CPX-AP-I header

Eenvoudig digitaliseren met CPX-AP-I

Producent kunststof plaatdelen profiteert van nieuw remote I/O systeem

Machines geschikt maken voor de toekomst betekent digitaliseren. Met de diverse communicatieprotocollen en dito aansturingsmogelijkheden is dat niet altijd eenvoudig. Hoe zorg je ervoor dat alle componenten met elkaar en het bovenliggende besturingssysteem kunnen (blijven) communiceren zonder hiervoor een hele topologie opnieuw in te richten? Festo biedt een oplossing met de CPX-AP-I; een gedecentraliseerd I/O platform.

Met deze oplossing kan een machinebouwer zijn toekomstige ontwerpen op basis van één automatiseringsplatform eenvoudig en modulair aanpassen of uitbreiden zonder zijn oorspronkelijke structuur te veranderen. Door het modulaire karakter wordt bovendien 5% bespaard op hardware.

CPX-AP-I werd onlangs ingepast door een machinebouwer in zijn ontwerp van een machine die kunststof plaatdelen nabewerkt. Het gaat hier om veelal voorgevormde, relatief lange en smalle delen, waarin uitsparingen worden aangebracht door middel van ponsen. Dit gebeurt pneumatisch. Omdat niet alle plaatdelen even dik zijn, soms ook van verschillende kunststoffen en bovendien verschillend gevormd, moeten de benodigde pneumatische drukken bij ieder product en iedere sparing anders worden ingesteld. Dit gebeurde oorspronkelijk via proportionele drukregelaars die direct werden aangestuurd door de PLC.

Van centraal naar decentraal

Het bijbehorende ontwerp van de machine kende enkele nadelen die samenhangen met de centrale aansturing van de pneumatische ponsunits. Voor dit doeleinde zijn acht proportionele regelaars direct geïntegreerd in een centraal ventieleiland dat zich in de besturingskast bevindt. Vier ponsbewegingen werden uitgevoerd op een relatief korte afstand van dit ventieleiland – 3 tot 5 meter – maar de overige vier bevonden zich aan de andere kant van de machine. Voor deze vier ponsunits moesten vanaf de besturingskast kabels en luchtslangen met lengtes van 10 tot 12 meter worden gelegd. Naast het feit dat dit veel materiaal en installatiewerk kost, betekent het ook een minder nauwkeurige aansturing van de achterste vier ponsunits en een langere cyclustijd.

Toen de betreffende machinebouwer een opdracht kreeg voor vier gelijke machines, ging hij met Festo – als technisch partner – in overleg over de mogelijkheden die nieuwe technologieën konden bieden. Sneller, beter, duurzamer, goedkoper? Op basis van dit overleg kwam de nieuwe CPX-AP-I naar voren als mogelijke oplossing om de ponsunits decentraal aan te sturen en de machine bovendien ‘klaar voor de toekomst’ te maken. Maar er bleken nog veel meer voordelen te zijn.

Gedecentraliseerd I/O systeem

Om deze voordelen te begrijpen volgt eerst een uitleg over deze CPX-AP-I. Het gaat hier om een nieuw, gedecentraliseerd I/O systeem dat is ontwikkeld om uiteenlopende I/O modules en ventieleilanden in het veld direct met elkaar te verbinden. Het systeem is daarbij eenvoudig te integreren in de belangrijkste PLC-systemen via de meest bekende veldbussen zonder de noodzaak de afzonderlijke componenten van een veldbusnode te voorzien. Het is bovendien mogelijk om IO-Link mee te integreren waarmee ieder IO-Link component eenvoudig is te koppelen en alle bijbehorende voordelen direct beschikbaar zijn.

De opbouw van een dergelijk systeem is weergegeven in onderstaande afbeelding.

CPX-AP-I connectiviteit

Hier is te zien dat ventieleilanden en I/O link masters direct zijn te integreren in het overkoepelende besturingssysteem (PLC) ónafhankelijk van het gebruikte netwerk voor industriële automatisering. Dus zowel pneumatische als elektrische modules en met ondersteuning van alle bekende veldbussen. Met andere woorden: het is niet meer nodig om ventieleilanden te linken/te integreren via een IO-link master; deze zijn rechtstreeks via de AP-bus aan te sturen wat de prestaties ten aanzien van de betrouwbaarheid en het rendement ten goede komt. Daarnaast betekent dit een besparing in het aantal busnodes of componenten.

Modulaire opbouw in een vertrouwde omgeving

De CPX AP-I biedt hiermee de mogelijkheid om een modulair, en dus eenvoudig op te schalen ontwerp te realiseren. Het toevoegen of verwijderen van functionaliteiten, modules of anders is mogelijk zonder de noodzaak de bestaande topologie aan te passen. Ook het wijzigen van het bussysteem is mogelijk door uitsluitend de busnode te aan te passen. De Bill of Materials (BOM) en besturingsarchitectuur blijven volledig behouden. Verder kan de machinebouwer in zijn vertrouwde omgeving blijven programmeren en heeft daarbij op geen enkele manier last van het feit dat het I/O systeem met een propriëtair bussysteem werkt. In aantallen wordt hij zéker niet beperkt aangezien er tot maximaal vijfhonderd modules in lijn-, ster- en boomtopologie zijn te koppelen.

Klaar voor digitalisering in het tijdperk van Industrie 4.0

Naast het feit dat de CPX AP-I componenten eenvoudig kan integreren, biedt hij tevens de mogelijkheid om data naar de cloud te sturen. Dit is een typische mogelijkheid die past in Smart Industry en volledig geautomatiseerde Smart Factories. Het betekent dat uiteenlopende gegevens, bijvoorbeeld kortsluiting, IO-link events, aantal schakelingen, kabelkwaliteit, temperatuur, spanning, draaiuren enzovoorts, centraal zijn te verzamelen. Vervolgens zijn deze gegevens te analyseren en hiermee om te zetten naar waardevolle informatie in het kader van optimalisatie, kostenberekeningen of bijvoorbeeld ‘smart maintenance’. Het maakt het mogelijk om verschillende modules en de kanalen te monitoren en tijdig een alarm te geven wanneer het mis dreigt te gaan. Bovendien is op basis hiervan een efficiënte onderhoudsplanning te maken en stappen te maken op het vlak van voorspellend onderhoud.


februari 2021

Overzicht