Elementy kontrolne i komunikacyjne odgrywają coraz bardziej kluczową rolę w inteligentnej produkcji. Digitalizacja umożliwia lepsze sterowanie i obsługę maszyn przy użyciu grafiki o wysokiej rozdzielczości, sterowania za pomocą gestów i mobilnych urządzeń z ekranami. Chcąc stworzyć inteligentną fabrykę przyszłości, należy skupić się na rozwoju Przemysłu 4.0.
Dzięki inteligentnej produkcji inżynierowie i konstruktorzy mogą udostępniać sobie nawzajem dane w czasie rzeczywistym. A co najważniejsze, mogą planować, wdrażać i projektować panele rozdzielcze i obudowy przemysłowe.
Jak Przemysł 4.0 zmienia produkcję?
Przemysł 4.0 wprowadza znaczne usprawnienia w wielu dziedzinach. Począwszy od pozyskiwania materiałów, przez projektowanie produktów i inżynierię, po zarządzanie łańcuchem dostaw i dostawy. Przedsiębiorstwa mogą ograniczyć nieoczekiwane przestoje i znacznie zwiększyć produktywność dzięki pracy zależnej od obciążenia roboczego, zintegrowanej diagnostyce i monitorowaniu oraz intuicyjnemu sterowaniu.
The end-to-end production line process has changed because of industry 4.0. This allow for removing manual interventions and improving streamlining panels wiring and enclosures construction. Now there are SmartWire-DT solutions, the foundation for industry 4.0. The SmartWire-DT eliminates the need for PLC inputs and outputs, allowing for more space in the control panel.
W firmie Eaton wkroczyliśmy w cyfrowy świat i znaleźliśmy w nim swoje miejsce, aby świeżym okiem spojrzeć na innowacje. Wykorzystujemy technologię do poprawy doświadczeń naszych klientów i inspirujemy naszych pracowników za pomocą cyfrowych narzędzi do zwiększania wydajności. W pełni wykorzystujemy Przemysł 4.0, wdrażając sztuczną inteligencję i zaawansowane maszyny w naszych fabrykach oraz opracowując technologie, które pomogą naszym klientom zrobić to samo. Ponadto dostarczamy informacji niezbędnych do podejmowania lepszych decyzji dzięki większej liczbie produktów i usług z wbudowaną funkcją Internetu rzeczy (IoT).
Eaton
Wybór odpowiedniej szafy sterowniczej
Szafy kontrolne to popularne rozwiązanie do instalacji wszystkich nowych komponentów i systemów automatyki. Żadna instalacja maszyn przemysłowych nie byłaby kompletna bez szafy sterowniczej. Dotychczas proces projektowania i konstruowania szaf przemysłowych lub rozdzielczych był skomplikowany, czasochłonny i wykonywany ręcznie, z licznymi wąskimi gardłami w zakresie współpracy, komunikacji i widoczności procesów. Cyfryzacja i automatyzacja znacznie ułatwiły ten proces.
Automatyzacja i wizualizacja
Przyszłością technologii są cyfryzacja i komunikacja. Dzięki technologii multi-touch, mobilnym urządzeniom z ekranami i interfejsom HMI, cała wizualizacja może być zrealizowana szybko i łatwo dzięki grafice o wysokiej rozdzielczości i sterowaniu za pomocą gestów. Skupienie się na automatyzacji, unowocześnianiu sprzętu, poprawie przejrzystości i produktywności jest niezwykle istotne.
Oprogramowanie do automatyzacji produkcji i interfejs człowiek-maszyna (HMI) okazały się na przykład niezwykle ważne w kompleksowej optymalizacji procesu produkcyjnego. Precyzyjna obróbka i frezowanie obudów szaf sterowniczych i paneli na podstawie cyfrowych schematów i wizualizacji pozwala uniknąć wielu czasochłonnych, ręcznych czynności i umożliwia wykonywanie bardziej skomplikowanych cięć i konstrukcji.
Konserwacja predykcyjna urządzeń i systemów monitoringu to jedna z głównych korzyści, z jakich mogą skorzystać fabryki. Dzięki możliwości połączenia tego, co fizyczne z tym, co cyfrowe, inżynierowie i pracownicy mogą zbierać dane i optymalizować zużycie energii.
HMI a HMI + PLC
Pomiędzy HMI a HMI + PLC nie ma istotnych różnic. HMI to systemy, które współpracują z PLC (ang. programmable logic control). Sterownik PLC jest stosowany w większości nowoczesnych systemów sterowania do regulacji silników, pomp, zaworów i innych urządzeń procesowych. Użytkownicy procesów wchodzą w interakcję z systemem sterowania PLC za pośrednictwem komputerowych urządzeń HMI. Podczas projektowania szaf, możliwość zastosowania kombinacji HMI+PLC oferuje większą elastyczność.
