Modulární stroje

Proč konstruovat modulární stroje?

Jádrem idey modularity při konstrukčním projektování je rozdělit složité stroje na moduly, které lze individálně osadit rostoucím počtem stejných dílů. Kombinací těchto modulů lze pokrýt mnoho variant typových strojů. Díky dosaženým úsporám mohou být modulární stroje vyráběny rychleji a ekonomičtěji. Navíc je lze rychle uvést do provozu a rozšířit díky vysoké flexibilitě.

Vyžadována jsou standardizovaná rozhraní pro zajištění snadné a rychlé kombinace modulových jednotek. To zahrnuje mechanické připojení, ale také potřebu přenést napájení, komunikaci a pokud je to nezbytné také stlačený vzduch. Modularita není vlastnost, kterou by šlo definovat pouhým ano nebo ne. Místo toho se škáluje od nízké až po absolutní modularitu.

Decentralizovaná automatizace podporuje modularizaci

Konzistentní modularizace není možná při zapojování jednotlivých signálů až do úrovně centrálního rozvaděče. Tyto centrální struktury jsou složité na výměnu modulu nebo rozšíření stroje. Moduly stroje vyžadují autonomní struktury. Ty lze nasadit v malých lokálních rozvaděčích modulu při využití komponent s nižším krytím IP20.

Modulární stroj s decentralizovanými I/O komponenty v krytí IP67.

Decentralizované I/O moduly s krytím IP67 usnadňují propojení a minimalizují náklady na kabeláž a úsilí při vedení kabelů

Zapojení a instalace jsou však obvykle složitější než u komponent s krytím IP67, které lze namontovat přímo na stroj bez jakýchkoliv záruk. Pokud však některé součásti nemají krytí IP67 nebo pokud jsou vyžadovány požadavky hygienického provedení, potravinářské certifikáty nebo chemické odolnosti, jsou často nezbytná i řešení v krytí IP20 v ochranných krytech.

Automatizační komponenty v krytí IP67 usnadňují propojení modulů. Decentralizované I/O komponenty umožňují sběr signálů přímo na modulu v místě výroby a jsou propojeny mezi moduly pomocí ethernetového připojení. Takto vše bez potřeby využít rozvaděč. To snižuje náklady na montáž a zkracuje dobu potřebnou k uvedení stroje do provozu u koncového zákazníka.

Spannery v IP67 překládají ethernetové protokoly

Stroje a moduly s různými ethernetovými protokoly lze díky použití "spannerů" připojit s minimálním úsilím. Uvedení do provozu a propojení je snadné a efektivní pomocí běžných komunikačních standardů. To platí zejména pro modulární strojírenství a konstrukční projektování.

Tři šedé, stylizované stroje jsou umístěny na panelu s logem Ethernet protokolů PROFINET, EtherNet/IP a Modbus TCP

Zjednodušení internacionalizace: Spannery překládají ethernetové protokoly

Decentralizované bezpečnostní koncepty

Aplikace, které vyžadují bezpečnostní automatizaci lze také naplánovat a využít v modulárním konceptu stroje. Připojení napájení a komunikace je shodné a jakýkoliv bezpečnostní signál ze senzoru nebo tlačítka nouzového zastavení lze snadno a efektivně vyčítat.

Skica ukazuje schematickou strukturu bezpečnostní aplikace s HMI, ethernet připojením, ikony bezpečnostních funkcí a I/O moduly pro sběr signálů

Bezpečnostní moduly řídí bezpečnostní funkce na každém modulu, zatímco HMI/PLC řídí standardní aplikaci.

Bezpečnostní funkce lze také řídit decentralizovaným způsobem přímo v oblasti polní instrumentace pomocí bezpečnostního kontroléru v krytí IP67. Tento koncept snižuje dlouhé doby odezvy jako v případě centrálního bezpečnostního řízení a tím výrazně snižuje bezpečnostní vzdálenosti na stroji. Daší výhody decentralizovaného bezpečnostního řešení naleznete také na naší technologické stránce věnované bezpečnosti strojů.

Video: Jak modulární stroje umožňují vyšší flexibilitu

Modularizace řídicího řešení

Konzistentní modularizace také vyžaduje přemístit různé řídicí funkce na modul stroje. Tyto funkce lze zajistit přímo I/O systémy s integrovanými logickými kontroléry nebo aktuálními kompaktními PLC systémy. Obě produktové skupiny, I/O moduly a kontroléry, mohou mít provedení IP20 pro umístění do rozvaděče nebo IP67 pro přímou montáž na stroj, mezi polní instrumentaci. V tomto případě provedení s krytím IP67 nabízí jasné výhody z pohledu vedení kabelů a flexibility. Relokování bezpečnostní logiky do I/O modulu může nabídnout další výhody jako je velmi rychlé vykonání bezpečnostní funkce nebo celkové snížení nákladů na bezpečnostní architekturu - centrální bezpečnostní řízení nebo bezpečnostní procesor již není potřeba.

Polní kontroléry komunikují s řídicími systémy vyšší úrovně nebo operátorskými HMI panely pro řízení, dokumentaci nebo vizualizaci. Výběr odpovídajícího řídicího řešení závisí na typu a rozměrech stroje. To znamená, že se lze vyhnout nadměrným a ekonomicky nevýhodným řídicím systémům. Práce pro uživatele zůstává minimální, zatímco efektivita stroje roste. Od té doby, co polní logické kontroléry (FLC) předzpracují data, jsou do vyššího řídicího systému přenášeny pouze relevantní procesní informace.

Přemístění inteligence na úroveň

Přemístění inteligence do oblasti polní instrumentace musí být v projekci mapováno na softwarové straně. Moduly stroje zpracovávají vstupy lokálních modulů jako autonomní systém a na jejich základě určují jejich proces. V závislosti na složitosti modulu stroje lze tohoto dosáhnout I/O komponenty s logickými funkcemi nebo polními PLC systémy. Pouze nezbytné informace jsou přenášeny na rozhraní mezi dva moduly stroje.

trojúhelníková grafika automatizační pyramidy v pěti vrstvách; střed: trojúhelníková grafika s funkcemi stroje jako ikonami; vpravo: funkce stroje jsou volně propojeny

Decentralizovaná inteligence narušuje přísné a neohebné struktury konvenční automatizační pyramidy

Přemístění softwarových vlastnostní může nabídnout mnoho výhod:

  • Snižuje vytížení hlavní komunikační linky
  • Snižuje nárohy na výkon hlavního řídicího systému – případně ho může zcela nahradit
  • Testování funkcí modulů před uvedením do provozu a zapojení
  • Integrace modulů tetích stran je usnadněna skutečností, že centrální řízení může zůstat nezměněné
  • Snadné rozšíření výrobní linky nebo strojní instrumentace

Konzistentní stroje jsou modularizované a inteligence je decentralizovaná, tím se narušují přísné a neohebné struktury automatizační pyramidy. Hierarchie se stává více transparentní, zvláště na úrovni senzorů, akčních členů, sběrnicových modulů a řízení.

Select Country

Turck worldwide