Využití inteligentního komunikačního systému vede ke snížení nákladů na výrobu rozváděče

Pro výrobce strojů není nic nového, že musí čelit intenzivním ekonomickým a konkurenčním tlakům. S neustále se snižujícími maržemi a zkracujícími se dodacími lhůtami využívají výrobci strojů každé příležitosti k maximalizaci rychlosti výroby a užitné hodnoty.

Průmyslové sběrnicové systémy nahradily tradiční zapojení u všech moderních aplikací prostě proto, že nabízejí značné výhody: šetří čas i peníze, jejich navrhování je mnohem jednodušší, nabízí větší flexibilitu funkcí individuálním nastavením parametrů a podporují také rychlé vyhledávání a diagnostiku poruch. Nyní jsou stejné výhody k dispozici i pro jednodušší zařízení, která byla tradičně řízena individuálním zapojením v rámci rozváděčů či dokonce mimo ně, když jsou instalována jako periferní zařízení. V tomto článku se Heribert Einwag, produktový manažer ve společnosti Eaton, ptá: jaký může existovat důvod pro lpění na tradiční kabeláži?

Obr. 1: Zapojení mezi jednotlivými body je velmi nákladné a náchylné k chybám

Příležitosti ke snížení nákladů

Čas jsou peníze; zatímco náklady na materiál jsou poměrně stabilní, čas nutný na projektování a vývoj nikoliv. Je možno jej zkrátit několika způsoby, např. použitím standardního dispozičního uspořádání nebo náhradou ovládacích zařízení dotykovým displejem. Výměnou standardních šroubových svorek za bezšroubové lze zkrátit i dobu potřebnou pro zapojení.

Čas nutný pro montáž lze zkrátit použitím kabelových svazků, které mají další výhodu v minimalizaci pracnosti a chyb při zapojování. Navíc může automatizace opakovaných úkonů, jako je odizolování a značení vodičů, zlepšit kvalitu a spolehlivost a dále šetřit čas. Oba přístupy jsou zvláště výhodné pro výrobce strojů, kteří staví standardní zařízení používající stejný řídicí rozváděč.

Obr. 2: Použití technologie inteligentního komunikačního systému snižuje pracnost zapojení a šetří prostor

Tradičně zapojované systémy – výzvy

Montážní pracovník obvykle potřebuje plán nebo schéma elektrického zapojení, aby věděl, jak připojit I/O moduly PLC k příslušným stykačům, ovladačům, snímačům a dalším provozním zařízením, a to i u poměrně jednoduchého ovládacího panelu. Nakreslit schéma elektrického zapojení může zabrat mnoho času, ale ani tak není zajištěno konzistentní zapojení. S mnoha vodiči ve vzájemné těsné blízkosti je pravděpodobný výskyt chybných zapojení.

Aby se minimalizovala pravděpodobnost nepřipojení kabelu, často se používá podrobné schéma; montážní pracovník ovšem i tak musí schéma interpretovat a obvykle identifikuje veškeré zapojení zvýrazněním každého spojení vodičů, když je fyzicky připojeno – to je únavná, ale důležitá praxe, která zabírá čas, ale zamezuje problémům, k nimž dochází ve fázi funkčních zkoušek.

Po připojení kabelových svazků k ovládacím prvkům, například na dveřích rozváděče, je dále nutný určitý čas k řádné úpravě a srovnání vodičů tak, aby nebránily při otevírání a zavírání dveří, nebo aby se zamezilo poškození samotných kabelových svazků.

I po zapojení rozváděče mohou být požadovány změny na poslední chvíli, když si zákazník přeje například doplnit nebo odstranit součásti, funkce či příslušenství. Tyto změny musí být zapracovány před tím, než řídicí rozváděče opustí závod výrobce stroje.

I když je rozváděč instalován v místě použití, mohou vznikat jiné překážky; technici mohou provést úpravy řídicího programu nebo instalovat další provozní zařízení, což vyžaduje další zapojení vstupů/výstupů (I/O), nebo může přidané zařízení/součást vyžadovat vedení kabeláže k napájení.

Změny zapojení, uspořádání a řídicího programu mohou probíhat bez zpracování příslušné dokumentace. Ovšem v závislosti na obchodních ujednáních může výrobce stroje i nadále odpovídat za řídicí rozváděč bez ohledu na změny, k nimž došlo na místě.

Obr. 3: Inteligentní řešení přináší pružný návrh strojů uvnitř i vně rozvaděče – zkrácení doby zapojování, zkoušení a uvádění do provozu až o 85 %

Zlepšení připojení ovládacího panelu

Pamatujete si dobu, kdy se před průmyslovými řídicími sítěmi nebo sběrnicemi kabeláž mezi ovládacími panely skládala z dlouhých vedení vodičů? Sběrnice a vzdálené I/O eliminovaly nutnost těchto dlouhých vedení, což znamenalo výrazný posun v produktivitě práce při instalaci ovládací kabeláže a systémů v místě použití. Zbývající kabeláž mezi vzdáleným I/O systémem a připojeným rozvaděčem se značně omezila.

