Hnací silou rozmachu Průmyslu 4.0 jsou řešení, která vyžadují propojení různých, doteď známých, ale vždy samostatně posuzovaných disciplín. Jsou to řešení, která přinášejí nová výrobní zařízení s vyšší hodnotou efektivity, inteligence, výkonnosti a univerzálnosti. To znamená jediné: chytrá výrobní zařízení již nejsou vzdálenou budoucností, jsou zde kolem nás. Toto propojení samozřejmě není limitováno jen na výrobní zařízení, má svůj význam i mimo výrobní haly. Je realizováno v rámci celého hodnotového řetězce – od konstrukce a výroby až po logistiku. V tomto článku bychom se rádi zaměřili na technologie Průmyslu 4.0 v té nejširší oblasti průmyslové automatizace, kterou zastupují jednotlivé komponenty a moduly na úrovni senzorů a akčních členů včetně ovládacích prvků, procesních technologií a sběru dat. Výzvou pro Průmysl 4.0 na této úrovni je právě smysluplné propojení výše zmíněných disciplín účelným způsobem zajišťujícím potřebnou integraci funkcí do jednotlivých komponent pro jejich snadnou konfiguraci, optimalizaci, diagnostiku a samostatné shromažďování informací v reálném čase. Proto je i cílem společnosti SMC nabízet jednotlivé produkty, která pomáhají zákazníkům vytvářet individuální a také inovativní řešení s přidanou hodnotou po celý životní cyklus. Výsledkem jsou zařízení i kompletní výroby navržené individuálněji, flexibilněji, rychleji, a tudíž mnohem efektivněji. Bezdrátové komunikační jednotky EX600-W Společnost SMC se v rámci Průmyslu 4.0 zabývá nejen vývojem nových technologií, ale také nepřetržitou inovací již existujících řešení a technologií. Ideálním praktickým příkladem spojení nových technologií se stávajícím řešením pro Průmysl 4.0 jsou bezdrátové komunikační jednotky pro ovládání ventilových bloků EX600-W ve spojení s ventily řady SY. Tyto jednotky si již během prvních šesti měsíců od doby, kdy byly plně uvedeny na trh, našly velikou oblibu mezi zákazníky. Důvodem je právě v této oblasti průmyslové automatizace zcela unikátní spojení bezdrátové komunikace s osvědčenou technologií řídicích jednotek řady EX600. Toto spojení umožnilo odpoutat ventilové bloky (a k nim připojené moduly vzdálených vstupů a výstupů, digitálních i analogových) od pomyslné pupeční šňůry, která je reprezentována fyzickým propojením komunikačním kabelem s řídicím systémem. Bezdrátová komunikace zbavuje uživatele starostí o fyzické komunikační linky, které mohou být náchylné na opotřebení a ztrátu funkce vlivem mechanického opotřebení. Každá výměna takové komunikační linky znamená prostoje při odhalování skutečného místa závady a následně i při její výměně. Mnohem snazší je také změna topologie celého výrobního zařízení. Vyšší je i modularita celého zařízení. Celá bezdrátová síť je lehce konfigurovatelná, jednotlivé moduly se mohou rychle a jednoduše připojovat i odpojovat podle aktuální konfigurace výrobního zařízení. Technické parametry jednotek byly již představeny v jednom z minulých vydání Technického týdeníku, proto jen stručně. Jednotky řady EX600-W pracují na principu „master/slave“ komunikace. Veškerou bezdrátovou komunikaci řídí jednotka EX600-W typu master. Tato jednotka se klasickým způsobem (metalicky) připojuje pomocí sběrnic Profinet nebo Ethernet/IP k nadřazenému řídicímu systému – PLC. V nich se celý bezdrátový systém prezentuje jako jedno zařízení typu slave. Jedna řídicí komunikační jednotka EX600-W typu master může v jeden okamžik bezdrátově komunikovat až s 15 aktivními komunikačními jednotkami typu slave a celkem může být k jedné jednotce master nakonfigurováno až 127 jednotek slave (pro verzi Profinet 31 jednotek). Každá komunikační jednotka umožňuje připojení ventilového bloku a až 9 přídavných modulů digitálních nebo analogových vstupů a výstupů s různými typy konektorů pro připojení. Jednotky EX600-W komunikují ve 2,4GHz ISM frekvenčním pásmu. V tomto frekvenčním pásmu nehrozí rušení vlivem výrobního procesu, ať už se jedná o svařování, frekvenční měniče motorů, či jiné průmyslové zdroje. Navíc pro prostředí s vysokým síťovým provozem jsou všechny jednotky vybaveny funkcí střídání komunikačního kanálu v 5ms cyklu. Vlastní komunikace je zajištěna šifrováním, které zabraňuje nežádoucímu přístupu do komunikace a následnému narušení výrobního procesu. Vývoj nové komunikační jednotky řady EX600-W byl inicializován poptávkou zákazníků společnosti SMC, kteří hledali skutečně funkčně jednoduché, robustní a vysoce flexibilní řešení pro svoje stroje a výrobní linky. Přitom nasazení jednotky s bezdrátovou komunikací nesmělo být limitováno rušivými vlivy průmyslového prostředí, pro které bude určena. To se také povedlo. Výsledkem je naprosto unikátní řada EX600-W, která nabízí všechny poptávané funkce a dokáže spolehlivě pracovat například i v prostředí svařoven nebo v prostředí s vysokým provozem bezdrátové komunikace. V oblasti řídicích jednotek ventilových bloků můžeme představit i další nové produkty. Řada EX260 byla doplněna