Modulaire machines

Waarom modulaire machines bouwen ?

Het kernidee van modulariteit in de machinebouw is om complexe machines in modules te verdelen, zodat ze individueel kunnen worden geassembleerd met een toenemend aantal identieke onderdelen. De combinatie van deze modules dekt de variatie van machinetypes. Dankzij de schaalvoordelen die hierdoor worden behaald, kunnen modulaire machines sneller en goedkoper worden geproduceerd. Bovendien kunnen ze sneller in gebruik worden genomen en met meer flexibiliteit worden uitgebreid.

Gestandaardiseerde interfaces zijn vereist om ervoor te zorgen dat de units gemakkelijk en snel kunnen worden gecombineerd. Deze omvatten mechanische interfaces, maar ook die welke nodig zijn voor krachtoverbrenging, communicatie en, indien nodig, perslucht. Modulariteit is geen kenmerk dat kan worden gedefinieerd met een categorisch ja of nee. In plaats daarvan varieert het van lage tot absolute modulariteit.

Decentrale automatisering bevordert modularisatie

Consistente modularisatie is niet mogelijk met point-to-point bedrading in de centrale schakelkast. Deze centrale structuren maken het moeilijk om een module te vervangen of een machine uit te breiden. Machinemodules vereisen autonome structuren. Deze kunnen in kleine lokale schakelkasten in de module met IP20-componenten worden geïmplementeerd.

Multi-part modular machine with IP67 decentralized I/O components.

IP67 gedecentraliseerde I/O-modules vergemakkelijken interconnectiviteit en minimaliseren bedradingskosten

Bedrading en installatie zijn echter meestal complexer dan met componenten met beschermingsklasse IP67, die zonder extra bescherming direct op de machine kunnen worden gemonteerd. Als bepaalde componenten echter niet IP67 geclassificeerd zijn of als er speciale vereisten gelden met betrekking tot hygiënisch ontwerp, voedselconformiteit of chemische weerstand, zijn IP20 oplossingen in een beschermbehuizing vaak noodzakelijk.

IP67-automatiseringscomponenten vergemakkelijken de interconnectiviteit van modules. Met decentrale I/O-componenten voor directe montage in het veld is het mogelijk signalen direct op het opwekkingspunt op de module te verzamelen en van module naar module te koppelen via een Ethernet verbinding - en dit alles zonder schakelkast. Dit verlaagt de installatiekosten en verkort de inbedrijfstellingstijden bij de eindklant.

IP67-Spanners vertalen tussen Ethernet-protocollen

Machines en modules met verschillende Ethernet-protocollen kunnen met minimale inspanning direct in het veld worden aangesloten met behulp van "spanners". Door gebruik te maken van conventionele communicatiestandaarden worden inbedrijfstelling en interconnectiviteit eenvoudig en efficiënt . Dit geldt in het bijzonder voor modulaire machinebouw.

Internationalisering vereenvoudigd: spanners vertalen tussen Ethernet-protocollen

Decentrale veiligheidsconcepten

Toepassingen die veilige automatisering vereisen, kunnen ook worden gepland en geïmplementeerd in een modulaire ontwerpstrategie. Met hetzelfde concept voor voeding en datavoorziening kan elk veiligheidssignaal van sensoren of noodstopschakelaars eenvoudig en efficiënt worden gecapteerd.

Sketch shows the schematic structure of a safety application with HMI, , Ethernet connection lines, icons for safety functions and I/O modules for connecting them

De veiligheidsmodules sturen de veiligheidsfuncties aan voor elke module terwijl de HMI/PLC de standaardapplicatie bestuurt

Veiligheidsfuncties kunnen ook decentraal worden aangestuurd door IP67-veiligheidscontrollers direct op de modules. Dit voorkomt lange cyclustijden voor centrale veiligheidssturingen, wat uiteindelijk kleinere veiligheidsafstanden op de machine mogelijk maakt. Verdere voordelen van decentrale veiligheidsoplossingen vindt u op onze technologiepagina over machineveiligheid.

Video: Hoe modulaire machines meer flexibiliteit mogelijk maken

RFID Solutions: Seamless Identification in Production and Intralogistics

Modularisatie van besturingsoplossingen

Consistente modularisatie vereist ook dat verschillende besturingsfuncties worden verplaatst naar de machinemodule. Deze functies kunnen worden uitgevoerd vanaf I/O-systemen met geïntegreerde logische controllers of vanaf echte compacte PLC's. Beide productgroepen - I/O-modules en controllers - kunnen in IP20 in schakelkasten worden ontworpen of als IP67-versies voor directe montage in het veld. In dit geval biedt de IP67-versie zonder schakelkast duidelijke voordelen op het gebied van bedrading en flexibiliteit. De verplaatste veiligheidslogica in de I/O-module kan extra voordelen bieden, zoals de snelle uitvoering van veiligheidsfuncties of een voordeligere veiligheidsarchitectuur, aangezien er geen centrale veiligheidssturing of F-CPU nodig is.

De on-site controllers communiceren met hogere controllers of HMI's voor controle-, documentatie- of visualisatie-doeleinden. De keuze van de juiste besturingsoplossing hangt af van het type en de afmetingen van de machine. Hierdoor kunnen overgedimensioneerde besturingsoplossingen worden vermeden. Het werk voor de gebruiker blijft minimaal, terwijl de efficiëntie van de machine toeneemt. Aangezien de logische module de gegevens on-site voorbewerkt, hoeft alleen relevante procesdata te worden overgebracht naar hogere controllers.

Intelligentie naar het veldniveau verplaatsen

De verplaatsing van intelligentie naar het veld moet bij de engineering aan de softwarekant in kaart worden gebracht. De machinemodules verwerken de inputs van aangrenzende modules als een autonoom systeem en bepalen op basis hiervan hun acties. Afhankelijk van de complexiteit van een module kan dit worden gerealiseerd met I/O-componenten met logische functies of door lokale PLC's. Alleen de data die nodig is voor de aangrenzende module wordt dan overgedragen naar de interface tussen twee machinemodules.

a triangular graphic of the automation pyramid in five layers; center: the triangular graphic with machine functions as icons; right: machine functions are freely connected to each other

Decentralized intelligence breaks down the rigid structures of the conventional automation pyramid

Het verplaatsen van softwarefuncties kan veel voordelen bieden:

Verlicht de belasting van de belangrijkste communicatieverbinding
Ontlast de hoofdsturing - en kan deze zelfs volledig vervangen
Moduletests zijn mogelijk vóór de inbedrijfstelling en de koppeling
Integratie van modules van andere producenten wordt vereenvoudigd, aangezien de centrale besturing ongewijzigd kan blijven
Eenvoudige uitbreiding van de installatie

Hoe consistenter machines zijn gemodulariseerd en intelligentie is gedecentraliseerd, hoe meer de starre structuur van de automatiseringspiramide gedestabiliseerd wordt. De hiërarchieën worden transparanter, vooral op het sensor/actuator- en het I/O- en besturingsniveau.

Turck - Banner

Partners

Technologieën