Zarówno HMI, jak i HMI PLC charakteryzują się wyjątkową wydajnością graficzną i umożliwiają integrację multimediów, takich jak pliki PDF, wideo i materiały internetowe. Niektóre sterowniki HMI PLC są równie łatwe w obsłudze, jak smartfony. Podobnie jak podstawowe panele sterowania HMI, urządzenia te umożliwiają prezentację niezwykle responsywnych, nowoczesnych interfejsów użytkownika oraz integrację elementów multimedialnych, takich jak wideo, PDF i treści internetowe w wizualizacjach. Jest to możliwe dzięki połączeniu wysokiej wydajności z zaawansowanymi jednostkami przetwarzania grafiki.
Urządzenia z linii HMI i HMI PLC są wykorzystywane w różnych sektorach. Szczególnie dobrze nadają się jednak, jak podkreśla firma Eaton, do następujących zastosowań:
- produkcja przemysłowa;
- inżynieria systemów;
- inżynieria mechaniczna;
- odnawialne źródła energii;
- niebezpieczne zastosowania w przemyśle przetwórczym;
- przemysł morski.
Polecane produkty
Panele dotykowe HMI serii XV, EATON
Seria paneli dotykowych HMI zapewnia płynną pracę dzięki licznym połączeniom komunikacyjnym wykorzystującym protokoły Ethernet, CANopen, Profibus i protokoły szeregowe. Połączenie wysokiej rozdzielczości i dotyku na podczerwień z inteligentną konstrukcją panelu przedniego, wykonanego z odpornego laminowanego szkła bezpiecznego, zapewnia solidną ochronę i łatwą obsługę.
Moduły CPU sterowników PLC serii XC, EATON
Kompaktowe, wysokowydajne i inteligentne modułowe jednostki centralne PLC serii XC, w tym najnowsze sterowniki PLC EASY4, umożliwiają realizację szerokiego zakresu funkcji. Urządzenia mogą być rozszerzane o komponenty systemu we/wy serii XN300. Innowacyjne systemy PLC I/O firmy EATON umożliwiają wdrażanie indywidualnych rozwiązań idealnych do budowy paneli automatyki w środowiskach, w których kompaktowa konstrukcja jest zaletą. Dzięki interfejsowi Ethernet umożliwiającemu dostęp do różnych sieci można łatwo zaprojektować konfigurację systemu Przemysłu 4.0.
Moduły rozszerzeń sterowników PLC serii XN300/XN322, EATON
Moduły CPU PLC to kompaktowe i modułowe systemy z szeroką gamą funkcji i wariantów w panelach sterowania o dużej gęstości kanałów. Moduły we/wy zapewniają praktyczne połączenia pozwalające na redukcję kosztów i optymalne rozwiązania systemowe na najmniejszej możliwej przestrzeni. Są uzupełnieniem serii HMI/PLC, tworząc rozwiązanie systemowe IIoT dla najbardziej złożonych aplikacji.
Sterowanie i sygnalizacja
Aby panele sterowania działały prawidłowo, muszą składać się z określonych części, takich jak obwody zasilania lub obwody sterujące, które dostarczają sygnały i dopełniają inne urządzenia wejściowe. Te istotne elementy są produkowane do perfekcji. Zgodnie z NEC, maksymalna granica potencjału obwodów wynosi 100 VA. Ze względu na maksymalny limit 100 VA, źródła zasilania klasy 2 mają zazwyczaj niższą obciążalność prądową niż źródła nienależące do klasy 2.
Design odgrywa istotną rolę w sterowaniu i sygnalizacji. Właśnie dlatego kompaktowe rozwiązania RMQ są stylowe, solidne i praktyczne. Eaton jest doskonałym przykładem marki, która słucha swoich konsumentów. W odpowiedzi na oczekiwania klientów marka zaprojektowała smukłe i zgrabne konstrukcje.
Pod względem standardów przemysłowych, kompaktowe rozwiązania RMQ są idealne do zastosowań wymagających ochrony przed brudem lub płynami. Są to urządzenia o wysokim stopniu bezpieczeństwa zarówno z przodu (IP69K), jak i z tyłu (IP65). Mogą być instalowane bezpośrednio w urządzeniach do obróbki drewna i centrach obróbczych bez konieczności stosowania dodatkowych obudów.
Przełączniki przyciskowe
Głównym zastosowaniem strugarek czterostronnych jest zabezpieczenie i zamocowanie narzędzi do wzdłużnej obróbki belek i listew z twardego drewna. Takie systemy mocowania pozwalają użytkownikom na szybką wymianę narzędzi, a podświetlany przycisk umożliwia sterowanie, blokowanie i zwalnianie właściwych wrzecion.
Przycisk powinien być umieszczony bezpośrednio w obrębie maszyny, co wymaga stopnia ochrony co najmniej IP54 z tyłu, aby chronić go przed kurzem. Pewne elementy z gamy rozwiązań kompaktowych RMQ (o stopniu ochrony IP65) mogą być instalowane niemal wszędzie. Jak zapewnia Eaton, „klient może zdecydować, w którym miejscu chce umieścić przycisk”.
