Aktuální vydání

celé číslo

01

2020

Operátorské panely, HMI, SCADA

celé číslo

Festo nabízí ucelené konstrukční celky

Společnost Festo byla a je známa jako dodavatel komponent, dříve zejména pro pneumatické mechanismy, nyní obecně pro pneumatické i elektrické pohony. Tento článek nastiňuje, že je schopna dodávat i konstrukční celky navržené, smontované a otestované podle požadavků zákazníka. Tato nabídka je zvláště výhodná pro výrobce strojů a strojních zařízení, protože šetří jejich konstrukční kapacity.

 
Během několika uplynulých let se zřetelně rozšířila spolupráce mezi výrobci strojů a strojních zařízení s firmami, jež jim dodávají jednotlivé komponenty a konstrukční celky. Důvodem je nejen stále složitější a náročnější technika, vyžadující stále více specializovaných znalostí, ale také potřeba optimalizovat dodavatelské řetězce, aby specifikace a objednávání dílů byly co nejméně pracné, a přitom aby byly vlastnosti a funkce dílů využity beze zbytku a bez zbytečných rezerv. To vede ke dvěma protichůdným požadavkům: co největší univerzálnosti a co nejlepšímu přizpůsobení dílů pro konkrétní použití.
 
Cestou, jak tento rozpor vyřešit, jsou dodávky větších konstrukčních celků tak, aby se všichni účastníci dodavatelského řetězce mohli dokonale soustředit na vlastní specializaci.
 
Firma Festo je dobře známa jako dodavatel pneumatických komponent, ovšem po sedmnácti letech působení v oblasti elektrických pohonů již má značné znalosti a zkušenosti i v oboru elektrické manipulační techniky určené pro stroje a strojní zařízení.
 

Montážní desky

Mnoho výrobců strojů již nakupuje od firmy Festo montážní desky vyrobené na zakázku – konstrukční celky vybavené podle požadavků zákazníka zejména jednotkami pro úpravu stlačeného vzduchu, ale často též pro úpravu vody a dalšími souvisejícími komponentami. Na obr. 1 je typická montážní deska, která se používá v obráběcích strojích, tiskových strojích apod. Na obr. 2 je celek používaný pro servopneumatické svařovací kleště (často umístěné na robotu) – nejenže se postará o úpravu stlačeného vzduchu a technické vody, ale může ulehčit práci při výměně či závadě svařovacích špiček, kdy je třeba uzavřít přívod vody, měřit spotřebu vody i vzduchu, uzavírat přívod vody a vzduchu při havárii apod.
 

Rozváděče

Jestliže firma nemá techniky, kteří se rutinně zabývají návrhy rozváděčů a mají k tomu potřebné softwarové vybavení, bude pro ni návrh rozváděčů pracný a málo efektivní.
 
Rozváděče (obr. 3) mohou být elektrické nebo pneumatické. Dodávány jsou vždy na zakázku a kompletně vybavené výrobní dokumentací v souladu s požadavky projektu, včetně předepsaných certifikátů či prohlášení o shodě. Součástí dodávky je i digitální model pro systémy CAD, který zákazník může přímo vložit do vlastního výkresu sestavy.
 

Elektrické pohony

Elektrické pohony mohou v současné době představovat složitý celek. Zákazník si neobjednává jednotlivé komponenty, ale požaduje návrh, dodávku komponent nebo i smontované sestavy a popř. také oživení celého elektrického pohonu – mechanických dílů, elektromotoru a popř. převodovky (obr. 4). Za povšimnutí stojí optimalizace takového celku – ze zkušeností vyplývá, že každý dobrý konstruktér si pro svou konstrukci ponechá určitou bezpečnostní rezervu. Jakmile se však na sestavě podílí např. strojař a elektrokonstruktér, stanovují si rezervy oba. Často si tak lze povšimnout elektrických pohonů se zcela zjevně nevhodně velkým motorem, který je nejen obtížné namontovat, ale i bezpečně regulovat, o energetické úspornosti ani nemluvě. Kombinace navzájem přizpůsobených částí navržená za pomoci jednotného softwarového nástroje (např. PositioningDrives, který je zdarma dostupný na webové stránce firmy Festo) s jedinou bezpečnostní rezervou na celou sestavu znamená úsporu nejen při nákupu dílů, ale i během montáže, oživení a za provozu.
 
Firma Festo svým zákazníkům nabízí nejen jednotlivé pohony, ale i celé manipulátory včetně robotických funkcí. V internetovém katalogu si zákazníci mohou sami vybrat a navrhnout vhodný manipulátor. Získají smontovanou sestavu, nejen s mechanikou a motory, ale i s mnoha podstatnými detaily – rozvody energie, upevňovacími a seřizovacími prvky, a dokonce i s řídicím systémem s předem připravenými potřebnými programy. Zajímavou novinkou jsou manipulátory H, které využívají stacionární motory, odlehčující mechanice (obr. 5).
 

