Každý výrobní proces má, nebo aspoň „měl by mít", přesně definované parametry. Ty je potřeba nejdříve nastavit a z nich pak vycházet pokud se rozhodnete nasadit novou výrobní linku. Zde je potřeba upozornit, že problematika stavby výrobní či balicí linky jde výrazně nad rámec tohoto článku.
Po přečtení těchto řádek se linka sama nepostaví, ale věřím, že poskytnuté informace vám její přípravu mohou zjednodušit nebo vás aspoň inspirují pro výběr optimální automatizační techniky.
Když pohony – pak serva
Volba vhodného pohonu podléhá mnoha parametrům a potřebám konkrétní aplikace. Dopravník se rozjíždí, zastavuje, zpomaluje nebo zrychluje přesně dle potřeb výroby. Definování počtu motorů podle os volnosti či délky dopravníku je úplný začátek. Dalším faktorem je četnost spouštění, způsob náběhu či zastavování a rychlost otáčení. Provoz při nízkých otáčkách pod zatížením, častá změna režimu či nutnost využít funkce STO (safety stop) jsou atributy, které mohou hrát roli při výběru vhodného pohonu a určitě právě servomotory jsou pro tento náročný druh provozu vhodnější než jiné typy motorů.
V portfoliu společnosti Panasonic Electric Works (PEW) jsou servomotory různého výkonu, setrvačnosti, krouticího momentu, s brzdou či bez a dalšími volitelnými parametry. Jednofázové i třífázové motory s výkonem do 5 kW nacházejí uplatnění v největším měřítku v dopravnících a manipulátorech, ale také jako pohony automatických dveří, balicích linek, čerpadel, vzduchotechniky či výtahů.
S výběrem optimálního pohonu pomůže SW nástroj MSelect (zdarma na stránkách výrobce), který parametrizací a výběrem z širokého množství předpřipravených aplikací vybere vhodnou kombinaci použitelných motorů. Každý typ motoru je osazen buď absolutním nebo inkrementálním enkodérem a díky 10-pólovému rotoru dosahují motory nízkého točivého momentu, velmi stabilní rychlosti a mimořádně rychlého a přesného polohování (dvaceti bitovému ovládání - 1,04 milionů pulsů na jednu otáčku).
Pokud nasadíte řadu Minas A5 pak získáte servo motory s téměř neomezenými možnostmi nastavení (včetně antivibračních filtrů). Panaterm - SW prostředí pro nastavení pohonu i jejich simulaci je k dispozici zdarma. Alternativní volbou servopohonu je řada LIQI, která nachází uplatnění v projektech s důrazem na poměr ceny a výkonu. Menší variabilita nastavení přináší naopak výrazně jednodušší zprovoznění a většinou platí: „Namontovat a spustit". Motory LIQI jsou vhodné pro 90 % aplikací a nabízejí velmi jednoduchou integraci.
Senzorika detekční i bezpečnostní
Pro získání vstupních informací o vzdálenosti, barvě, pohybu, tlaku, intenzitě statické elektřiny atd. stačí osadit příslušná místa linky správnými senzory. Jsou k dispozici senzory fotoelektrické, indukční, měřicí, senzory měření tlaku, průtoku, úniku kapaliny atd. Ať se jedná o senzory v miniaturním provedení, laserové senzory pro velmi přesné měření vzdálenosti či detekci barvy - všechny mají jedno společné – lze je jednoduše připojit k programovatelným automatům (PLC) Panasonic. Dle způsobu detekce se připojují na digitální nebo analogový vstup a v případě inteligentních senzorů je možné s nimi komunikovat po sériovém rozhranní. Jedná se o komunikaci oboustrannou a tak lze i v průběhu měření měnit v senzoru základní parametry.
Kvalita a přesnost vstupních senzorů ovlivní celé další zpracování. Pokud něco nezměříme nebo změříme nepřesně, chybu se nám nepodaří eliminovat sebelepším následným výpočtem. Příkladem přesného měřicího laserového senzoru je HL-G1 s rozlišením 0,5 mikronů. Svými parametry, LCD displejem, třemi digitálními a dvěma analogovými výstupy (4-20 mA, 0-10 V) je senzor ideální pro přesné průmyslové měření s vysokou mírou opakovatelnosti.