W nowoczesnym środowisku cyfrowym, gdzie panele dotykowe są już normą, bardzo ważną rolę odgrywają połączone ze sobą wskaźniki i przyciski, wykorzystywane do zbierania danych i informacji diagnostycznych. Należy też pamiętać, że muszą one być łatwe do podłączenia do sieci IT.
Wieże sygnalizacyjne serii SL4/SL7, EATON
Jasne, głośne i wytrzymałe wieże sygnalizacyjne SL7 i SL4 pozwalają na monitorowanie i sygnalizowanie stanów roboczych maszyn i systemów. Dzięki zastosowaniu wysokowydajnych diod LED i wydajnych modułów akustycznych wieże sygnalizacyjne niezawodnie sygnalizują sytuacje robocze nawet w warunkach słabego oświetlenia. Dzięki ich wysokiemu stopniowi szczelności (IP66), stanowią idealne rozwiązanie dla wymagających środowisk lub zastosowań zewnętrznych.
Standardy bezpieczeństwa
Bezpieczeństwo konstrukcji paneli sterowania maszyn wymaga spełnienia wielu kryteriów. Inwestując w różnorodne, bezpieczne i niezawodne rozwiązania w zakresie dystrybucji energii elektrycznej niskiego napięcia, można je zapewnić. Wyłączniki i szyny, jak również tablice rozdzielcze, rozdzielnice i obudowy muszą być prawidłowo zainstalowane. Przed zainstalowaniem rozdzielni konieczne jest na przykład wykonanie obliczeń cieplnych i sporządzenie bilansu cieplnego.
Oprócz tego istnieją ograniczenia dotyczące instalacji urządzeń elektrycznych. Producent musi zapewnić, że panel sterowania jest bezpieczny na tyle, jak tylko to możliwe. Oznacza to, że należy zastosować się do najnowszych norm w celu zapewnienia bezpieczeństwa funkcjonalnego, a zasady projektowania oparte na znormalizowanych obwodach znacznie ułatwiają instalację.
Od 2016 roku normą obowiązującą jest IEC 60204-1. Norma ta znajduje się w odpowiednich dyrektywach obowiązujących na rynku europejskim. Jeśli podczas analizy ryzyka wystąpią dodatkowe zagrożenia, które zdaniem producenta nie zostały uwzględnione w normie IEC 60204-1, jako wytyczne projektowe można zastosować normę IEC 61439-1/-2 oraz, jeśli to konieczne, inne normy.
Standardy komunikacji
Aby zapewnić odpowiednie warunki łączności, konieczne jest dostosowanie się do odpowiednich standardów komunikacyjnych, takich jak OPC UA, protokół wyboru dla cloud computing i komunikacji między maszynami. Standard OPC UA może być obsługiwany przez urządzenia HMI PLC i podłączone w dogodny sposób maszyny. W połączeniu z oprogramowaniem do wizualizacji odpowiednie jednostki są jedynie używane jako urządzenia HMI (na przykład GALILEO firmy Eaton).
Rozmiar
Częstym problemem, z którym spotykają się projektanci systemów automatyki, jest wielkość obudowy panelu sterowania. Wybierając panel zewnętrzny, należy sprecyzować wymiary obudowy pod względem długości i szerokości. Ponadto dobrze jest znać wielkość systemów wentylacyjnych i otworów kablowych. Obudowy różnią się od siebie pod względem rozmiarów, a każdy z nich ma duże znaczenie. Eaton oferuje urządzenia o różnej konstrukcji i wielkości (do 15 cali długości).
Zrównoważone panele sterowania
Przemysł 4.0 jest napędzany przez ekosystem. Istotną kwestią jest poszukiwanie odpowiednich materiałów, takich jak najnowocześniejsze materiały polimerowe czy kompozyty. Dzięki takim rozwiązaniom firmy mogą poprawić wydajność, trwałość i możliwość recyklingu produktów. Ogromny wzrost liczby połączonych urządzeń i czujników oraz generowane przez nie dane pomagają w ochronie środowiska. Nowoczesne urządzenia pozwalają na oszczędność zasobów, zapewniają niezawodny dostęp do energii oraz umożliwiają tworzenie bezpieczniejszych środowisk życia i pracy.
Zastosowanie technologii Przemysłu 4.0 odgrywa ogromną rolę w obniżaniu zużycia energii i emisji zanieczyszczeń. Bez zbędnego ciężaru, lżejsze materiały wymagają mniej energii do ich transportu.
Eaton, ‘Building and operating the factories of tomorrow’
Przedsiębiorstwa mogą korzystać z technologii wytwarzania przyrostowego, technologii lekkich materiałów i mogą zmniejszyć ilość odpadów i złomu, stosując tylko niezbędne materiały. W ten sposób mogą mieć pozytywny wpływ na środowisko.
Źródło:
