Piețe în creștere, presiune și oportunități
Roboții industriali în miniatură, inclusiv unitățile SCARA de dimensiuni desktop și roboții colaborativi care pot funcționa în siguranță alături de oameni fac automatizarea avansată practicabilă pentru o gamă mai largă de aplicații decât oricând, dar și accesibilă pentru întreprinderile mai mici. Instrumentele grafice de programare ușor de utilizat sunt și ele atractive, oferind proprietarilor control și flexibilitate fără a necesita investiții masive în abilități sau formare specializată.
Piața roboticii industriale indică o creștere de două cifre și ar putea depăși 40 de miliarde de dolari până în 2025. Odată cu lansarea oportunităților comerciale pentru drone, puterea de cumpărare va pune presiune pe furnizorii de roboți să producă mai multe unități, să reducă costurile de deținere în proprietate și să introducă noi caracteristici și funcții mai rapid.
Pentru a satisface aceste cerințe, producătorii de roboți trebuie să își mărească propria productivitate, ceea ce necesită creșteri de eficiență, cum ar fi reducerea timpului pentru construirea și testarea fiecărei unități. Printre acestea, modificările de proiectare pentru a reduce la minimum numărul de piese individuale și pentru a asigura o asamblare mai ușoară pot accelera fabricarea și pot ușura logistica de producție, oferind și avantaje în domeniu, precum un timp de punere în funcțiune redus, întreținerea mai ușoară și fiabilitatea mai mare.
O abordare sistematică a cablării ar putea ajuta la realizarea acestor câștiguri prin minimizarea timpului de instalare a conexiunilor de alimentare, semnal și intrare/ieșire la nivelul mașinii. Pentru drone, un sistem de conectori poate ajuta la scăderea greutății corpului aeronavei prin furnizarea de componente, cum ar fi unitățile de distribuție, care minimizează numărul de cabluri și lungimile cablurilor.
Provocări referitoare la cablare în automatizările industriale
Figura 1: 885031K03M020MicroChange M12 Chordset. (Sursă: Molex)
Cablarea poate fi o provocare pentru automatizările de orice tip, indiferent dacă este vorba de robotică sau nu. O mașină complexă sau o linie de asamblare poate include sute de intrări/ieșiri sau chiar mai multe, fiecare având nevoie de o conexiune fiabilă și sigură la un panou de alimentare sau la un panou de control. Cablarea tradițională implică extrem de multă manoperă, deoarece include înlăturarea izolației la capete, lipirea și posibil sertizarea unui număr mare de contacte punct-la-punct.
După ce toate conexiunile sunt cablate și testate, demontarea pentru expediere este ulterior urmată de reasamblarea in situ. Adesea, această punere în funcțiune trebuie gestionată prin trimiterea de personal valoros și instruit la locația clientului, ceea ce majorează cheltuielile generale ale furnizorului. În plus, fiecare cablare și de-cablare prezintă riscul instalării incorecte sau al deteriorării conexiunilor. Remedierea erorilor adaugă timp și cheltuieli în procesul de punere în funcțiune. Mai rău, dacă problemele nu sunt descoperite înainte de pornirea mașinii, costurile de remediere pot fi chiar mai mari. Ulterior, pe tot parcursul ciclului de viață al mașinii, întreținerea de rutină și depanarea de urgență într-o instalație cu mai multe motoare și unități ar putea necesita deconectarea și reconectarea a sute de puncte de contact pentru a soluționa o problemă.
Profitând de un sistem de conectori modulari, se poate simplifica asamblarea și întreținerea mașinii, oferind avantaje precum timp de asamblare redus, timp de punere în funcțiune mai scurt și acces mai ușor pentru întreținere și depanare. Tehnicienii pot deconecta rapid mașinile folosind ansambluri modulare cu configurații personalizate și se pot conecta direct la echipamente de testare portabile. În plus, stabilitatea și performanțele generale ale mașinii și ale numeroaselor sale conexiuni pot fi mărite, iar clienții pot beneficia de o productivitate mai mare datorită fiabilității sporite și a timpilor de nefuncționare minimi. Mai mult, un sistem de conectori modulari oferă flexibilitate și scalabilitate pentru a modifica sau extinde rapid mașinile și liniile de producție.