Další skupinou snímačů, která se „dívá" kolem nás jsou bezpečnostní senzory. Nejznámějším příkladem jsou bezpečnostní závory pro ochranu paží, rukou či prstů, používané v rizikových částech výrobní linky průmyslových provozů. Při přerušení světelného paprsku se vydává signál a během několika ms dojde k zastavení stroje. Vzdálenost těchto bezpečnostních opatření musí být správně spočítána mj. s ohledem na setrvačnost stroje. Alternativou k závorám jsou samostatná optická bezpečnostní čidla, která mohou být osazena i do miniaturních prostor nebo jimi lze chránit nestandardní tvary přístupů. Posledním zástupcem této kategorie je laserový bezpečnostní skener u kterého je nasazení prakticky bez limitů. Prostřednictvím obslužného programu lze definovat zóny s dosahem až patnáct metrů.
Řízení na bázi PLC
Nekonečná je diskuze zda pro řízení technologických procesů výroby je lepší použít programovatelné automaty (PLC - Programmable Logic Controller), průmyslová PC nebo speciálně navržený hardware. Každá z voleb má své PRO i své PROTI a dalo by se o tom dlouho diskutovat. Vývoj jde kupředu ve všech oborech lidské činnosti a tak i PLC už dávno nejsou jen logická programovatelná relé. Možnosti PLC stále vzrůstají a stabilita, na rozdíl od PC, zůstává na vysoké úrovni.
Pro volbu vhodného PLC je třeba vycházet nejen z požadované rychlosti, ale s ohledem na další faktory jako je rozšiřitelnost, komunikace a zkušenosti s nasazením příslušné technologie v konkrétním oboru.
Panasonic má v portfoliu několik řad PLC. Od nejmenší řady FP-e až po nejrychlejší PLC řady FP2SH s rychlostí 0,03 μs na instrukci a stovkami vstupů a výstupů. Jako zlatou střední cestu pro demonstraci možností volím řadu FP-X, která je velmi rozšířená hlavně díky svým add-on kazetám, kterými lze základním jednotkám rozšiřovat funkčnost aniž by bylo třeba nového místa na DIN liště či jakékoliv „drátování".
Základní rozšiřující moduly, kterými lze navýšit množství vstupů/výstupů vybíráme podle potřebného množství komunikačních kanálů a typu: relé nebo tranzistor. Specifickou možností řady FP-X jsou tzv. add-on moduly. Jedná se o kazety, která se přes v horní části umístěný konektor připojí k základnímu modulu. To umožní rozšířit funkčnost a použitelnost zařízení aniž zabírají jakékoliv místo (nemluvě o situaci, kdy modifikujete již existující zařízení a rozšířit by nebylo kam). Add-on modulů je široká škála a volba správného typu je otázkou pečlivého výběru. Přesto, že většinu aplikací lze řešit FPX moduly, existuje možnost připojit i moduly jiných řad a tím získat možnost využít např. speciální moduly pro měření teploty či komunikační moduly nabízející přenos dat po široké škále různých protokolů.
Vzdálený dohled i řízení
Programovatelný automat může výrobní linku řídit pouze tak dobře jak je napsán program a jak mu dovolují jeho HW parametry. Teprve rozšiřující moduly dají systému přesné parametry. Přes analogové a digitální vstupy lze „číst" potřebné vstupní veličiny a reléové výstupy pak spínají příslušné akce jako např. spouštění motorů, čerpadel, osvětlení či klimatizace. Aby mohlo zařízení optimálně pracovat bez přítomnosti obsluhy, je přes RS232 připojen web server a modem, který umožní on-line systém sledovat a řídit nebo dokonce programovat vzdáleně. Díky multifunkční jednotce FP Web Server je možné vzdáleně přistupovat k PLC Panasonic s možností obousměrné výměny informací, zasílat data e-mailem nebo po FTP a v neposlední řadě zobrazovat data na webových stránkách.
Web Server má vlastní rozšiřující jednotku, která uchovává až 32 GB dat na SDHC a zasílá uložená data centrálnímu nadřízenému systému. S PLC lze komunikovat přes USB nebo sériové rozhranní RS485. Tímto řešením je zajištěno, že veškerá naměřená data jsou stále bezpečně uložena a přenos dat může být kdykoliv bez rizika ztráty přerušen (výpadek spojení, reset nadřízeného systému apod.). Přistupovat k Web serveru lze standardním PC nebo chytrým telefonem či tabletem a tak mohou pro vás být procesní data k dispozici kdykoliv a kdekoliv na světě.
Celé řešení je postaveno na zařízení Panasonic což garantuje funkčnost a dobrou komunikaci všech komponent. Do portfolia patří i zde nezmíněné technologie jako např. laserové popisování, odstraňování nechtěného statického náboje, inteligentní měření spotřeby elektrické energie a mnoho dalších. V případě potřeby vám podporu poskytnou odborníci společnosti Panasonic nebo lze zmíněné technologie integrovat na klíč.
Více informací naleznete na: http://www.panasonic-electric-works.cz
