MODULÁRIS GÉPEK

Miért érdemes moduláris gépeket építeni?

A gépgyártásban alkalmazott modularitás alapgondolata az, hogy bontsuk a komplex gépeket modulokra úgy, hogy egyedileg felépíthető legyen egyre nagyobb számú ugyanolyan elemi alapelemekből. Ezeket a modulokat kombinálva lefedjük a gép különböző típusait. Az így elért méretgazdaságosságnak köszönhetően a moduláris gépek gyorsabban és költséghatékonyabb módon állíthatók elő. Továbbá gyorsabban üzembe is helyezhetők és rugalmasabban bővíthetők..

Az egységek egyszerű és gyors kombinálhatóságát biztosítandó szabványos interfészekre van szükség. Ez magában foglalja a mechanikus illesztőfelületeket és a teljesítmény, a kommunikáció és szükség szerint a sűrített levegő interfészeit is. A modularitás nem egy „vagy igen, vagy nem” tulajdonság, sokkal inkább beszélhetünk egy alacsonytól a teljes modularitásig terjedő skáláról.

A decentralizált automatizálás elősegíti a moduláris építést

A központi kapcsolószekrényben pontból pontba történő vezetékelés mellett nem lehet következetes modularitást megvalósítani. Ez a fajta központosítás megnehezíti a modulok cseréjét és a gép bővítését. A gépmodulokhoz autonóm struktúrák kellenek. Ezek pedig a modulon elhelyezett kisméretű kapcsolódobozokkal valósíthatók meg IP20-as komponensek használatával.

Multi-part modular machine with IP67 decentralized I/O components.

Az IP67-es decentralizált I/O-modulok megkönnyítik a modulok összekapcsolhatóságát és minimálisra csökkentik a vezetékelési szükségleteket

Ugyanakkor a bekötés és telepítés gyakran összetettebb faladatnak bizonyul annál, mint amikor IP67-es védettségi osztályú alkatrészekkel dolgozunk, melyek közvetlenül rászerelhetők a termékre minden további óvintézkedés megtétele nélkül. Ha viszont bizonyos részegységek nem érhetők el IP67-es kivitelben vagy speciális higiéniai, élelmiszermegfelelőségi vagy vegyszerállósági követelményeknek kell megfelelni, akkor sokszor elengedhetetlen az IP20-as megoldások jelenléte a házban.

Az IP67-es automatizációs komponensek megkönnyítik a modulok összekapcsolhatóságát. A közvetlenül terepre szerelhető, decentralizált I/O-egységek lehetővé teszik a jelek begyűjtését közvetlenül a modulon a keletkezésük helyén, melyeket azután Ethernet-kapcsolaton keresztül tovább lehet csatolni az egyik modulról a másikra kapcsolószekrény nélkül. Mindez csökkenti a telepítés költségeit és az üzembehelyezés idejét a végfelhasználónál.

IP67-es spannerek fordítanak Ethernet-protokollok között

A különböző Ethernet-protokollokat használó gépek és modulok minimális ráfordítással közvetlenül a terepen összekapcsolhatók úgynevezett „spannerek” segítségével. A bevett kommunikációs szabványok használatával az üzembehelyezés és az interkonnektivitás könnyen és hatékonyan kivitelezhető. Különösen igaz ez a moduláris gépgyártásban.

Three gray, stylized machines are each positioned on a panel with the logo of the Ethernet protocols PROFINET, Ethernet/IP and Modbus TCP

Leegyszerűsített nemzetköziség: Spannerek fordítanak Ethernet-protokollok között

Decentralizált biztonsági koncepciók

A biztonsági automatizálást igénylő alkalmazások is megtervezhetők és kivitelezhetők moduláris stratégia szerint. Az energia- és adattovábbítás koncepciója szerint könnyedén és hatékonyan be lehet gyűjteni bármely biztonsági jelet is az érzékelőkről vagy a vészleállító kapcsolókról.

