Aktuální vydání

celé číslo

01

2020

Operátorské panely, HMI, SCADA

celé číslo

Bezdrátová síť snižuje náklady výrobcům v automobilovém průmyslu

Některé výrobní procesy vytvářejí pro automatizační techniku opravdu drsné podmínky. A kabely tím zpravidla trpí nejvíce.
Tento článek předkládá čtenářům příklad z oboru tváření kovů a vysvětluje, jak koncový zákazník z oblasti automobilového průmyslu dokázal pomocí bezdrátové komunikační sítě zkrátit dobu odstávek stroje, a tím snížit náklady na provoz výrobního zařízení. Po dvou letech je celkový účet výmluvný: EtherNet/IP s bezdrátovým přenosem RadioLinx® spoří náklady na údržbu 174 000 amerických dolarů ročně.
 
Gestamp Automoción je přední výrobce automobilových dílů. Sídlo firmy je ve Španělsku a 56 výrobních závodů je v sedmnácti zemích světa. Společnost vyrábí kovové díly pro automobily značek Mercedes-Benz, Porsche, Bentley, BMW, Ford, GM, Nissan, Suzuki a další. Ve výrobní hale je všechno ohromné.
 
Z betonové podlahy ční dvě monstra tak velká, že světla na stropě svítí z té výšky jakoby tlumeně. Není tu slyšet vlastního slova, jen rámus, lomoz, rány a hřmot, jak se kovové plechy pod údery lisů mění v hotové výrobky. Šss, grr-bum, šss, grr-bum, šss, grr-bum. A najednou... ticho.
 
„Tak, přátelé, zavolejte svým polovičkám, že dnes přijdete až pozdě v noci. Musíme ty lisy co nejdřív znova zprovoznit, jinak nesplníme plán výroby, a to by nás přišlo pěkně draho,“ sděluje svým podřízeným špatnou novinu vedoucí údržby.
 
A to není zdaleka poprvé. Gestamp Automoción provozuje více než sedmdesát transferových lisů a stovku postupových lisů, ale jsou to právě jen ty dva veliké transferové lisy, které pořád dělají potíže. Kabely jejich komunikační sítě v nepříznivých podmínkách rychle degradují a každý výpadek znamená zdržení minimálně dvě hodiny. S tím se musí něco udělat.
 

Odstávky jsou drahá záležitost

 
„Používali jsme koaxiální kabel RG-6, který stál téměř 190 dolarů za metr. Pokaždé, když jsme stroje odstavili, museli jsme nahradit víc než padesát metrů kabelu. To je 9 500 dolarů jen za nový kabel, bez nákladů spojených se zastavením výroby. Odhadujeme, že hodina odstávky nás přijde na 2 500 dolarů, a výměna kabelu pár hodin trvá,“ říká vedoucí údržby. Celková cena jedné odstávky je přibližně 14 500 dolarů, a to v ní není započtena ztráta způsobená tím, že po dobu odstávky stroje nevyrábějí. „Nebylo výjimkou, že jsme kabely museli měnit po dvou až třech měsících provozu.“
 

Popis projektu

 
Projekt zahrnuje dva transferové lisy. Každý se skládá z beranu, dvou lisovacích forem a dvou upínacích desek. Pro představu, každá forma má rozměr přibližně malého dodávkového automobilu.
 
Při lisování je plechový materiál podavačem zaveden nad lisovací formu. Beran na plech dopadne silou 8 až 14 MN a přimáčkne jej na formu. Celá operace se tu vykonává jedním úderem beranu. Zatímco v jedné formě vzniká výlisek, do druhé se zavádí materiál pro další díl.
 

Problém

 
Kabely samotné by nebyly až takovým zdrojem problémů, kdyby na ně nebyly kladeny extrémně velké požadavky. Kabelové trasy se lámou do ostrých úhlů s minimálním poloměrem, a to kabelům neprospívá (obr. 1). Ačkoliv Gestamp Automoción potřeboval spolehlivější komunikační síť, nebylo jisté, zda bezdrátový systém je to pravé řešení vzhledem k tomu, že rádiová stanice by musela být namontována v místě částečně zastíněném kovovou upínací deskou tloušťky 25 cm (obr. 3).
 

