Bizonyított a gyakorlatban: az XTS lineáris szállítórendszer
A gépészmérnökök innovációs tényezőként értékelik az XTS-rendszert
Amióta 2012-ben a Hannover Messe ipari kiállításon bemutatták, a Beckhoff lineáris szállítórendszere (XTS – eXtended Transport System) már számos új gép részévé vált; az egyszerű összeállításoktól kezdve a rendkívül bonyolultakig a legkülönbözőbb automatizálási megoldások kifejlesztését segítette elő. Sokoldalúságát – különösen nagyméretű rendszerekben – kiválóan tükrözi egy összetett XTS-bemutatóalkalmazás, melyet még az SAP standján is az okos gyártósorok példájaként láthattunk a 2016-os Hannover Messe kiállításon.
A 4×6 m-es összetett szállítórendszeres bemutatóalkalmazás, amelyet ebben a példában különböző italosdobozok szétválogatásához használnak, öt XTS-rendszert tartalmaz. Ezek teljes hossza 26 m és 100 mozgatóelemmel rendelkezik. Egyedül csak a 17 méter hosszúságú külső XTS-szakasz belső részén 72 mozgatóelem dolgozik. Mindezen túl a rendszerben található két 4 méter hosszú felső szakasz is, amelyek külső peremén tizenkét mozgatóelem helyezkedik el, valamint két emelőállomás is, amelyek egyenként két 25 cm magas, függőleges XTS-modulból állnak. A nagyobb terhelhetőség érdekében mindkét emelőállomás tartalmaz egy újfajta, 70 mm-es mozgatóelemet is.
Bonyolult mozgásvezérlés egyszerű szoftveres beállítással
Ha rugalmasságra van szükségünk, azt ebben a bonyolult rendszerben csak a szoftveralapú mozgásvezérléstől várhatjuk. Minden mozgatóelem egy önálló, egyedileg vezérelhető szervotengely, amelynek mozgását igény esetén más mozgatóelemekhez vagy folyamatsorokhoz is szinkronizálni lehet. Szükség esetén a mozgatóelemek paramétereinek átállításával az elemek dinamikai viselkedését bármikor, egyenként változtathatjuk, akár működés közben is. Ebben a mintaalkalmazásban ez azt jelenti, hogy az egyes mozgatóelemek sokkal gyorsabban képesek továbbítani a kisebb, fehér italosdobozokat, mint a nagy, pirosakat, és még ennél is dinamikusabbak lehetnek, amikor egyáltalán nem továbbítanak italosdobozokat.
A rendszer néhány feldolgozó- és gyűjtőállomást is tartalmaz. Például az italosdobozokat egy emelőeszköz juttatja el a két felső XTS-szakaszba. Ezek az emelőeszközök két mozgatóelemet tartalmaznak, amelyek egy fogaskerékből és egy fogaslécből állnak. Az emeléshez az alsó szakaszból érkező mozgatóelemet és a felső szakasz összekapcsolt mozgatóelemeit kell egymáshoz szinkronizálni. Ennek megfelelően a felső szakasz második mozgatóeleme az elsőhöz képest relatív módon mozog annak érdekében, hogy a fogaskerekes mechanizmus segítségével át lehessen venni az italosdobozt az alsó szakasz mozgatóeleméről. Ezzel az eszközzel az italosdobozok pufferbe gyűjthetők a kívánt rendezési eljárás szerint, majd ezután vissza lehet azokat juttatni az alsó rendszerbe.
Két bütykös tárcsa szinkronizálásának köszönhető, hogy két összekapcsolt mozgatóelemnél nem tapasztalható további emelkedés az íves részeken történő áthaladáskor, így az italosdobo-zokat egyenletesen továbbítja a rendszer. A két mozgatóelem közötti relatív távolság mindig állandó marad, még akkor is, amikor belépnek az íves szakaszokba vagy kilépnek abból. A vezérlőszoftverben a két bütykös tárcsa mozgását a „doboz fel” vagy „doboz le” paraméterek közötti váltással lehet vezérelni, ezáltal a bonyolult emelési funkciókat rendkívül egyszerűen és rugalmasan lehet megvalósítani.