Sketch shows the schematic structure of a safety application with HMI, , Ethernet connection lines, icons for safety functions and I/O modules for connecting them

A biztonsági modulok vezérlik minden biztonsági funkcióit, miközben a HMI/PLC vezérli a normál alkalmazásokat

A biztonsági funkciók vezérelhetők is decentralizált módon közvetlenül a modulról IP67-es biztonsági vezérlések révén. Ezzel kikerülhetők a központi biztonsági vezérlés okozta hosszú ciklusidők, ami végeredményben kisebb biztonsági távolságokat tesz lehetővé a gépnél. A decentralizált biztonsági megoldások további előnyeit megtalálod a gépbiztonsággal foglalkozó technológiai oldalunkon.

Video: Hogyan teremtenek rugalmasságot a moduláris gépek?

Vezérlési megoldások modularizálása

A következetes modularizáció megkívánja bizonyos vezérlési funkciók áthelyezését is az egyes gépmodulokra. Ezeket a funkciókat végrehajthatják integrált logikai vezérlővel rendelkező I/O-rendszerek vagy igazi kompakt kialakítású PLC-k.
Mindkét termékcsoport, tehát az I/O-modulok és a vezérlések is, szerelhetők IP20-as kivitelben kapcsolódobozba vagy IP67-es változatban közvetlenül a terepi környezetbe. Ebben az esetben a kapcsolószekrény nélküli IP67-es kivitel egyértelműen előnyösebb vezetékelés és rugalmasság szempontjából. Az I/O-modulba áthelyezett biztonsági logika további előnyöket is tartogat, úgy mint a biztonsági funkciók gyors végrehajtása vagy az összességében költséghatékonyabb biztonsági architektúra, mivel nincs szükség központi biztonsági vezérlésre vagy F-CPU-ra.

A helyi vezérlők ellenőrzés, dokumentáció vagy vizualizáció céljából tudnak kommunikálni fölérendelt vezérléssel vagy HMI-vel. A megfelelő vezérlési megoldás megválasztása a gép típusától és méreteitől függ. A túlméretezett vezérlési megoldások így elkerülhetők. A felhasználóra háruló munka minimálisra csökken, miközben a gép hatékonysága növekszik. Mivel a helyi logikai modul előzetesen feldolgozza az adatokat, elég csak a fontos folyamatinformációkat továbbítani a magasabb szintű vezérlőknek. 

Az intelligencia áthelyezése a terepre

Az intelligencia terepre költözését szoftveroldalon a mérnökségnek kell leképezni. A gépmodulok önálló rendszerként működve feldolgozzák a szomszédos modulokról érkező bemeneteket és ennek alapján határozzák meg a műveleteiket. A modul összetettségétől függően ez megvalósítható logikai funkciókkal rendelkező I/O-eszközökkel vagy terepi PLC-kel.
Csak a szomszédos modul számára szükséges információ megy át a két gépmodul közötti interfészen.

a triangular graphic of the automation pyramid in five layers; center: the triangular graphic with machine functions as icons; right: machine functions are freely connected to each other

A decentralizált intelligencia megbontja a hagyományos automatizálási piramis merev struktúráit

A szoftveres funkciók áthelyezése számos előnyt nyújthat:

  • A fő kommunikációs csatorna tehermentesül
  • A fő vezérlés tehermentesül – vagy akár teljesen ki is váltható
  • A modulok tesztelhetők üzembehelyezés és összekapcsolás előtt
  • A harmadik féltől származó modulok integrációja könnyebb, mert a fő vezérlésben nincs szükség módosításra
  • Egyszerű gyárbővítés

Minél következetesebb a gépek modularizációja, és minél inkább nincs központosítva az intelligencia, annál jobban meginog az automatizációs piramis merev struktúrája. A hierarchiák áteresztőbbé válnak, különösen az érzékelők/aktuátorok és a bemenetek/kimenetek, illetve a vezérlés szintjén.

Select Country

Turck worldwide

to top