Dzięki temu rozwiązaniu producent maszyn może łatwo i modułowo dostosowywać lub rozbudowywać swoje przyszłe konstrukcje na bazie jednej platformy automatyzacji – bez konieczności zmiany pierwotnej struktury Dzięki modułowości, można zazwyczaj zaoszczędzić około 5 % sprzętu.

CPX-AP-I został niedawno zintegrowany przez producenta maszyn w konstrukcji maszyny do obróbki końcowej płyt z tworzyw sztucznych. Są to zwykle wstępnie uformowane, stosunkowo długie i wąskie elementy, w których za pomocą wykrawania wykonywane są otwory. Odbywa się to pneumatycznie. Ponieważ nie wszystkie płyty mają taką samą grubość, czasami są wykonane z różnych tworzyw sztucznych, a także mają różne kształty, wymagane ciśnienie pneumatyczne musi być dostosowane do każdego produktu i każdego wycięcia. Pierwotnie używano do tego celu proporcjonalnych zaworów ciśnienia, które były sterowane bezpośrednio przez sterownik PLC.

Od scentralizowanego do zdecentralizowanego

Odpowiednia konstrukcja maszyny miała pewne wady związane z centralnym sterowaniem pneumatycznych jednostek wykrywających. Osiem regulatorów proporcjonalnych zostało bezpośrednio zintegrowanych z centralną wyspą zaworową w szafie sterowniczej. Cztery ruchy wykrawające miały miejsce w stosunkowo niewielkiej odległości od tej wyspy zaworowej - od 3 do 5 metrów - ale pozostałe cztery miały miejsce po przeciwnej stronie maszyny. Kable i przewody pneumatyczne o długości od 10 do 12 metrów musiały zostać poprowadzone z szafy sterowniczej dla tych czterech jednostek wykrawających. Poza wysokimi kosztami materiałowymi i instalacyjnymi oznaczało to również mniej precyzyjne sterowanie czterema tylnymi jednostkami wykrawającymi oraz dłuższy czas cyklu.

Kiedy wspomniany producent maszyn otrzymał zamówienie na cztery identyczne maszyny, skontaktował się z Festo jako swoim partnerem technicznym, aby dowiedzieć się o możliwościach, jakie mogą zaoferować nowe technologie. Szybsze, lepsze, trwalsze, tańsze? Podczas dyskusji nowy CPX-AP-I pojawił się jako możliwe rozwiązanie do zdecentralizowanego sterowania jednostkami wykrawającymi i jako sposób na uczynienie maszyny "przyszłościową". Ale zalet było znacznie więcej.

Zdecentralizowany system I/O

Aby zrozumieć te zalety, musimy najpierw wyjaśnić, czym właściwie jest CPX-AP-I. Jest to nowy system I/O zaprojektowany do bezpośredniego podłączenia dużej liczby modułów wej./wyj. i wysp zaworowych na obiekcie. System może być łatwo zintegrowany z najpopularniejszymi systemami sterowników PLC za pośrednictwem najczęściej stosowanych magistrali polowych, bez konieczności wyposażania poszczególnych komponentów w moduł magistrali fieldbus. Możliwa jest również integracja IO-Link, która ułatwia podłączenie dowolnych komponentów IO-Link® i oferuje wszystkie związane z tym korzyści.

Poniższa ilustracja przedstawia strukturę takiego systemu.

Pokazuje to, że wyspy zaworowe oraz moduł IO-Link Master mogą być bezpośrednio zintegrowane z nadrzędnym systemem sterowania (PLC), niezależnie od używanej przemysłowej sieci automatyki. To samo dotyczy modułów pneumatycznych i elektrycznych — obsługiwane są wszystkie znane typy magistrali polowych. Oznacza to, że wyspy zaworowe nie muszą już być podłączane przez moduł IO-Link Master, lecz mogą być sterowane bezpośrednio za pomocą magistrali AP, co przekłada się na lepszą wydajność pod względem niezawodności i efektywności. Umożliwia to również zaoszczędzenie na liczbie węzłów magistrali lub komponentów.

