPN, čímž eliminuje potřebu jakékoliv konfigurace komunikační infrastruktury na straně uživatele. Pro optimalizaci údržby se do cloudu zaznamenává pracovní doba, počet cyklů ventilů myčky, stupeň opotřebení důležitých komponent atd. S použitím webového prohlížeče lze spotřeby vody a chemikálií sledovat v reálném čase, přičemž případné problémy jsou odhaleny v rané fázi a je čas zavést vhodná preventivní opatření.

 

Transparentní dodavatelské řetězce

Transparentní dodavatelské řetězce jsou pro dosažení cílů udržitelnosti v průmyslu zásadní. Pomocí systémů sledování se společnosti vyhýbají jízdám prázdných vozidel a vždy znají polohu zboží i jeho přepravce. To umožňuje optimální využití všech dostupných kapacit.

 

Sledování forem na výrobu pralinek

Firma Winkler und Dünnebier Süßwaren­maschinen, výrobce potravinářských strojů pro výrobu cukrovinek a čokoládových pralinek, využívá systém RFID společnosti Turck ke sledování forem na svých cukrářských strojích.

Všechny plastové formy, kterých může být, podle typu výrobků, i několik tisíc, jsou vybaveny štítky RFID. Pevné čtecí a zapisovací hlavy na výrobní lince, ve stanici mytí forem a mobilní systémy ve skladech umožňují sledovat pohyb každé formy (obr. 4). Databázově orientovaný systém, kam jsou data ukládána, pomáhá zajistit sledování forem a zlepšit výrobní statistiky.

Všechny informace získané řídicím systémem jsou přenášeny do lokální databáze na server továrny, který ukládá data všech forem přítomných ve výrobním cyklu.

Určovat lze i specifická výrobní data: např. je možné snadno identifikovat formy, které obsahují nadprůměrné množství nečistot, a automaticky je vyměnit. Další možností je porovnávání sad forem a charakteristických znaků určitých dávek. Sběr dat poskytuje velké množství údajů pro sledování kvality a plnění hygie­nických směrnic. Systém může snadno rozpoznat, zda byl řádně proveden čisticí cyklus. Také je možné odeslat alarm, nejsou-li vložené formy vhodné pro probíhající proces.

 

Systém RFID v distribučním centru

Distribuční centrum v Nässjö v Dánsku zásobuje 200 prodejen společnosti Jysk zbožím, jako jsou matrace, židle, stoly a ložní prádlo. Výrobky jsou denně vychystávány a baleny na 1 000 až
2 000 paletách. Externí řidiči pak palety nakládají na svá nákladní vozidla. Všechny ruční procesy jsou potenciálně náchylné k chybám. Použití RFID pomáhá zabránit chybám při nakládání.

Systém identifikace palet pomocí RFID je propojen se systémem řízení skladu společnosti. Skládá se ze štítků RFID, bran se čtečkami RFID pro detekci směru pohybu palety a světelných signalizací správnosti nakládky. Řidiči nákladních vozidel tak mohou snadno rozpoznat, zda palety, které nakládají, jsou správné, či nikoliv.

 

Turck Vilant Systems v automobilovém průmyslu

Čínský závod japonského výrobce automobilů využívá identifikaci RFID, aby dosáhl bezchybného a transparentního řízení logistiky. Díky digitalizaci informací o kontejnerech a vyrobených dílech bylo možné zavést automatickou kontrolu v reálném čase v celém výrobním řetězci.

Společnost Turck China vyvinula pro zákazníka na míru řešení Turck Vilant Systems UHF RFID. Tento systém využívá pasivní tagy s jedinečným kódem pro označení kontejnerů s hotovými díly.

Po ukončení výroby se hotové díly ukládají do kontejneru, a to jak pomocí robotů, tak ručně. Čtečka Q300-LNX RFID identifikuje ID kontejnerů. Aplikace Turck Vilant Engine na čtečce přiřadí ID kontejneru údaj o obsažených hotových dílech a společně je odešle do systému WMS. Díky tomu lze objekty kdykoliv rychle a spolehlivě identifikovat. Kontejnery jsou pak přepravovány do skladu chytrým vysokozdvižným vozíkem vybaveným čtečkou RFID, monitorem a klientskou aplikací Turck Vilant (obr. 5). Anténa UHF na vysokozdvižném vozíku automaticky identifikuje ID kontejneru a aktualizuje umístění kontejneru a výrobku v systému WMS (Warehouse Management System).

