INDUSTRY 4.0
Temat czwartej rewolucji przemysłowej określanej terminem Industry 4.0 lub Przemysł 4.0 jest szeroko dyskutowany i omawiany na licznych płaszczyznach wymiany informacji,
forach czy sympozjach.
Jednym z kluczowych elementów idei Przemysłu 4.0 jest uzyskanie nowego wglądu w sytuację oraz możliwości optymalizacji procesów produkcji dzięki wykorzystaniu komunikacji danych. Wdrożenie idei Przemysłu 4.0 wymaga komputeryzacji tradycyjnego przemysłu wytwórczego oraz jeszcze szerszego niż dotąd wdrożenia rozwiązań sieciowych na poziomie obiektowym.
Fundamentalnymi środkami osiągnięcia takich rozwiązań Industry 4.0 są m.in. szeroko pojęty Ethernet przemysłowy, wykorzystywany jako medium transmisji danych, systemy rozproszonej akwizycji danych, sterowniki oraz komputery przemysłowe pełniące rolę urządzeń akwizycji informacji pochodzących z procesów technologicznych.
Dla zapewnienia przepływu informacji w ramach Przemysłu 4.0 niezbędna jest odpowiednia struktura sieciowa, która może opierać się o łączność urządzeń z serwerami za pomocą klasycznej sieci przewodowej, bezprzewodowej lub światłowodowej. Serwery i chmury, w których zbierane są dane, połączone z Internetem pozwalają na dostęp do danych analitycznych z dowolnych lokalizacji i różnych platform systemowych.
Skuteczne wdrożenie platformy wymiany i analizy informacji procesowych może pozwolić na nieosiągalną wcześniej przewidywalność zdarzeń produkcyjnych oraz incydentów, które niekorzystnie wpływają na płynność bieżącego procesu produkcyjnego. Naturalnie w konsekwencji – właściciel procesu będzie mógł całkowicie wyeliminować wszystkie te czynniki, które powodują wzrost kosztów, opóźnienia, wady i błędy produkcji, a także będzie mógł wydłużyć proces eksploatacji sprzętu tak długo, jak będzie to możliwe. Idea Industry 4.0 umożliwia więc wejście w nową erę wysokiej produktywności.
Wdrożenie technologii akwizycji i analizy danych procesowych może zostać zrealizowane w dwóch etapach. W pierwszym może zostać utworzona chmura obliczeniowa sprzęgnięta
z infrastrukturą produkcyjną na podstawie danych generowanych lub dostarczanych przez urządzenia i podzespoły. Na podstawie korelacji pomiędzy różnymi parametrami charakterystycznymi dla danego urządzenia oraz jego cykliczną pracą można rozpocząć prowadzenie analizy i wczesnego ostrzegania przed powstaniem nieprzewidzianych zdarzeń
i potencjalnych błędów produkcyjnych.
Następnym krokiem może być „machine learning” i takie przetwarzanie bieżących danych,aby uczyć urządzenia produkcyjne optymalnego wykonywania swoich zadań i wykorzystania dostępnych środków.
STANOWISKO PRODUKCYJNE W STANDARDZIE PRZEMYSŁ 4.0 i AUTOMATYZACJA INDUSTRY 4.0
Proponowane przez Trinitec Sp. z o.o. stanowiska produkcyjne zgodne z Industry 4.0 zawierają mechanizmy oraz elementy automatyki, których działanie jest kluczowe dla prowadzenia stabilnego i wydajnego procesu produkcyjnego.
Do elementów tych należą m.in. czujniki, wyspy zaworowe, urządzenia napędowe oraz roboty przemysłowe. Urządzenia te mogą zostać dobrane w taki sposób, aby zapewnić gotowość do zbierania lub przesyłania danych procesowych i technologicznych, jednak poziom ich przygotowania do realizacji tego procesu jest jeszcze zróżnicowany.
Dodatkowym zagadnieniem jest wyposażenie maszyn specjalistycznych i celi zrobotyzowanych w urządzenia rejestrujące dane procesowe. Współpraca z urządzeniami rejestrującymi wymaga zwrócenia uwagi na zapewnienie „zdolności komunikacyjnych” podzespołów tak, aby przesyłanie danych było możliwe. Chodzi tu głównie o takie parametry, jak identyfikacja urządzenia, dalsze parametry procesowe zależne od rodzaju urządzenia – np. dla czujnika indukcyjnego – odległość od obiektu, czas zadziałania itd.