A szoftveresen szinkronizált és mechanikusan összekapcsolt mozgatóelemekkel könnyen megvalósíthatók még olyan bonyolult mozgatási feladatok is, mint az italosdoboz felemelése.
Egyszerű megvalósítás előre konfigurált funkcióblokkokkal
A TwinCAT szoftver ideális támogatást nyújt bármilyen kívánt mozgás egyszerű kivitelezéséhez. A mozgatóelemek hagyományos szervotengelyként jelennek meg az összes szokásos mozgásvezérlési funkcióban – mint például „repülő fűrész”, elektromos hajtómű vagy bütykös tárcsa. Az egyes XTS-specifikus követelményeket, például az automatikus felhalmozás, az ütközések és rángatások elkerülése, a centrifugális erő korlátozása stb. ugyancsak meg lehet valósítani az adott TwinCAT-bővítménnyel.
Mindezeken túl a kettő vagy több mozgatóelemet érintő, bonyolult kinetikai paramétereket is tartalmazza már az XTS mozgásvezérlési eszköztár. Ennek segítségével az egy csoportba szervezett több mozgatóelem 2D tengelyként (X/Y táblázat) vagy 3D tengelyként is kezelhető; ekkor a szoftver a teljes mozgatóelem-csoportot a kiválasztott kinetikai paraméterek alapján fogja vezérelni. A rendelkezésre álló felületen keresztül e kinetikai jellemzőket közvetlenül CNC-parancsokkal (G-kód) is meg lehet adni. A szoftverbe beépített feltételfigyelés mindezek mellett lehetővé teszi a mozgatóelemek távoli, működés közbeni felügyeletét, ezáltal a karbantartási munkákat előre lehet tervezni, minimálisra csökkentve a gép állásidejét.
Az előre konfigurált funkcióblokkok elősegítik a mozgatási és a kezelési feladatok állomásorientált megvalósítását. Ilyen eset például, amikor a dobozokat össze kell gyűjteni, mielőtt azok időigényesebb műveleteket végző feldolgozóállomásra – például emelőállomásra – kerülnek. Ez egy egyszerű beállítással elvégezhető úgy, hogy a szoftverben kijelöljük a rendszer kívánt pontjain a megfelelő gyűjtőzónákat. Ezt követően, magasabb szintű vezérléssel az egyes mozgatóelemeket egyszerűen továbbítani lehet az egyik állomástól a másikra, függetlenül attól, hogy ezek az állomások a beállításuk szerint mozgatásra, várakoztatásra vagy feldolgozásra szolgálnak. Ekkor egy várakoztatóállomás a TwinCAT beépített ütközés ellen védő mechanizmusa segítségével a mozgatóelemeket egymás mögött felsorakoztatva, automatikusan összegyűjti. Ha az első helyen lévő mozgatóelem továbbhalad, a következő egyszerűen a helyére lép. Hasonlóan egyszerű megvalósítani például a szinkronizált mozgásokat is. Ebben az esetben egy adott mozgatóelemet a következővel szinkronban kell egy bizonyos állomásra vinni, ami a megfelelő funkcióblokkban állítható be.
Az összetett XTS-alkalmazást először a 2015. évi SPS IPC Drives kiállításon, Nürnbergben mutatták be. Itt a különböző színű és méretű italosdobozok szállítását és rendezését lehetett megtekinteni.
A potenciális teljesítőképesség kiaknázása több- és sokmagos technológiákkal
Az összetett XTS-alkalmazás vezérléséről egy C6930 típusú, vezérlőszekrénybe telepíthető, négymagos Intel® Core™ i7 processzorral rendelkező számítógép gondoskodik. Az egyik processzormag a Windows operációs rendszer működéséért felelős, a másik három mag pedig a TwinCAT Core Isolation funkció vezérlőfüggvényeihez van rendelve. Ezekből a magokból az egyik az NC-tengely vezérlését végzi, a másik kettő pedig kiszámítja az XTS-rendszeren belül az alkalmas útvonalakat. A párhuzamosított műveleteknek köszönhetően a rendelkezésre álló számítási teljesítmény jelentősen nagyobb az egymagos processzorok szekvenciális feldolgozásához képest, ezért az ilyen jellegű, összetett XTS-alkalmazások rendkívül hatékonyan valósíthatók meg.