Pomocí sběrnice lze několik provozních zařízení připojit k jedinému kabelu a počet kabelů mezi řídicím rozváděčem a zařízeními se tak dramaticky snížil. I nadále se ovšem klasická kabeláž, používá uvnitř rozváděčů. Ale proč?

Částečná odpověď je taková, že jsou provozní kabelová vedení dlouhá, jejich instalace je nákladná a potenciální úspory související s odstraněním klasické provozní kabeláže byly větší než úspory související s odstraněním klasické kabeláže v rozváděčích. Tak byly sběrnicové systémy přitažlivé pro oblasti použití mimo rozváděče i tam, kde byla technologie poměrně nákladná a její použití bylo složité.

V první chvíli by nás mohlo napadnout přizpůsobit stávající sběrnicový systém pro použití v rozváděčích. V praxi se to již provádí u složitých zařízení, jako jsou softstartéry, frekvenční měniče a dotykové panely. Ovšem u jednoduchých systémů se tato technologie ještě nepoužívá. Důvodem je to, že náklady související se zapojením sběrnicového systému jsou vysoké a ve většině případů není nutný úplný rozsah funkcí.

Mnohem lepším přístupem je inteligentní komunikační systém, který se nachází pod sběrnicí, jež byla vyvinuta speciálně s ohledem na použití v rozváděčích, přičemž je schopna připojit i zařízení mimo rozvaděč. Zvažte způsob zapojení řídicího rozváděče, který může připojit standardní ovládací prvky motoru, eliminovat většinu připojovacího materiálu, zrychlit procesy návrhu, montáže, zkoušek a uvádění do provozu a snížit požadavky na prostor v rozváděči, při zachování připojení ke standardním průmyslovým sítím a sběrnicím.

Nyní jsou k dispozici propojovací systémy na úrovni jednotlivých zařízení používajících inteligentní moduly, které se připojují ke standardním ovládacím prvkům motorů, jako jsou stykače, spouštěče motorů a další ovládací a signalizační přístroje. Tyto inteligentní moduly se připojují přes plochý vícevodičový kabel k bráně, která se připojuje ke standardní sběrnici na CPU PLC. Propojovací systémy na úrovni jednotlivých zařízení, které obsahují zdroj napájení, mohou pomoci odstranit většinu ovládacích kabelů od I/O modulů PLC ke spouštěčům motorů a ovládacím přístrojům.

Výrazně lze zkrátit dobu montáže rozváděče, přičemž doba na zkoušení je téměř nulová, protože je nutno kontrolovat pouze jeden plochý kabel. Diagnostická signalizace na komunikačních modulech může ukazovat stav sítě, což dokáže dále zrychlit zkoušení a uvádění do provozu. Z hlediska údržby má propojovací systém na úrovni jednotlivých zařízení jen několik spojů, což urychluje pravidelné kontroly nepřerušení zapojení. Inteligentní moduly poskytují nejen digitální, ale i analogové či sofistikovanější informace, čímž se ještě více podporuje diagnostika a odstraňování závad.

Když integrovaný propojovací systém spojuje ovládací prvky, úpravy kabeláže v místě použití a manipulace na původním uspořádání rozváděče vyžadují know-how a jsou okamžitě zřejmé. Proto k nim bude docházet s menší pravděpodobností, což pomáhá chránit duševní vlastnictví výrobce stroje a zachovává původní provedení a kvalitu dokončeného rozváděče. 

Obr. 4: Složité a k chybám náchylné zapojování jednotlivých bodů je minulostí. Veškeré přístroje ve stroji lze připojit pomocí jednoduchých zásuvných konektorů

Výroba inteligentně řízených strojů

Propojovací systémy na úrovni jednotlivých zařízení zkracují dobu nutnou pro vývoj, projektování, montáž a zapojení. Dále zjednodušují zapojení ovládání, rozšiřují diagnostické možnosti na úrovni přístrojů a zvyšují spolehlivost, konzistenci a pružnost ovládacího systému. Navíc značné snížení počtu kabelových vedení a I/O modulů šetří prostor v rozváděči.

Veškeré popsané vlastnosti a mnoho dalších je zahrnuto v inteligentním komunikačním systému SmartWire-DT společnosti Eaton. Tento systém neposkytuje jen pohodlnou a nákladově efektivní alternativu vůči tradičnímu zapojování v rozváděčích při snadno dosažitelném snížení nákladů až o 85 procent a s úsporami prostoru v panelech až o 40 procent, ale nabízí i spoustu pokročilých vlastností a funkcí.

Více informací naleznete na internetových stránkách www.eaton.eu/cz/iw/mac.