Asigurând o conectivitate convenabilă, eficientă și, în unele cazuri, cu greutate redusă, sistemele de conectori trebuie să îndeplinească criterii suplimentare, cum ar fi cerințele speciale din industria alimentară și a băuturilor, care necesită compatibilitate cu substanțele chimice de curățare și capacitatea de a rezista la procedurile stricte de spălare. Alte caracteristici valoroase pot include suport pentru PROFINET Fast Startup (FSU) și Ethernet/IO QuickConnect în rețelele Ethernet industriale.
Eficiențe ale sistemului de interconectare
Sistemele de interconectare Brad de la Molex sunt deja utilizate în întreaga lume a automatizărilor industriale. Designul lor modular asigură flexibilitate și ușurință în utilizare și permite asamblarea și demontarea sigură fără scule speciale. Conectorii îndeplinesc cerințele standardelor industriale aplicabile, cum ar fi specificațiile NFPA 79 și IEC și rezistă condițiilor de mediu dure din fabrici și din mediul exterior.
Seria Brad M23 oferă conectivitate rapidă și modulară pentru controlul motorului și distribuția puterii în sisteme robotizate sincronizate. Sistemul conține conectori și prize care se pot atașa pe teren pentru aplicații de semnal și putere în configurații cu 6 poli până la 19 poli pentru aplicații de montare frontală și în spate. Sistemul de conectori de alimentare Brad oferă un sistem de „cablare soft” conceput pentru a satisface nevoile aplicațiilor robotizate și include conectori de alimentare modulari M23 capabili să gestioneze până la 28A.
Familia Brad include și conectori în popularul format filetat M12, inclusiv prize de uz industrial, care oferă o conexiune etanșă cu ecranare superioară EMI/RFI și rezistență remarcabilă la vibrații și conectori Brad Hybrid care combină conexiunile de alimentare și date pentru a economisi spațiu și a reduce timpul de instalare.
Figura 2: Seturile de cabluri Brad M12 și caseta de siguranță robustă MPIS facilitează cablarea în medii de fabrică în care există cerințe severe. (Sursă: Molex)
Pe de altă parte, în timp ce cuplajele filetate asigură o interconectare sigură și fiabilă, cuplarea și decuplarea în timpul producției sau întreținerii pot fi consumatoare de timp și dificile din punct de vedere fizic atunci când conectorul este amplasat într-un loc unde accesul nu este ușor. Sistemul Brad Ultra-Lock compatibil M12 (figura 1) oferă ușurința unui conector push-pull pentru conectarea ușoară, sigură și fiabilă a senzorilor, actuatoarelor și a altor dispozitive de control.
După instalare, automatizările industriale, inclusiv sistemele robotizate, pot fi supuse unor proceduri de spălare intensivă, uneori cu adăugarea de agenți de curățare duri sau corozivi. Automatizările în industria alimentară și a băuturilor sunt un prim exemplu, în timp ce roboții mobili, cum ar fi dronele și vehiculele autonome, pot implica o curățare frecventă sub presiune înainte de repunerea în funcțiune. O etanșare radială integrată proiectată în componentele Brad Ultra-Lock asigură o protecție foarte mare împotriva penetrării pentru conectori, seturi de cabluri și cutii de distribuție (figura 2). Unitățile sunt conforme cu IP69K, care specifică expunerea la un jet de apă de înaltă presiune de până la 100 bari la 80°C ±5°C. De asemenea, în conformitate cu cerințele industriei alimentare și a băuturilor, acești conectori nu au caneluri filetate, ca la conectorii convenționali cu cablu M12 și prezintă cuplaje din oțel inoxidabil cu suprafață netedă, care au o largă compatibilitate cu substanțele chimice de curățare.