A C6670 típusú ipari PC segítségével tovább növelhető a hatékonyság, mert ebben a központi egységben akár 36 processzormag is lehet. Ezzel a sokmagos technológiával jelentősen nagyobb számítási teljesítmény érhető el, így további funkciókat lehet beépíteni az összetett XTS-alkalmazásba. Kiváló példa erre az intenzív számítási teljesítményt igénylő állapotfigyelő funkció, amely segítségével nagyon korán észlelni lehet többek között egy mozgatógörgő kopását, vagy a vezetősínek szennyeződését. Ehhez a számítógépes platformnak hatalmas mennyiségű adatot kell begyűjtenie, és ezeket folyamatosan elemeznie kell ahhoz, hogy bizonyos határértékeket vagy rázkódási frekvenciákat észlelni lehessen. A C6670 óriási számítási teljesítménye szükséges ahhoz, hogy ezt ne csak az összetett szállítórendszeres alkalmazás néhány pontján, hanem folyamatosan a pálya teljes hosszán, és minden mozgatóelemhez kapcsolódóan meg lehessen valósítani.
A 2016-os Hannover Messe kiállításon egyedi kulcstartók gyártásával az SAP mutatta be élőben, hogy a vállalatirányítási információs rendszerek (ERP) hogyan tudnak közvetlenül kommunikálni az XTS rendszerrel és a további feldolgozó berendezésekkel az általános rendszerszolgáltatásokon keresztül.
Az összetett XTS-alkalmazás is az Ipar 4.0 része
A 2016-os Hannover Messe kiállításon az SAP, a Beckhoff és további technológiai szereplők az összetett XTS-bemutató-alkalmazáson keresztül szemléltették, hogy a gyártási eljárásokat hogyan lehet szorosan összehangolni az üzleti folyamatokkal. A bemutató-rendszerben az XTS az egyes állomásokra szállította feldolgozáshoz a termékeket, és ott elhelyezte azokat. A termékeket egyenként, rendkívül dinamikusan tudta kezelni úgy, hogy az SAP szoftver közvetlenül az XTS-rendszerrel kommunikált az általános rendszerszolgáltatásokon keresztül. A TwinCAT szoftver összekötő-interfészként működött, azaz kapcsolatot létesített a gép és az SAP között. A munkával kapcsolatos kommunikáció szolgáltatásorientált architektúrán (SOA) alapult, OPC UA protokollon keresztül.
A mintarendszer egy beépített intelligens csippel és személyre szabott előlappal ellátott kulcstartó gyártását mutatta be. Itt vált nyilvánvalóvá az összeállítás legnagyobb erőssége, ami miatt érdemes a termékeket XTS-rendszer segítségével feldolgozni. Miután beállítottak egy gyártási műveletsort, a kezdődarab egy mozgatóelemhez került, amely átvezette a feldolgozógépen, ahol a gép teljes kulcstartóvá szerelte azt össze; mindezt úgy, hogy közben a termék végig követhető maradt. Az Ipar4.0 által képviselt új alapszemlélet így megvalósítható, vagyis a gyártási folyamat már nem gépközpontú, hanem azt a gyártandó termék szemszögéből lehet megközelíteni, és ennek megfelelően lehet programozni. A legfontosabb viszont, hogy ily módon tömeggyártási módszerekkel egyedi termékeket is elő lehet állítani akár 1 db-os tételben is, és mindezt magasabb szintű vállalatirányítási információs rendszerekkel (ERP) kezelve.
További részletek: www.beckhoff.hu/XTS
BECKHOFF Automation Kft.
1097 Budapest, Gubacsi út 6.
Tel.: + 36 1 501 9940
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.beckhoff.hu
Még több Beckhoff