Strojové zpracování obrazu

Pokles cen kamer, nárůst jejich schopností a stále komplikovanější stroje vedou k mnohem častějšímu využívání strojového vidění, než byli technici dříve zvyklí. Firma Festo nabízí kamery, které vynikají v mnoha ohledech. Na obr. 6 je inteligentní kamera, která obsahuje PLC, může tedy bez pomoci čehokoliv dalšího sama řídit navazující komponenty a komunikovat s jejich řídicími systémy. Zvládne nejen zpracovat obraz, ale také např. řídit pohyb snímaným předmětem (tedy přímo řídit třeba i několik servopohonů), popř. řídit vlastní pojezd, aby dokázala snímat tak velké pole, na něž by jinak bylo třeba několik kamer. Úspora se projeví nejen v ceně, ale i v menším prostoru potřebném pro zástavbu, ve snazší a srozumitelnější struktuře a často také v rychlejším uvedení do provozu. Čerstvou novinkou v oboru kamer jsou kamerové snímače obrazu – levné verze kamer, které jsou určeny pro jednodušší úlohy (obr. 7). Zvládnou však např. i číst až deset čárových nebo maticových (data matrix) kódů v jediném záběru. Také tyto snímače dokážou bleskově porovnávat předměty a komunikovat po Ethernetu. Kamera musí být vždy doplněna patřičným osvětlovačem se světlem o vhodné vlnové délce a vhodným objektivem – od firmy Festo dostane zákazník vše jako celek.
 

Návrh topologie komunikačních sítí

S rostoucím využitím průmyslových sítí vyvstává stále viditelněji otázka, jak síť správně rozčlenit a jaký druh komunikace vlastně použít. Moderní komunikační sítě vyžadují nejen znalosti o jejich návrhu a využití v praxi, ale i velkou dávku zkušeností s jejich instalací. V této souvislosti se hovoří o centralizované, decentralizované a hybridní topologii. Síť s centralizovanou topologií obsahuje centrální zařízení, které komunikuje s periferiemi. Příkladem může být řídicí jednotka ventilového terminálu s integrovaným PLC, kartami pro binární i analogové vstupy a výstupy, pneumatickými ventily a mnoha dalšími zařízeními (obr. 8). Jde-li však o větší stroj nebo zařízení, spoje – kabely a hadice – mezi centrální jednotkou a periferními zařízeními se prodlužují a výhody centralizované topologie klesají. Decentralizovaná topologie se vyznačuje množstvím stanic komunikujících navzájem, bez centrální jednotky. V průmyslové automatizaci se nejčastěji používají sítě se sběrnicovou topologií, jako je např. AS-Interface (obr. 9). Optimálním řešením v mnoha situacích je hybridní topologie – kombinace obou předchozích topologií s přihlédnutím ke konkrétním potřebám komunikace. Specialisté firmy Festo nabízejí zákazníkům pomoc s návrhem takové topologie sítě, která optimálně splní požadavky zadání.
 

Bezpečnost strojů

Specialisté firmy Festo pomohou zákazníkům nejen s analýzou rizik a stanovením požadované úrovně vlastností PLr, ale také s návrhem bezpečnostních obvodů jak v pneumatické, tak elektrické oblasti. Existuje nespočet osvědčených konstrukcí, které vedou ke splnění bezpečnostních požadavků na pneumatické obvody. Z oboru elektrických pohonů jen dvě malé ukázky: pohon s ozubeným řemenem může být použit jako bezpečnostní, je-li doplněn externím odměřováním a mechanickou brzdou (či dokonce párem brzd pro dvoukanálové uspořádání – obr. 10). Kdykoliv nastane nesoulad mezi odměřováním v motoru a na mechanice pohonu, brzda pohyb zastaví. Řešení je tak levnější než pohon s pohybovým šroubem, a dokonce ještě bezpečnější (zahrnuje i případné poruchy spojky mezi motorem a pohonem). Druhou ukázkou je kompletní vyřešení bezpečnostní úlohy pouze kartou v regulátoru polohy a pohybu (obr. 11). V kartě jsou implementovány nejčastěji používané bezpečnostní funkce (bezpečné zastavení, bezpečné odpojení točivého momentu, pohyb bezpečnou rychlostí) a k dispozici je certifikát o validaci bezpečnostních funkcí v souladu s normou.
 

Závěr

Trend nákupu ucelených konstrukčních celků místo jednotlivých komponent je teprve na začátku. Lidé zejména u nás dávají i z historických důvodů přednost vlastní konstrukci a výrobě. Ačkoliv dnes už málokoho napadne, že by si např. dům postavil lépe a rychleji než dobrý zedník, v mnoha oblastech techniky se chováme jinak. Globalizace, tlak konkurence a rychlá dostupnost a otevřenost trhu nás však postupně k podobné optimalizaci přivádějí. Z příkladů uvedených v tomto článku vyplývá, že možností a nápadů je dostatek.
Obr. 1. Montážní deska jako dodaný celek
Obr. 2. Montážní celek pro úpravu vzduchu a vody pro servopneumatické svařovací kleště
Obr. 3. Hotový rozváděč sestavený podle zadání zákazníka
Obr. 4. Smontovaný elektrický pohon s motorem, převodovkou a spojkou
Obr. 5. Paralelní kinematika portálu H šetří hmotnost, prostor a čas při montáži a zvyšuje dynamiku
Obr. 6. Inteligentní kamera s integrovaným PLC
Obr. 7. Kamerový snímač pro jednoduché úlohy
Obr. 8. Centralizovaný elektropneumatický řídicí systém
Obr. 9. Prvky decentralizovaného řídicího systému využívajícího AS-Interface
Obr. 10. Přímočarý elektrický pohon s řemenovým převodem a s integrovanou brzdou
Obr. 11. Regulátor polohy a pohybu s bezpečnostní kartou jako jeden celek s validovanými bezpečnostními funkcemi