În situațiile în care spațiul este limitat sau greutatea totală trebuie redusă la minimum, ca în cazul mașinilor de mici dimensiuni sau dronelor, o soluție de distribuție compatibilă cu M12 reduce distanțele de cablare unice și dimensiunile cablurilor până la panoul central și economisește timpul de instalare. Sistemul de interconectare multi-port Brad (MPIS) concentrează semnalele de la senzor/actuator într-un singur cablu până la panoul central, pentru o mai bună infrastructură mecanică de cablare pe mașină. Există opțiuni flexibile pentru terminația cablului, inclusiv conectorul M16/M23, blocuri terminale cu șurub cu conectare în teren sau montare directă. În plus, puterea de diagnosticare încorporată și LED-urile senzorilor ajută la detectarea rapidă a stării și defecțiunilor direct pe dispozitiv.
Compatibilitate pentru schimbarea automată a sculelor
Pentru mașini de dimensiuni mai mari sau cu un număr mai mare de IO, modulele active în rețea Brad HarshIO pot ajuta la concentrarea cablurilor și sunt compatibile cu sistemul M12 Ultra-Lock. Gama include module compacte care au o lățime de doar 30 mm.
Compatibile cu toate conexiunile și protocoalele PLC din rețelele de comunicații industriale importante, inclusiv PROFIBUS-DP, DeviceNet, CANopen, Modbus TCP, EtherNet/IP și PROFINET IO, aceste module care pot fi montate pe mașini sunt compatibile cu sistemele PROFINET FSU și Ethernet/IP QuickConnect. Acest lucru le face ideale pentru utilizarea în roboți cu schimbare automată a sculelor, care sunt implementați în aplicații de asamblare de mare viteză.
FSU și QuickConnect răspund cerințelor industriei auto, care a impus stabilirea comunicațiilor de date mai rapid decât permit protocoalele Ethernet industriale convenționale, de fiecare dată când se schimbă o unealtă. Ambele sisteme introduc o conexiune cablată suplimentară, dedicată, pentru a semnaliza controlerului principal imediat ce noua unealtă este conectată. Prin integrarea caracteristicilor necesare pentru compatibilitate cu QuickConnect sau FSU, modulele Brad HarshIO simplifică utilizarea Ethernet-ului industrial în cazul roboților cu schimbare automată a uneltelor.
Constructorii de mașini care caută conectivitate fieldbus rentabilă, de înaltă densitate, înaltă performanță și perfect integrată în medii ostile pot îndeplini cerințele de sistem folosind modulele master Brad IO-Link pe EtherNet/IP și PROFINET combinate cu hub-uri digitale IO-Link. Modulele sunt compatibile cu standardul de comunicații IO-Link pentru a extinde conexiunea digitală până la nivelul senzorilor și al actuatorilor. Capabilitățile modulelor sunt îmbunătățite atunci când sunt utilizate în combinație cu hub-uri IO digitale Brad IO-Link și cu adaptoare analogice. Concentrând informațiile despre mașină într-un singur nod funcțional de rețea, soluția Brad IO-Link este ideală pentru linii transportoare, aplicații de robotică, stații de umplere, etichetare, paletizare și capete de brațe robotice.
Concluzie
Oportunitatea pieței și presiunea comercială sunt două fețe ale aceleiași monede. Pentru a profita de oportunitățile unei piețe în plină expansiune pentru automatizarea robotizată avansată, furnizorii trebuie să răspundă presiunilor comerciale care solicită costuri unitare și cheltuieli de întreținere mai mici, combinate cu asigurări de fiabilitate și performanță ridicate.
Soluțiile modulare de alimentare și conectivitate create pentru punerea în funcțiune rapidă a mașinilor complexe și a sistemelor robotizate joacă un rol esențial în atingerea acestor obiective. Pe lângă reducerea forței de muncă pe linia de producție, timpul de punere în funcțiune electrică a mașinilor industriale și a sistemelor de automatizare poate fi redus cu până la 80%, iar costul total instalat poate fi cu până la 50% mai mic. În același timp, reducerea dimensiunilor și a greutății poate oferi avantaje importante pentru roboții mobili, precum dronele și vehiculele autonome. Mai mult, generațiile viitoare de roboți compacți și agili ar putea extinde beneficiile automatizării avansate la o bază de clienți și mai largă, inclusiv la companiile care își desfășoară activitatea în locații mici și cu limitări de spațiu.
Autor:
Mark Patrick
Mouser Electronics
Authorised Distributor
www.mouser.com
Urmărește-ne pe Twitter