Industrie 4.0 promite o schimbare radicală în ceea ce privește eficiența producției industriale și a automatizării. Pe lângă faptul că oferă o mai mare flexibilitate, evenimente precum pandemia COVID-19 au atras atenția asupra abilității unei organizații de a se adapta și de a satisface cererea cu o forță de muncă aflată la distanță. Prin adoptarea automatizării fabricilor, întreprinderile de toate dimensiunile pot merge dincolo de simpla îmbunătățire a producției și a eficienței operaționale pentru a crea un mediu de lucru mai sigur, contribuind în același timp la un viitor mai durabil.
Pentru constructorii de dulapuri de comandă și integratorii de sisteme, provocarea constă în modul în care să integreze noile tehnologii IIoT (Industrial Internet of Things) în abordările existente sigure, fiabile și rentabile. Acest articol analizează trei modalități prin care constructorii de dulapuri de comandă pot integra Industrie 4.0 în instalațiile de producție.
Alegeți automate programabile (PCL) compatibile cu Ethernet pentru o rețea pregătită pentru IIoT
Tehnologia de rețea joacă un rol central în dezvoltarea sistemelor care funcționează într-un cadru Industrie 4.0, deoarece oferă mijloacele de implementare a unor servicii precum controlul de la distanță și monitorizarea și gestionarea performanțelor bazate pe cloud. Un nivel de rețea este de mult timp esențial pentru integrarea sistemelor industriale, dar în mod tradițional s-a concentrat pe interacțiunea locală. De exemplu, mai multe controlere logice programabile (PLC) pot utiliza un fieldbus, cum ar fi Modbus sau Profibus, pentru a face schimb de informații pe toată lungimea unei linii de producție. Fieldbus-urile convenționale au o rată de date relativ scăzută și nu acceptă construirea de rețele complexe și conexiuni la cloud. Aceste provocări pot fi depășite cu Ethernet, care oferă viteze mult mai mari și, în mod decisiv, abilitatea de a rula mai multe protocoale pe rețeaua fabricii. Profibus, Modbus și alte magistrale de câmp cu suport TCP/IP pot utiliza aceeași rețea centrală și, în același timp, permit conexiuni la sistemele de back-office și la cloud pentru compatibilitatea cu principiile Industrie 4.0.
Constructorii de panouri de comandă pot selecta PLC-uri și controlere care se pot integra într-un mediu compatibil cu Ethernet, deoarece un număr tot mai mare de PLC-uri sunt acum echipate cu interfețe Ethernet pentru a le oferi acces imediat la aplicațiile Industrie 4.0. Un exemplu este Modicon TM221CE16T de la Schneider Electric: un PLC avansat care oferă conectivitate Modbus TCP prin intermediul conexiunii Ethernet. Pentru a asigura interfața om-mașină pentru operatorii care lucrează în producție, Siemens oferă produse cum ar fi unitatea HMI cu ecran tactil 6AV2123-2GB03-0AX0. Aceasta suportă Profinet și Modbus TCP, printre alte protocoale, pentru a se asigura că poate funcționa cu o gamă largă de PLC-uri.
Adăugați senzori inteligenți: ochii și urechile automatizării industriale
Constructorii de panouri de comandă și integratorii de sisteme pot profita de o nouă generație de senzori care pot fi plasați practic oriunde și nu trebuie să fie conectați direct la terminalele analogice NPN/PNP ale PLC-urilor. Senzorii inteligenți pot utiliza atât tehnologii de rețea fără fir, cât și cu fir, ceea ce face posibilă recepționarea semnalelor de oriunde din interiorul și chiar din afara unei fabrici. În fabricile moderne, senzorii inteligenți pot fi folosiți ca instrumente principale de colectare a datelor în cadrul sistemelor IIoT (Industrial Internet of Things), furnizând inginerilor date în timp real pentru a sprijini monitorizarea stării de funcționare, ceea ce ajută la reducerea timpului de oprire și la prevenirea defecțiunilor costisitoare ale echipamentelor.
Un exemplu de senzor wireless este emițătorul XIOT11SExx de la Telemecanique, care detectează schimbările de stare ale unui întrerupător contact. Acesta raportează modificările la distanțe de până la 50 km printr-un gateway Sigfox. De acolo, informația poate fi direcționată către orice computer sau PLC care trebuie să monitorizeze acel echipament. Rezultatul este o extindere uriașă a gamei de control pe care o pot efectua una sau mai multe mașini industriale. Astfel, un utilaj nesupravegheat poate trece în modul de siguranță dacă schimbarea stării implică o încălcare a securității într-un perimetru exterior.
Omron E3Z-LL81 2M OMS este un senzor fotoelectric care utilizează un laser încorporat pentru detectarea prezenței și este proiectat să se conecteze direct la un PLC utilizând o interfață analogică NPN/PNP. Acest design oferă o rezoluție și performanțe îmbunătățite într-o gamă largă de medii de producție. Fasciculul îngust poate detecta spații minuscule între obiectele de pe o linie de produse și nu este afectat în mare măsură de prezența prafului în aer și de schimbările de reflexie pe măsură ce un produs se deplasează prin câmpul vizual.
Prin intermediul unei interfețe digitale, cum ar fi I/O-Link, senzorii nu se limitează doar la transmiterea datelor către PLC-uri într-un format digital. Ei pot, de asemenea, să reacționeze la comenzi. Acest lucru contribuie la dezvoltarea de senzori inteligenți care conțin algoritmi de control proprii. De exemplu, SPAE-P10R-Q3-PNLK-2.5K de la Festo nu se limitează la efectuarea de măsurători, ci are încorporată o procesare a semnalului pentru a verifica presiunea măsurată în raport cu nivelurile de prag programabile. Reacționând doar la schimbările importante de presiune, un astfel de senzor inteligent scutește PLC-ul de verificările de prag, oferind o capacitate suplimentară pentru funcții de control mai avansate.
Utilizare sporită a tehnologiilor inteligente de acționare
Dispozitive, precum SPAE-P10R-Q3-PNLK-2.5K, pot permite, de asemenea, utilizarea unor tehnologii de acționare mai inteligente pentru a optimiza funcționarea sistemelor pneumatice și pentru a îmbunătăți precizia sistemelor pick-and-place. În mod tradițional, pneumatica s-a bazat pe controlul mecanic. Îmbunătățirea inteligentă a sistemelor de aer comprimat reprezintă cel de-al patrulea pas spre Industrie 4.0. Colectarea datelor de proces de la supape, cilindri și unități de preparare a aerului, care anterior erau “neinteligente”, poate ajuta la deblocarea unor informații care duc la reducerea timpilor de nefuncționare, la cicluri mai rapide și la o productivitate generală mai mare.
Similar, mecanismele de acționare a motoarelor devin mai inteligente, adăugând funcții precum algoritmi de configurare inteligentă pentru a facilita integrarea sistemelor. Un exemplu este convertizorul de frecvență ACS355-03E-03A3-4 de la ABB. Driver-ul poate suporta până la opt secvențe prestabilite de operațiuni, fiecare dintre acestea putând fi creată în câteva minute cu ajutorul unui instrument bazat pe computer și fără ca driver-ul să fie alimentat. Inteligența încorporată reduce nevoia de control direct prin PLC, iar funcțiile de siguranță, cum ar fi oprirea cuplului, îi ajută pe integratorii de sisteme să respecte cele mai recente directive privind utilajele și, în același timp, să își alinieze proiectele la principiile Industrie 4.0.
Caracteristicile de siguranță sunt proeminente în invertorul de frecvență Mitsubishi FR-D700, care își monitorizează în mod activ propria siguranță funcțională și starea componentelor interne, cum ar fi ventilatoarele și condensatorii. Actualizările pe care le oferă cu privire la acești factori îi ajută pe operatori să programeze întreținerea în momentele cele mai convenabile. Acesta menține siguranța chiar și în cazul întreruperilor de energie electrică prin utilizarea energiei regenerative din cadrul electronicii de putere pentru a efectua decelerația controlată a motorului.
Concluzie
Calea către Industrie 4.0 nu trebuie neapărat să presupună o perturbare majoră. Produsele care suportă o introducere facilă în Industrie 4.0 reprezintă cea mai bună cale de urmat, iar ajutorul este la îndemână. Distribuitorii globali, precum Farnell, sunt bine echipați pentru a oferi inginerilor servicii profesionale și asistență tehnică care să ajute constructorii de panouri de comandă și integratorii de sisteme să găsească cele mai bune modalități de adoptare a tehnologiilor inteligente de fabricație.
Autor: Simon Meadmore, Global Head of IP&E, Farnell,
Farnell (https://ro.farnell.com)