Postavte linku ze stavebnice

Při konstruování nové výrobní linky je nutné vycházet z předem známých a zpravidla pevně daných požadavků výrobních procesů. Tento článek poskytne konstruktérům výrobních linek inspiraci, jak zjednodušit jejich návrh a ulehčit montáž i údržbu. 

Když pohony, tak servopohony

Na úplném začátku je třeba určit, kolik pohonů je vlastně zapotřebí. U manipulačního mechanismu to odpovídá počtu stupňů volnosti, u dopravníku délce a potřebnému počtu sekcí. Dále je třeba stanovit, jak se má manipulátor nebo dopravník rozjíždět, zastavovat, zpomalovat nebo zrychlovat. Další parametry, které je nutné při výběru pohonu znát, jsou četnost spouštění, způsob náběhu či zastavování a maximální rychlost otáčení. U manipulátorů a dopravníků se často vyskytuje situace, kdy musí motor pracovat při malých otáčkách, ale při plném zatížení. Také využití bezpečnostních funkcí je téměř pravidlem. Pro náročný provoz a velké požadavky na dynamiku je vždy lépe dát před obyčejným motorem přednost servomotoru.

V nabídce společnosti Panasonic Electric Works (PEW) jsou servomotory různého výkonu, momentu setrvačnosti, krouticího momentu, s brzdou či bez ní a s dalšími volitelnými parametry. Jednofázové i třífázové motory Minas A5 s výkonem do 5 kW nacházejí uplatnění právě v dopravnících a manipulátorech, ale také jako pohon automatických dveří, mechanismů balicích linek, čerpadel, kompresorů či výtahů. S výběrem optimálního pohonu uživatelům pomůže softwarový nástroj MSelect (obr. 1; dostupný zdarma na stránkách výrobce), který po zadání požadovaných parametrů a výběru typu úlohy z bohaté knihovny navrhne vhodnou kombinaci použitelných motorů. Motory Minas A5 mají velmi stabilní rychlost a díky dvacetibitovému ovládání mimořádně rychlé a přesné polohování. Mají také rozsáhlé možnosti nastavení (včetně antivibračních filtrů). Zdarma je k dispozici softwarové prostředí Panaterm pro nastavení pohonů i jejich simulaci.

Alternativou k motorům Minas A5 jsou motory řady LIQI, které se uplatní v méně náročných projektech citlivých na cenu. Menší variabilita nastavení výrazně zjednodušuje zprovoznění a většinou platí: „namontovat a spustit“. Motory LIQI jsou vhodné pro 90 % úloh. 

Bezdotykové spínače – detekční i bezpečnostní

Žádná výrobní linka se neobejde bez snímačů. V sortimentu firmy Panasonic jsou fotoelektrické snímače, indukční snímače, snímače tlaku a průtoku (obr. 2), detektory úniku kapaliny atd. K méně běžným patří laserové snímače pro velmi přesné měření vzdálenosti nebo snímače pro detekci barvy. Všechny mají jedno společné – lze je jednoduše připojit k programovatelným automatům (PLC) Panasonic na jejich analogový nebo digitální vstup. Inteligentní snímače se připojují k sériovému rozhraní PLC, díky němuž lze do PLC přenášet různé doplňkové a diagnostické informace a naopak do snímače přenášet aktualizované nastavení parametrů – a to i za provozu.

Kvalita a přesnost snímačů ovlivňují kvalitu výroby. Jestliže některá veličina není změřena nebo je změřena nepřesně, žádným následným výpočtem ji už nelze zjistit. Příkladem přesného měření je laserový snímač délky HL-G1 s rozlišením 0,5 μm (obr. 3). Snímač je vybaven digitálním displejem, třemi digitálními a dvěma analogovými výstupy (4 až 20 mA, 0 až 10 V) a je ideální pro přesná měření s velkou opakovatelností v průmyslových podmínkách.

Další důležitou skupinou jsou bezpečnostní spínače. Nejznámějším příkladem jsou bezpečnostní světelné závěsy pro ochranu paží, rukou či prstů, používané v rizikových částech výrobní linky průmyslových provozů. Při přerušení některého ze světelných paprsků je vydán signál a během několika milisekund je stroj zastaven. Umístění těchto spínačů musí být pečlivě zvoleno s ohledem na dobu doběhu stroje. Alternativou k závěsům jsou optické závory, které mohou být osazeny i do miniaturních prostor a poslouží tam, kde se uživatel spokojí jen s jedním světelným paprskem. Posledním zástupcem kategorie aktivních optických ochranných zařízení je laserový bezpečnostní skener. Jeho použití je v podstatě bez omezení. Bezpečnostní zóny se stanovují prostřednictvím obslužného programu a jeho dosah je až 15 m.  