Modułowa konstrukcja w znanym środowisku

CPX AP-I oferuje opcję modułowej, a zatem łatwo skalowalnej konstrukcji. Możliwe jest dodawanie lub usuwanie funkcjonalności, modułów itp. bez konieczności zmiany istniejącej topologii. Możliwa jest również zmiana systemu magistrali - wystarczy zmienić moduł magistrali. Zestawienie materiałów (BOM) i architektura sterowania pozostają niezmienione. Ponadto konstruktor maszyny może nadal programować w swoim dobrze znanym środowisku i nie jest w żaden sposób ograniczany przez to, że system I/O pracuje z zastrzeżoną magistralą komunikacyjną. Liczbowo nie ma tu żadnych ograniczeń: do 500 modułów może być połączonych ze sobą w topologii linii, gwiazdy i drzewa.

Gotowi na cyfryzację w erze przemysłu 4.0

Oprócz prostoty integracji komponentów, CPX AP-I oferuje również możliwość przesyłania danych do chmury. Jest to typowa cecha inteligentnego przemysłu i w pełni zautomatyzowanych inteligentnych fabryk. Oznacza to, że można centralnie rejestrować dużą ilość danych, takich jak zwarcia, zdarzenia IO-Link®, liczba obwodów, jakość kabli, temperatura, napięcie, liczba godzin pracy itd. Dane te mogą być następnie analizowane i wykorzystywane jako cenne informacje w kontekście optymalizacji, kalkulacji kosztów lub na przykład "inteligentnej konserwacji". Umożliwia to monitorowanie różnych modułów i kanałów oraz podniesienie alarmu w odpowiednim czasie, jeśli coś grozi awarią. Funkcja ta umożliwia również efektywne planowanie konserwacji i etapów konserwacji predykcyjnej.

Zastosowanie w praktyce

Producent maszyn, zgodnie z rekomendacją Festo, przeszedł na system CPX AP-I i teraz mógł się przekonać osobiście o jego zaletach. Ze względu na zdecentralizowaną konstrukcję, grupa ośmiu proporcjonalnych zaworów ciśnienia została podzielona na dwie grupy po cztery. Druga grupa znajduje się po drugiej stronie maszyny, a zatem znacznie bliżej jednostek wykrawających. Ostatecznie pozwoliło to zaoszczędzić tyle czasu instalacji i materiału, że w przypadku czterech maszyn uzyskano oszczędność kosztów na poziomie 5 %. Również dla wszystkich modułów, które nie korzystają z IO-Link®, mógł zaoferować swojemu klientowi błyskawiczną komunikację. Wartości 200 MBaud i czasy cyklu do 250 µs są imponujące. Ponieważ do komunikacji i zasilania wykorzystywane są dwa oddzielne kable, system umożliwia również pracę ze strefami napięciowymi, jeśli zajdzie taka potrzeba. Na koniec poczuł ulgę, że jego dotychczasowa topologia mogła zostać w pełni zachowana. Może z łatwością integrować wyspy zaworowe bez konieczności stosowania dodatkowych węzłów komunikacyjnych magistrali ani modułu IO-Link Master. Liczba modułów Interfejsu jest również ograniczona dzięki dużej liczbie komponentów, które można podłączyć do modułu magistrali CPX AP-I.

Gotowy na przyszłość

Maszyny zostały już dostarczone i działają ku naszemu pełnemu zadowoleniu. W rzeczywistości działają one tak dobrze, że producent maszyn uczynił nowy system zdalnych wejść/wyjść standardem dla wszystkich nowych maszyn, które będzie rozwijać i budować w przyszłości. Inne systemy są używane tylko wtedy, gdy klienci wyraźnie zażądają innych specyfikacji. Nie ma znaczenia, czy mówimy o maszynach dla przemysłu motoryzacyjnego, maszynach pakujących czy maszynach dla innych sektorów. Znaleźliśmy dla siebie idealne rozwiązanie” – brzmi końcowy werdykt (szczęśliwego) konstruktora maszyn.