W przemyśle spodziewane są znaczne zmiany na wszystkich poziomach automatyzacji, tj. od czujników po systemy do obsługi/monitorowania, konserwacji, serwisowania i zarządzania aktywami. NAMUR oraz Niemieckie Stowarzyszenie Producentów Urządzeń Elektrycznych i Elektronicznych powołały ściśle ze sobą współpracujące zespoły robocze, które mają opracować wstępne metody projektowania bardziej elastycznych zakładów produkcyjnych. Duże zaangażowanie użytkowników i producentów zapewni realizację wymagań użytkowników dopasowaną do potrzeb rynku. Celem jest wykorzystanie poszczególnych modułów do budowy takich zakładów produkcyjnych, które z jednej strony będą autonomicznie sterować pracą tych modułów, z drugiej zaś zapewnią systemy wyższego poziomu w procesie inżynierii. Korzyści, jakie można w ten sposób osiągnąć, to m.in. uproszczenie projektowania, niższe koszty inwestycji w moduły dzięki standaryzacji, przy równoczesnych korzyściach ekonomicznych wynikających ze skali inwestycji, a także większa elastyczność przy zmieniających się wymaganiach produkcyjnych dzięki możliwości wymiany modułów.

Działanie tego typu zakładów produkcyjnych pozwoli także na wykorzystanie nowych modeli biznesowych. Na przykład producent danego modułu będzie mógł obsługiwać konserwację, serwis i monitorowanie zakładu produkcyjnego przy pomocy nowoczesnych technologii informatycznych i rozwiązań w chmurze, a tym samym zaoferować użytkownikowi korzyści dla produkcji.

Brama Internet of Things do analizy danych w aplikacjach w chmurze

Na targach Hannover Messe 2017 zaprezentowane zostało pierwsze gotowe rozwiązanie dla paneli i komponentów internetu rzeczy (IoT) – brama IoT, którą przygotowała firma Festo. Łączy ona takie elementy i moduły jak Festo Motion Terminal, moduł efektywności energetycznej MSE6-E2M, zdecentralizowane sterowniki, zdalne We/Wy oraz systemy manipulacyjne z Festo Cloud – za pośrednictwem interfejsów OPC UA. Chmura umożliwia przygotowywanie i monitorowanie danych, zarówno danych procesu, jak i danych diagnostycznych, przesyłanych przez zdecentralizowany system automatyzacji w module. Mogą one być wykorzystane do analizy trendów lub porównania ich z historycznymi danymi produkcji.

Systemy wczesnego ostrzegania, a także automatyczne powiadomienia w przypadku odchyleń od trendu mogą być pomocne w zapobieganiu przestojom modułów spowodowanych awarią, a także w planowaniu wszystkich niezbędnych prac konserwacyjnych w ramach okresów serwisowych. Pozwala to uniknąć przestojów i zwiększa możliwości produkcyjne.

Interfejs bramy IoT łączy chmurę ze sterownikiem i zapewnia przekazywanie odpowiednich informacji we właściwym formacie i w odpowiednim czasie. Brama udostępnia też wstępnie skonfigurowane panele dla każdego komponentu Festo – z opcjami umożliwiającymi dostosowanie do własnych potrzeb. Panel jest wyświetlany w przeglądarce internetowej i pokazuje diagramy oraz wskaźniki sygnalizacji świetlnej. Przejrzystość interfejsu zapewniają specjalne widżety, tj. elementy interfejsu użytkownika, oraz diagramy do monitorowania energii, konserwacji prognozowanej, a także dane dotyczące produktywności procesu i ogólnego wzrostu wydajności sprzętu.

Rozwiązanie monitorowania stanu poprawia diagnostykę usterek i ich identyfikację, zapewnia przejrzystość w zakresie zużycia energii, dostarcza przejrzyste informacje w formie wykresów i udostępnia dane historyczne. Dzięki temu producenci modułów mogą łatwo monitorować ich stan na całym świecie. Ponadto mogą wykorzystać tę wiedzę do analizy, usprawnienia i optymalizacji modułów lub przebiegu produkcji w różnych warunkach, np. w bardzo szerokim zakresie temperatur otoczenia.

