Architektura sterowania zdefiniowana na nowo - dzięki IO-Link
Kompleksowe rozwiązanie I/O i bezpieczeństwa zwiększa ogólną efektywność sprzętu (OEE).
Przemysł:Przemysł spożywczy i opakowaniowyKlient:CP Packaging
CP Packaging w Appleton, Wisconsin, produkuje poziome maszyny formujące, napełniające i zgrzewające głównie dla przemysłu spożywczego. Firma zintegrowała architekturę sterowania Balluff IO-Link w swoich maszynach do pakowania próżniowego VisionPak™ i teraz korzysta z dodatkowych zalet rozwiązania bezpieczeństwa Balluff oraz wydajnej obsługi i konfiguracji urządzeń analogowych i cyfrowych w systemie.
Ponieważ producenci starają się wdrażać koncepcje inteligentnych fabryk, takie jak technologie Przemysłowego Internetu Rzeczy (IIoT), aby zwiększyć wydajność i rozwój, ważne jest, aby pamiętali o rozwiązaniach bezpieczeństwa. Rozwiązania bezpieczeństwa za pośrednictwem IO-Link łączą automatyzację i bezpieczeństwo, umożliwiając bardziej wydajną produkcję przy jednoczesnej ochronie pracowników i zasobów.
Kiedy Ryan Hartter, kierownik ds. inżynierii w CP Packaging, producenta OEM innowacyjnych poziomych urządzeń do pakowania próżniowego w Appleton, Wisconsin, szukał rozwiązań dla systemu bezpieczeństwa w swoich maszynach VisionPak, wiedział, że potrzebuje narzędzi do konfigurowania, kontrolowania i monitorowania systemu bezpieczeństwa.
Hartter rozpoczął poszukiwania rozwiązania bezpieczeństwa po tym, jak dowiedział się, że jego poprzednie rozwiązanie bezpieczeństwa nie będzie już wspierane. Dzięki firmie Balluff znalazł solidniejsze i bardziej wartościowe rozwiązanie bezpieczeństwa. Balluff specjalizuje się w dostarczaniu niezawodnych, solidnych czujników przemysłowych, sieci i produktów do identyfikacji przemysłowej, aby zapobiegać przestojom, eliminować błędy i wprowadzać innowacje w automatyzacji dla swoich klientów. Firma CP Packaging uznała moduł koncentratora bezpieczeństwa IO-Link firmy Balluff za korzystne i wartościowe rozwiązanie w zakresie bezpieczeństwa. W przypadku maszyn VisionPak architektura sterowania IO-Link firmy Balluff zapewniła lepszą funkcjonalność i elastyczność.
Firma Balluff dostarczyła cyfrowe i analogowe wejścia/wyjścia oraz rozwiązania bezpieczeństwa dla istniejącej architektury sieci Profibus z obsługą bezpieczeństwa, którą firma CP Packaging już opracowała - co stanowiło dużą zaletę dla CP Packaging. Rozwiązanie to redukuje okablowanie, jest łatwiejsze w konfiguracji i zapewnia informacje zwrotne w czasie rzeczywistym na temat wszystkich danych związanych z bezpieczeństwem. Dzięki temu CP Packaging może lepiej informować użytkownika o przyczynie i dokładnym powodzie błędu bezpieczeństwa.
Gdy firma CP Packaging zdała sobie sprawę z wartości funkcji i możliwości bezpieczeństwa, łatwo było dostrzec ogólne korzyści płynące z integracji produktów Balluff z maszynami. Korzystanie z rozwiązania Balluff IO-Link i narzędzi interfejsu urządzenia w maszynie VisionPak obniża koszty, zmniejsza nakład pracy i zapewnia lepszą diagnostykę - niezbędny element Przemysłu 4.0. A jego możliwości można łatwo rozszerzyć na cały magazyn.
W maszynie VisionPak zdalne wejścia/wyjścia są kierowane za pośrednictwem modułów Balluff IO-Link - konfigurowalnych modułów z 16 cyfrowymi wejściami/wyjściami. Ponadto konfigurowalny moduł wejść analogowych jest używany do wejść RTD (Resistance Temperature Device) i termopar. Moduły te umożliwiają CP Packaging konfigurację każdego z 8 portów.
Obecnie używane są trzy typy: wejście 0-10 VDC, wejście 4-20 mA i wejście PT100 RTD, wszystkie na tym samym 8-portowym module. Moduł wejść analogowych zapewnia dużą elastyczność, cenne informacje o danych w czasie pracy i proste informacje, które inżynierowie CP Packaging mogą wykorzystać w innych częściach aplikacji - i nie muszą dodawać wielu urządzeń do obsługi trzech różnych typów danych.