KOMUNIKACJA W RAMACH INDUSTRY 4.0
Dla oferowanych urządzeń proponuje się wykorzystanie standardu wymiany danych IO-Link. Do najważniejszych zalet tej platformy komunikacyjnej należy możliwość połączenia inteligentnych czujników oraz urządzeń wykonawczych zgodnie z ogólnodostępnym standardem określonym w normie IEC 61131-9. Połączenie każdego urządzenia w sieci odbywa się identycznie i w zakresie całego systemu automatyki. Typowy IO-Link bazuje na kilku stałych komponentach – IO-Link Master i IO-Link device (np. moduły IO, głowica RFID, czujniki, zawory itp.). Zadaniem stacji IO-Link Master jest nawiązanie połączenia między stacjami IO-Link device i systemem automatyki (sterownikiem PLC). Stacja ta montowana jest w głównej szafie sterowniczej i połączona wg wstępnych założeń projektowych z wykorzystaniem komunikacji Profinet. Stacje IO-Link device są zazwyczaj zainstalowane w pobliżu lokalizacji czujników i urządzeń wykonawczych na maszynie produkcyjnej.
CZUJNIKI
Maszyny specjalistyczne i stacje zrobotyzowane wykorzystują w swoim cyklu produkcyjnym takie czujniki, jak:
● Indukcyjne
● Optyczne
● Odległości
● Koloru
● Ciśnienia i podciśnienia
● Systemy wizyjne
W systemach zgodnych z INDUSTRY 4.0 przewiduje się zastosowanie czujników wyposażonych w interfejs IO-Link – o ile ich właściwości mechaniczne i procesowe na to pozwalają.
PNEUMATYKA A PRZEMYSŁ 4.0
Kluczowym elementem zapewnienia płynności pracy mechanizmów oraz efektywności działania jest precyzyjne sterowanie siłownikami i elementami wykonawczymi o napędzie pneumatycznym. Rozbudowana wersja zasilania i sterowania pracą zaworów pneumatycznych w systemach zgodnych z INDUSTRY 4.0 proponowana jest w produkcie Festo terminal z uwzględnieniem łączności IO-Link. Oprócz danych diagnostycznych możliwe jest precyzyjne sterowanie pracą zaworów z nastawianym poziomem ciśnienia. Opcjonalnie można rozważy zastosowanie zaawansowanej wersji wyspy typu Motion Terminal, pozwalającej na precyzyjne konfigurowanie każdej ścieżki pneumatycznej bez konieczności regulacji elementów wykonawczych. Istnieje możliwość zapewnienia indywidualnego ciśnienia, przepływu oraz charakterystyki dynamicznej.
ZDALNY MONITORING
Istnieje możliwość wykorzystania narzędzia software’owego umożliwiającego łączenie robotów w jedną lokalną sieć, a poprzez nią – zdalną komunikację człowieka z maszynami. Użytkownik automatycznie uzyskuje dostęp i wgląd do środowiska sterowania i nadzoru każdego robota pracującego w ramach sieci, niezależnie od miejsca, gdzie się znajduje. Dzięki temu każdy użytkownik posiadający komunikację ze swoim parkiem maszynowym jest w stanie, bez przerywania procesu produkcji, sprawdzić status poszczególnych maszyn i urządzeń pracujących w ramach tej sieci, podejrzeć czy urządzenie w danym czasie pracuje, ile cykli produkcyjnych zrealizowało, jaką ilość detali wyprodukowało, czy właściwie wykonuje przewidziany program. W przypadku wystąpienia problemów, np. wtedy, gdy robot zatrzyma się podczas pracy, użytkownik również może to błyskawicznie zauważyć i podjąć odpowiednie kroki, by ponownie uruchomić produkcję.
DIAGNOSTYKA
Narzędzia software’owe robotów przemysłowych umożliwiają również prewencyjne diagnozowanie maszyn pracujących w zakładzie. Korzystając z nich można między innymi sprawdzać, czy realizacja poszczególnych programów przez robota odbywa się bez zakłóceń – np. czy występują sygnały ostrzegawcze o wystąpieniu kolizji lub przeciążeniu wybranych osi albo ostrzeżenia o nadmiernym zużyciu przekładni.
PNEUMATYKA A PRZEMYSŁ 4.0
Kluczowym elementem zapewnienia płynności pracy mechanizmów oraz efektywności działania jest precyzyjne sterowanie siłownikami i elementami wykonawczymi o napędzie pneumatycznym. Rozbudowana wersja zasilania i sterowania pracą zaworów pneumatycznych w systemach zgodnych z INDUSTRY 4.0 proponowana jest w produkcie Festo terminal z uwzględnieniem łączności IO-Link. Oprócz danych diagnostycznych możliwe jest precyzyjne sterowanie pracą zaworów z nastawianym poziomem ciśnienia. Opcjonalnie można rozważy zastosowanie zaawansowanej wersji wyspy typu Motion Terminal, pozwalającej na precyzyjne konfigurowanie każdej ścieżki pneumatycznej bez konieczności regulacji elementów wykonawczych. Istnieje możliwość zapewnienia indywidualnego ciśnienia, przepływu oraz charakterystyki dynamicznej.