o dvě nové varianty. Řada EX260 je nejjednodušším řešením, jak ventil ve ventilovém bloku propojit průmyslovými sítěmi k nadřazenému řídicímu systému. Novými zástupci jsou komunikační jednotky s protokoly Ethernet Powerlink a IO link, které umožňují začlenit do sítě až 32 elektromagnetických ventilů. I řada EX600 je nově dostupná ve verzi s protokoly Ethernet Powerlink a IO-Link (v konfiguraci IO-link master). K rodině produktů, které komunikují protokolem IO-link, samozřejmě patří i další produkty; jsou to například snímače polohy s odčítáním aktuálního stavu, digitální snímače tlaku a průtoku nebo digitální regulátory tlaku řady ITV. Univerzální ventil pro Průmysl 4.0 Vysoká míra konfigurace a provozní flexibility není jen vlastností řídicích či ovládacích elektronických systémů. Zákazníci společnosti SMC ji také mohou najít v druhé části ventilového bloku, to znamená v samotných ventilech řady SY. Tato řada nabízí veliké množství jedinečných inovativních řešení, která posouvají stavbu ventilových bloků do nové úrovně, kterou můžeme shrnout následujícími pojmy: garance kvality, spolehlivosti a rychlé odezvy; vysoká variabilita; možnost integrace diagnostiky pro sledování stavu nejen ventilů, ale i připojených zařízení za účelem minimalizace odstávek, zlepšení prognóz, preventivní údržby a analýzy dat v reálném čase. Ventily řady SY mají na trhu nejlepší poměr průtoku stlačeného vzduchu k jejich velikosti. Například jeden ventil velikosti SY5000, který má šířku pouhých 15 mm, nabízí dostatečné průtočné množství pro ovládání pneumatického válce o průměru pístu 63 mm při rychlosti pohybu celých 300 mm/s, nebo dokonce o průměru 100 mm při rychlosti pohybu 100 mm/s. Garance kvality je zajištěna i vysokou životností ventilů, ventily s elastomerovým těsněním šoupátka mají životnost 70 milionů sepnutí, použitím ventilů s kovovým těsněním šoupátka se životnost zvyšuje až na nedostižných 200 milionů sepnutí. Kovové těsnění šoupátka je dostupné i pro bistabilní ventily. Ty jsou doplněny ještě mechanickou aretací šoupátka, která zajišťuje setrvání šoupátka ventilu v koncové poloze i v případě odpojení od ovládacího stlačeného vzduchu nebo v případě vibrací a mechanických rázů, které působí v ose šoupátka ventilu. Pro efektivní provoz pneumatických systémů je možné kombinovat různé velikosti ventilů v jednom bloku. Vývody z ventilového bloku mohou být směrovány směrem dolů, do strany a nahoru, včetně jejich kombinace. Toto řešení je vhodné například i pro integraci snímačů tlaku pro sledování stavu procesu. Dalším příspěvkem k vysoké efektivitě těchto ventilů je jejich nízký elektrický příkon ve spojení s rychlou odezvou. Standardní příkon elektromagnetických cívek pilotních ventilů je pouhých 0,4 W, v kombinaci s obvodem pro snížení příkonu je spotřeba elektrické energie snížena na naprosto jedinečnou hodnotu 0,1 W. Konstrukce ventilového bloku si zachovává tradiční paralelní propojení s řídicí jednotkou. Důvodem je odezva pneumatických ventilů, která tak může klesnout pro vybrané typy na hodnotu pouhých 10 ms. Toto řešení přináší i další výhodu. Ventily řady SY mohou být ovládány paralelně přes D-SUB konektor, kruhový konektor či konektor jiného typu. Anebo po sériové lince pomocí komunikačních jednotek řady EX. To vše bez nutnosti výměny dílů ve ventilovém bloku. Příslušenství pro ventilové bloky Posledním dílkem mozaiky pro dosažení flexibility konfigurace je příslušenství pro ventilové bloky. To je zastoupeno například různými adaptéry, které se vkládají mezi ventil a jeho poddesku. Základním adaptérem je adaptér pro rychlou výměnu ventilu. Pokud použijeme tento adaptér, jsme schopni uzavřít přívod stlačeného vzduchu do ventilu, aniž bychom omezili pneumatické napájení v ostatních ventilech bloku. Dalšími adaptéry mohou být regulátory tlaku, které mohou upravit hodnotu tlaku v jedné konkrétní větvi vycházející z jednoho ventilu, nebo dokonce v jednom výstupním portu z ventilu. Další adaptéry umožňují zastavení pohybu pneumatického válce včetně možnosti mechanického odpuštění stlačeného vzduchu. Velice často se také používají adaptéry, které mohou ventilový blok rozdělit do několika zvlášť napájených nebo odvzdušněných zón. Adaptéry je možné také kombinovat. Každý konstruktér tak dostává nesčetné množství kombinací pro jeho aplikace. Samozřejmostí v nabídce společnosti SMC je také on-line konfigurátor ventilových bloků, který každého intuitivně provede celou konfigurací. Na konci konfigurace také samozřejmě nabídne kromě možnosti samotné on-line objednávky i možnost stažení 3D modelu, montážního výkresu, konfiguračních souborů pro průmyslové sběrnice nebo konfiguračních listů, které mohou být zařazeny do dokumentace ke stroji. Konfigurátor ventilových bloků je dostupný na stránkách společnosti SMC, stejně tak jako další informace o produktech společnosti SMC, které vám nabízejí praktickou cestu k Průmyslu 4.0 ve vašich strojích a výrobách.