Řešení

 
Vedoucí údržby Gestamp Automoción si o problému najít vhodný rádiový systém, jehož signál by procházel tlustou kovovou deskou, promluvil se svým místním distributorem společnosti Rockwell Automation, který mu doporučil bezdrátový systém využívající metodu rozmítaného spektra a frekvenčních přeskoků FHSS od společnosti ProSoft Technology. Nezanedbatelnou předností tohoto systému je také jeho kompatibilita s existujícím řídicím systémem ControlLogix.
 
Je-li v přímé cestě překážka, kterou signál neprojde, dokáže tento systém použít i signál odražený od okolních předmětů. Protože v prostředí vždy dochází k mnohačetným odrazům, a jeden signál tak k přijímači dorazí s různými časovými odstupy několikrát, musí přijímač umět signály od sebe odlišit. Metoda FHSS je k tomu vhodná proto, že pracuje se signálem s úzkým spektrem, jehož frekvence se v čase nespojitě mění, tzn. „přeskakuje“ mezi různými frekvencemi. Díky tomu takový systém dokáže signál s mnohočetnými odrazy zpracovat mnohem efektivněji než systémy s vyšší přenosovou kapacitou a využívající širší frekvenční pásmo, jako jsou např. systémy podle normy 802.11.
 

Bezdrátová síť

 
Každý lis je řízen svým vlastním programovatelným automatem. Pro nahrazení původního kabelového systému bylo nutné nahradit čtyři komunikační adaptéry Flex I/O ControlNet – jeden pro každou upínací desku – adaptéry EtherNet/IP a ethernetovou rádiovou stanicí od firmy ProSoft Technology (obr. 2).
 
EtherNet/IP je protokol nezávislý na komunikačním médiu, a proto mohl Gestamp Automoción snadno a bez velkých investic začít bezprostředně využívat všechny přednosti bezdrátové komunikace.
 
Harry Forbes z poradenské agentury ARC Advisory Group řekl: „Jednou z klíčových předností ethernetových komunikačních sítí v automatizaci je široké spektrum možností, které Ethernet přináší. Tyto možnosti mohou být v průmyslových úlohách nesmírně cenné.“
 

Realizace

 
„Jde o unikátní projekt použití rádiové sítě v místě, kde se pohybují velké kusy kovu. Zpočátku jsme měli obavu, že pohybující se kovové díly sníží kvalitu rádiového signálu tak, že nebude použitelný. Domnívali jsme se, že když upínací deska najede do dráhy přímé viditelnosti mezi vysílačem a přijímačem, přijímač se bude snažit číst signál procházející touto deskou,“ komentuje řešení vedoucí údržby. Tento projekt ukazuje, že ačkoliv fyzikální zákony nelze změnit, s vhodnou technikou je možné najít takové řešení, které odstraní i zdánlivě neřešitelný problém. Pomocí rádiového systému od firmy ProSoft Technology se dokázala firma Gestamp Automoción zbavit odstávek zařízení; přeloženo do střízlivého jazyka účetnictví, ušetřit 174 000 dolarů ročně za opravy plus další částku za ztráty za nevyrobené díly. Bezdrátový systém zde pracuje už více než dva roky a uživatel je s ním nadmíru spokojen: „Abychom řekli pravdu, rádiový systém pracuje lépe, než jsme čekali. Jsme s ním nadmíru spokojeni.“
Yvan Rudzinski, ProSoft Technology,
Pavel Vladyka, ControlTech
 
Obr. 1. Kabely v upínací desce: podmínky pro ně zdaleka nejsou ideální
Obr. 2. Řešení: rádiový systém RadioLinx od společnostiProSoft Technology (rádiová stanice na upínací desce)
Obr. 3. Celkový pohled na upínací desku tvářecího lisu v podniku (kvalita obrazu je snížena na žádost zákazníka)