Nowe podejście do automatyzacji pneumatyki

Cyfryzacja umożliwia prostsze, bardziej wszechstronne i elastyczne działanie sprawdzonych i prostych w sterowaniu technologii. Przykładem tego, jak poprzez cyfryzację można zrewolucjonizować istniejące techniki automatyzacji, jest Festo Motion Terminal. Zapewnia on ścisły rozdział między platformą sprzętową i funkcjami, co daje wiele korzyści w automatyzacji we wszystkich fazach cyklu życia zakładów produkcyjnych. Podobnie jak w przypadku smartfona poszczególne funkcje można realizować na tej samej platformie sprzętowej, instalując aplikacje ruchu (np. planowanie sprzętu jest całkowicie niezależne od rzeczywistego zadania automatyzacji). Wszystkie funkcje mogą być realizowane na jednej platformie sprzętowej, co pozwala zredukować zapasy części zamiennych. Niesie to szereg korzyści finansowych, np.: większą efektywność energetyczną, łatwiejsze projektowanie, obsługę i konserwację, krótszy czas wprowadzania na rynek, niższe koszty konserwacji czy funkcje automatycznej adaptacji do działania zakładu produkcyjnego.

Motion Terminal pozwala na wykorzystanie różnych poziomów ciśnienia do otwierania i zamykania zaworów procesowych, co może znacznie zmniejszyć zużycie sprężonego powietrza, gdyż dla jednego z dwóch skoków roboczych wymagana jest znacznie mniejsza siła lub moment obrotowy. Ponadto można dowolnie parametryzować liczbę operacji przełączania, po której zostanie włączona funkcja diagnostyczna. Wykrywa ona ewentualne przecieki w obrębie danego napędu i wysyła komunikat o koniecznej konserwacji bądź odcina daną część zakładu produkcyjnego.

Zintegrowany interfejs umożliwia łatwe wprowadzanie zmian związanych z produkcją i modyfikację poszczególnych parametrów w Motion Terminal, także przez system zarządzania wyższego poziomu.

Kolejne ciekawe rozwiązanie to opcja samodzielnego dostosowania wymaganego czasu otwarcia i zamknięcia zaworu procesowego. Po ustawieniu parametrów dławienie powietrza na wylocie jest automatycznie regulowane podczas procesu uczenia w celu ustalenia wymaganego czasu. W czasie pracy zakładu produkcyjnego prowadzony jest monitoring, aby zapewnić uzyskanie ustalonych czasów, np. dławienie powietrza jest regulowane w taki sposób, by utrzymywane były pierwotnie ustawione wartości niezależnie od wpływu czynników zewnętrznych. Odbywa się to w sposób zdecentralizowany i automatyczny, tj. bezpośrednio na poziomie urządzenia oraz bez interwencji personelu.

Potencjał dodatkowych korzyści

Podane przykłady pokazują, jak cyfryzacja wykorzystywanej już techniki automatyzacji może otworzyć nowy rozdział i umożliwić osiąganie dodatkowych wartości we wszystkich fazach cyklu życia zakładu produkcyjnego. Korzyści obejmują zwiększenie efektywności energetycznej działania, redukcję kosztów operacyjnych i projektowania, standaryzację sprzętu oraz funkcje automatycznej adaptacji na poziomie urządzenia. Wykorzystanie aplikacji zapewnia większą elastyczność produkcji, a integracja komunikatów diagnostycznych z użyciem rozwiązań opartych na chmurze pozwala producentom maszyn na monitorowanie rozwiązań modułowych na całym świecie i uzyskiwanie cennych informacji do dalszego rozwoju.

Źródło: Festo