Chytrý vysokozdvižný vozík se používá k dovozu kontejnerů s hotovými díly do skladu, k uskladnění hotových dílů a k přepravě hotových dílů a kontejnerů ze stanice do stanice.

Vysokozdvižné vozíky s rozpoznáváním orientačních bodů dopravují požadovaný materiál na příslušná stanoviště v karosárně prostřednictvím několika jízdních pruhů. Orientační značky jsou umístěny v místech výstupu a vstupu výrobních linek tak, aby detekovaly výstup hotového dílu a vstup prázdného kontejneru. Celý systém RFID překlenuje mezeru mezi provozem a informačními systémy podniku a poskytuje transparentní informace v celém výrobním řetězci. Nejenže zvyšuje efektivitu a přesnost na provozní úrovni, ale také umožňuje sledování a plánování v reálném čase.

Použitý systém UHF RFID rovněž dovoluje současné čtení několika tagů na velkou vzdálenost. To ale nemusí být výhoda. Chytré vysokozdvižné vozíky s RFID se používají ve skladovacích prostorech, kde jsou hotové díly uloženy blízko sebe, a proto je třeba spolehlivě vyloučit chyby čtení. „Přesná detekce objektů, které jsou v dosahu čtení, je pro aplikace systémů UHF RFID velkou výzvou,“ vysvětluje projektový manažer společnosti Turck Sun Zhenjun. „Je to proto, že dosah magnetického pole UHF RFID je velký a nepravidelný. V extrémních případech se v magnetickém poli chytrého vysokozdvižného vozíku RFID objeví několik desítek tagů současně. Není-li vysokozdvižný vozík schopen lokalizovat správné cílové položky, vede to k nesprávným informacím a velkému počtu chybových událostí při příjmu a expedici a také k nesprávným údajům o zásobách.“ Funkce odstranění chybných čtení je proto pro správné fungování systému klíčová.

 

Budoucnost vodíkového průmyslu také staví na automatizaci

Ať už jde o elektrolýzu, přepravu, skladování, dávkování, nebo výrobu elektrické energie pomocí palivových článků, automatizační řešení od společnosti Turck umožňují uvádět vodíkové projekty na trh rychleji. Turck totiž má desítky let zkušeností s automatizací závodů, které zpracovávají výbušné plyny. Automatizační technika pro vodíkové čerpací stanice má speciální požadavky vzhledem k vysokým tlakům a vysoké výbušnosti vodíku. Výrobce vodíkových čerpacích stanic řeší tyto problémy např. pomocí systému decentralizovaných I/O exom s krytím IP67, který je certifikován pro zóny ATEX 1 a 2 (obr. 6).

(Turck, s. r. o.)

 

Obr. 1. Řídicí jednotka HMI TX700 v odvodňovacím čerpadle integruje tři funkce – ovládání, zobrazení a komunikaci s cloudem

Obr. 2. Systém RFID pomáhá eliminovat zbytečný odpad při výrobě zmrzliny

Obr. 3. Myčka s uzavřeným okruhem snížila spotřebu vody při odmašťování dílů tlakových nádob před svařováním na desetinu

Obr. 4. Systém RFID umožňuje sledovat plastové formy na čokoládové pralinky ve výrobním stroji, v čisticí stanici i ve skladu

Obr. 5. Chytrý vysokozdvižný vozík vybavený čtečkou RFID, monitorem a klientskou aplikací Turck Vilant

Obr. 6. Systém decentralizovaných I/O exom s krytím IP67 od společnosti Turck, který je vhodný pro zóny ATEX 1 a 2

Obr. 7. Systém decentralizovaných I/O najde uplatnění také v čerpací stanicích vodíku