Według Harttera, kolejną zaletą podłączenia urządzeń analogowych za pośrednictwem Balluff IO-Link jest izolacja obwodów i urządzeń, zwłaszcza czujników RTD stosowanych w grzejnikach 277V. W środowisku o wysokiej wilgotności główną zaletą systemu jest możliwość zminimalizowania lub zlokalizowania źródeł błędów. Dzięki przeniesieniu czujników RTD do modułu analogowego IO-Link, moduł analogowy w obudowie sterownika PLC nie jest już potrzebny. W poprzedniej architekturze sieci CP Packaging, kosztowny, przeprogramowany analogowy moduł IO w płycie montażowej sterownika PLC musiał zostać wymieniony w przypadku zwarcia. Po wymianie moduł musiał zostać ponownie skonfigurowany za pomocą oprogramowania innej firmy. W poważniejszych przypadkach zwarcie mogło rozprzestrzenić się na płytę montażową sterownika PLC i spowodować dodatkowe przestoje z powodu konieczności wymiany części, dodatkowego programowania lub wielu innych problemów.
Obecnie konfigurowalne analogowe moduły IO-Link firmy Balluff umożliwiają podłączenie urządzeń RTD do bloku IO zamontowanego na maszynie zamiast w szafie sterowniczej. Zapewnia to CP Packaging ochronę przeciwzwarciową na urządzeniu, a także na każdym porcie. Ochrona ta jest cenna, ponieważ zwarcie wpływa tylko na ten port. Zwarcie nie wyłącza bloku głównego ani innych urządzeń na płycie montażowej. Chroni to całą sieć i ogranicza nieplanowane przestoje. Konfiguracja bloku i urządzenia odbywa się za pośrednictwem sterownika PLC.
Ta nowa konfiguracja uprościła podłączanie urządzeń z perspektywy analogowej. CP Packaging wykorzystuje teraz tylko standardowe 4-przewodowe kable urządzeń, które biegną bezpośrednio od analogowego modułu IO-Link do urządzeń, minimalizując czas okablowania, koszty i błędy. Z perspektywy sterownika PLC, użycie standardowego 4-przewodowego kabla do urządzeń analogowych oznacza, że skalowanie - konwersja wartości prądu na temperaturę - nie jest koniecznie wymagane.
IO-Link monitoruje wartości i wyświetla je na stronie interfejsu przeglądarki. Poprzez załadowanie pliku IODD (IO Device Description) do urządzenia nadrzędnego można odczytać dane procesowe; w przeciwnym razie byłyby one wyświetlane w formacie szesnastkowym. Urządzenie VisionPak odbiera napięcie referencyjne 0-10 VDC jako parametr skonfigurowany na stronie internetowej, w przeciwieństwie do dowolnej wartości licznika. System dostarcza dane temperatury w stopniach Celsjusza, podczas gdy napięcie w miliamperach jest używane do wyświetlania danych w jednostkach czytelnych dla człowieka.
W przypadku konserwacji i diagnostyki maszyny VisionPak analogowe informacje zwrotne w zrozumiałych jednostkach ułatwiają personelowi konserwacyjnemu zrozumienie. Kolejną zaletą jest to, że personel konserwacyjny może połączyć się z siecią, aby uzyskać dostęp do informacji dostarczanych przez same moduły. Za pośrednictwem strony interfejsu przeglądarki głównej IO-Link otrzymują wszystkie informacje, a także dane, które są zewnętrzne dla sterownika PLC, bez konieczności przerywania programu PLC lub ładowania oprogramowania HMI. Mogą je po prostu wyświetlić na panelu HMI. Oznacza to, że są lepiej przygotowani i mogą skrócić czas obsługi.
Dzięki tej nowej, płynnej konfiguracji IO - zarówno dla urządzeń analogowych, jak i cyfrowych - czas rozruchu został skrócony z dni do godzin. W przypadku urządzeń analogowych CP Packaging operator może przejść bezpośrednio do interfejsu HMI, a gdy urządzenie zostanie wymienione, operator może nacisnąć przycisk, a konfiguracja zostanie załadowana bezpośrednio do urządzenia.
W przypadku urządzeń cyfrowych CP Packaging konfiguracja jest przesyłana w całości za pośrednictwem masterów IO-Link. Hartter może z łatwością dodawać i usuwać standardowe urządzenia cyfrowe typu plug-and-play bez konieczności wykonywania poważnych przeróbek okablowania i posiada diagnostykę na poziomie portu dla tych standardowych urządzeń. Nowe urządzenie typu plug-and-play rejestruje się automatycznie po podłączeniu. Balluff był w stanie pomóc CP Packaging zaoszczędzić miejsce i uczynić obszary maszyn bardziej przejrzystymi i dostępnymi.
Rozwiązania Balluff miały wyraźnie pozytywny wpływ na CP Packaging. Pierwotnie firma chciała tylko kontrolować, konfigurować i monitorować swój system bezpieczeństwa w maszynach VisionPak, ale dzięki współpracy z Balluff była w stanie uprościć architekturę sterowania i bardziej efektywnie zarządzać i konfigurować urządzenia analogowe i cyfrowe w maszynach VisionPak.
Ponadto firma CP Packaging osiągnęła dalsze korzyści:
- Wyższe wolumeny produkcji przy tych samych zasobach i bez powiększania obszaru produkcyjnego
- Zwiększoną ogólną wydajność sprzętu poprzez redukcję planowanych i nieplanowanych przestojów
- Zmniejszone koszty konserwacji maszyn dla użytkowników końcowych
O produktach:
VisionPak Machine