ZDALNY MONITORING
Istnieje możliwość wykorzystania narzędzia software’owego umożliwiającego łączenie robotów w jedną lokalną sieć, a poprzez nią – zdalną komunikację człowieka z maszynami. Użytkownik automatycznie uzyskuje dostęp i wgląd do środowiska sterowania i nadzoru każdego robota pracującego w ramach sieci, niezależnie od miejsca, gdzie się znajduje. Dzięki temu każdy użytkownik posiadający komunikację ze swoim parkiem maszynowym jest w stanie, bez przerywania procesu produkcji, sprawdzić status poszczególnych maszyn i urządzeń pracujących w ramach tej sieci, podejrzeć czy urządzenie w danym czasie pracuje, ile cykli produkcyjnych zrealizowało, jaką ilość detali wyprodukowało, czy właściwie wykonuje przewidziany program. W przypadku wystąpienia problemów, np. wtedy, gdy robot zatrzyma się podczas pracy, użytkownik również może to błyskawicznie zauważyć i podjąć odpowiednie kroki, by ponownie uruchomić produkcję.
DIAGNOSTYKA
Narzędzia software’owe robotów przemysłowych umożliwiają również prewencyjne diagnozowanie maszyn pracujących w zakładzie. Korzystając z nich można między innymi sprawdzać, czy realizacja poszczególnych programów przez robota odbywa się bez zakłóceń – np. czy występują sygnały ostrzegawcze o wystąpieniu kolizji lub przeciążeniu wybranych osi albo ostrzeżenia o nadmiernym zużyciu przekładni.
Aby instalacja pakietu ZDT była możliwa konieczne do zainstalowania są następujące składniki:
● ZDT Client – instalowany w kontrolerze robota pakiet oprogramowania odpowiedzialny za kolekcjonowanie wybranych danych i przesyłanie ich do systemu.
● Data Collector – rodzaj bufora rejestracji danych – urządzenie odpowiedzialne za rejestrację danych, walidację i buforowanie w przypadku, gdy przesłanie danych do serwera danych nie jest możliwe.
● Serwer ZDT – Serwer danych zawierający silnik bazy danych oraz serwer WEB pozwalający na wizualizację danych wg wymagań użytkownika. Jeżeli dane mają być wyświetlane za pomocą dedykowanej aplikacji na innym urządzeniu lub komputerze – konieczne jest zapewnienie komunikacyjnego połączenia z tym serwerem.
Obecnie technologia ZDT bazuje na technologii CISCO UCS, gdzie np. w ramach jednego serwera można uruchomić 3 maszyny wirtualne, z których każda odpowiada kolejno za zbieranie danych, rejestrację oraz wizualizację tak, jak pokazano na ilustracji poniżej:
ZAWARTOŚĆ PAKIETU
Dostawa robotów przemysłowych FANUC, aby przynosiła efekty, których oczekujemy od filozofii Przemysłu 4.0, zawiera liczne funkcje oprogramowania dostępne w standardzie dostawy. Ich implementacja możliwa jest przy wykorzystaniu dostępnych narzędzi programowych. Należą do nich między innymi:
● WebServer (czyli zdalna możliwość podglądania programów, zmiennych, wejść/wyjść itp.),
● SMTP (możliwość wysyłania maila),
● echo (możliwość monitorowania iPendanta),
● Navigate iPendant (CGPT),
● Wymiana danych przez protokół SNPX oraz FTP,
● Posiadanie w dyspozycji komputera z licencją RoboGuide pozwala na zdalne połączenie do kontrolera robota i przeprowadzenie procedury Importu/Exportu plików dla np. weryfikacji trajektorii pracy.
Opcjonalnymi i odpłatnymi opcjami są:
● Internet Connectivity – konieczny do uruchomienia niektórych funkcji standardowych poza Intranetem – np. Navigate iPendant.
● Remote PC JOG – pozwala na zdalne poruszanie robotem z poziomu klawiatury PC.
● Wspomniany wyżej Pakiet ZDT.
Wymienione możliwości i narzędzia to tylko część możliwości firmy TRINITEC w zakresie budowy stanowisk zrobotyzowanych i maszyn specjalnych zgodnych ze standardem INDUSTRY 4.0
W zależności od typów maszyn, zastosowania i oczekiwań Klientów możliwe do wykorzystania są szerokie funkcje oferowane przez współczesne komponenty automatyki przemysłowej, które TRINITEC zintegruje dla Państwa w jedną funkcjonalną całość, zgodną z INDUSTRY 4.0 i gotową na dalszą rozbudowę w przyszłości.