Řízení pomocí programovatelných automatů

Diskuse o tom, kdy je lepší pro řízení technologických procesů použít programovatelné automaty (PLC – Programmable Logic Controller), kdy průmyslová PC a kdy speciálně navržené komponenty, se zdá být nekonečná. Každá z voleb má své pro i proti. PLC už dávno nejsou jen náhradou programovatelných relé. Jejich funkce jsou stále bohatší a výpočetní výkon stále větší. Jejich stabilita přitom zůstává lepší než stabilita běžných počítačů.

Při volbě vhodného PLC je nejen třeba vycházet z požadavku na počet proměnných a rychlost zpracování instrukcí, ale v úvahu je třeba brát i takové faktory, jako jsou rozšiřitelnost, komunikace a zkušenosti s použitím PLC v daném oboru a okruhu úloh. Panasonic má v nabídce několik řad PLC, od nejmenší řady FP-e až po nejrychlejší a nejvýkonnější PLC řady FP2SH s rychlostí 0,03 μs na instrukci a stovkami vstupů a výstupů.

Jako příklad je možné uvést PLC střední třídy FP-X, které jsou velmi rozšířené hlavně díky svým add-on modulům, kterými lze rozšiřovat funkce základních jednotek, aniž by bylo třeba další místo na liště DIN a jakéhokoliv „drátování“. Základní rozšiřující moduly, kterými lze navýšit množství vstupů a výstupů, uživatel vybírá podle potřebného množství komunikačních kanálů a jejich typu (relé, tranzistor apod.). Moduly se připojí na konektor umístěný v horní části základního modulu PLC. To umožní rozšířit soubor funkcí PLC, aniž by k tomu bylo zapotřebí další místo na upevňovací liště. Zvláště výhodné je to pro rozšíření existujících systémů, jestliže s tím při jejich konstrukci nebylo počítáno a na liště již není místo. Add-on modulů je široké spektrum. Přestože většinu úloh lze vyřešit moduly z řady FPX, existuje možnost připojit i moduly jiných řad PLC, a tím získat možnost využít pro PLC řady FPX např. speciální moduly pro měření teploty či komunikační moduly, které v řadě FPX nejsou k dispozici. 

Řízení a dohled na dálku

Někdy je třeba, aby zařízení pracovalo bez přítomnosti obsluhy na místě. Aby bylo možné dohlížet na ně na dálku, je k PLC připojen webový server FP Web Server (obr. 4) a modem. Ten umožňuje na PLC nejen na dálku dohlížet, ale i měnit jeho parametry a programovat ho. Informace lze zasílat e-mailem nebo předávat prostřednictvím FTP a rovněž je zobrazovat na webových stránkách (obr. 5).

Webový server má vlastní paměťovou jednotku, která uchovává až 32 GB dat na kartě SDHC a zasílá uložená data centrálnímu nadřízenému systému. S PLC komunikuje FP Web Server prostřednictvím USB nebo sériového rozhraní RS-485. Tak je zajištěno, že veškeré naměřené hodnoty jsou stále bezpečně uloženy a přenos dat může být kdykoliv bez rizika jejich ztráty přerušen (např. při výpadku spojení, resetu nadřízeného systému apod.). Přistupovat k webovému serveru lze z běžného PC nebo chytrého telefonu či tabletu, a tak mohou být provozní data k dispozici komukoliv, kdykoliv a kdekoliv na světě. Funkčnost a dobrou komunikaci všech komponent zaručuje skutečnost, že vše je sestaveno ze zařízení Panasonic.  

Závěrem

Do nabídky komponent Panasonic používaných u výrobních linek patří ještě např. laserové popisovače, ionizéry, inteligentní elektroměry a mnoho dalších. Technické a obchodní informace o celém sortimentu firmy zájemcům poskytnou odborníci společnosti Panasonic. 

(Panasonic Electric Works)

Obr. 1. MSelect – nástroj pro výběr optimálního motoru

Obr. 2. Snímač průtoku tlakového vzduchu pomáhá sledovat jeho spotřebu

Obr. 3. Laserový snímač délky HL-G1 pracuje na trigonometrickém principu

Obr. 4. FP Web Server umožňuje PLC komunikovat se vzdálenou obsluhou

Obr. 5. FP Web Designer je prostředí pro navrhování webových stránek s vizualizací hodnot provozních proměnných, časových průběhů a alarmů