magyar elektronika

E-mail cím:*

Név:

{a-feliratkozással-elfogadja-az-adl-kiadó-kft-adatvédelmi-és-adatkezelési-tájékoztatóját-1}

beckhoff tar a1Az automatizálási csúcstechnológiákra szakosodott TAR Automation GmbH innovatív vezérlési megoldásokat szállít gyártóvállalatoknak. Az új rendszerek tervezésén és megvalósításán, valamint a meglévő gyártóberendezések modernizálásán túl a cég mozgásvezérlő- és gépállapot-felügyeleti rendszermegoldásokat is fejleszt. A dinslakeni székhelyű német vállalat a Beckhoff integrált automatizálási megoldásain alapuló, hatékony gépállapot-felügyeleti rendszert (CMS) fejlesztett ki gyártóberendezésekhez.

 

„Kezdetben szinte kizárólag hagyományos PLC- és SCADA-alapú termékeket használtunk. Ma már egyre inkább a Beckhoff PC-alapú automatizálási megoldásaira építünk” – magyarázza Alfred Rachner, a TAR Automation ügyvezető igazgatója. „A többfunkciós TwinCAT 3 automatizálási platformon mérnökeink hatékonyan fejleszthetnek szoftverkomponenseket. Ez a környezet moduláris felépítésű, ugyanakkor egységes egészet alkot. A hardverkörnyezet finom lépésekben bővíthető beágyazott számítógépekből áll, így ideálisan kielégíti bármilyen automatizálási feladat igényeit.”

Fennakadásmentesen integrálható, rendkívül precíz és testre szabható gépállapot-felügyeleti rendszer

„Ezzel a PC-alapú vezérléstechnikai megoldással az automatizálásba számos olyan új funkciót tudunk beépíteni, amelyeket korábban csak célorientált „fekete dobozokkal” lehetett megvalósítani. Jó példa erre a gyártóberendezések állapotának felügyelete” – fejtette ki Alfred Rachner. A hagyományos CMS általában egy teljes rendszeren belül önálló alrendszert alkot; adat-mintavételező és ‑kiértékelő hardveregységből áll, sem csatornáinak száma, sem a funkcionalitása nem változtatható. Az ilyen testre szabott megoldások ezért nagyon merevek: a felhasználó nem tud igazodni a változó igényekhez, továbbá a gépállapot-felügyeleti funkciók integrálása is nehéz és költséges.
A rugalmasság fokozása és a költségek csökkentése érdekében a TAR mérnökcsapata kifejlesztette a TAR 9964 jelű gépállapot-felügyeleti rendszert. Ennek alapja egy TwinCAT 3 szoftverrel, TwinCAT Condition Monitoring (gépállapot-felügyelet) könyvtárral és EtherCAT-terminálokkal kiegészített, CX5140 típusú, beágyazott PC-n alapuló vezérlőplatform. Az EL3632 típusú terminálokon keresztül IEPE-gyorsulásérzékelők csatlakoznak a rendszerhez. Ezek integrált felépítése számos előnyt nyújt:

  • A rendszer szabadon programozható, tehát bármikor új funkciókkal bővíthető,

  • A hőmérsékletmérő- vagy digitális be/kimeneti csatornák mellett utólag rezgésérzékelő- és analóg csatornák is bármikor beépíthetők a moduláris EtherCAT-terminálok széles választékának köszönhetően,

  • A túlmintavételezést alkalmazó, valósidejű, szélessávú, nagy pontosságú órajelekkel szinkronizált EtherCAT-hálózat analóg jeleknél akár 100 kHz-es, gyorsulásértékeknél pedig 50 kHz-es mintavételi frekvenciát tesz lehetővé,

  • Az EL3632 típusú gépállapot-felügyeleti terminál lehetővé teszi IEPE-érzékelők csatlakoztatását (gyorsulás, mikrofonok stb.), emellett túlminta-vételezési képességgel rendelkezik, céláramkörökkel megvalósított, paraméterezhető szűrőkkel átlapolódás ellen, digitális szűrőkkel és ofszetkompenzációval,

  • Az alapszintű elemzési algoritmusokat PLC-könyvtárként lehet beépíteni, ezáltal a funkcionalitás bármikor módosítható vagy bővíthető,

  • A végső rendszerbe integrálás egyszerű, mivel minden elterjedten használt interfész – többek között a PROFIBUS, a PROFINET, az EtherNet/IP, a CANopen és az Ethernet – rendelkezésre áll.

 

beckhoff tar a1

A gépállapot-felügyeleti rendszert a gyártó teljesen üzemkészen, kompakt, kalapsínre szerelhető formában szállítja. (Forrás: Beckhoff Automation)

Több mint gépállapot-felügyelet

A TAR 9964 jelű gépállapot-felügyeleti rendszer alkalmas például egy újrahasznosítható anyagokat – például nyomtatott áramköröket, hűtőegységeket, mosógépeket, de különféle műanyagokat vagy kerékabroncsokat is – granulátummá aprító gép állapotának felügyeletére és folyamatainak optimalizálására. Az aprítógép vágópengéjének tengelyét egy 400 kW-os motor hajtja, az apríték összenyomását és az állórész állítását pedig egy 12 kW-os hidraulikus egység végzi. A penge tengelyére szerelt gyorsulásérzékelőkről származó adatok rögzítése pedig az EL3632 típusú terminálon keresztül történik. Első lépésként a TwinCAT Condition Monitoring könyvtárának moduljai egy nagyon gyors futású feladattal begyűjtik és kötegelik az adatokat. Az ezt követő egy vagy több további feladat különböző állapotelemző funkcióblokkokkal további műveleteket, például Fourier-analízist, küszöbérték-figyelést, átlagolást és osztályozást végez. A gépállapot-felügyeleti könyvtár az adatgyűjtési és adatelemzési feladatok helyes időkorrekcióját is biztosítja.

Az integrált gépállapot-felügyeleti rendszer kézzelfogható előnyöket nyújt az aprítógép kezelője számára:

  • csapágyfigyelés: a korábban hőmérsékletméréssel figyelt csapágyak kezdődő károsodását általában csak túl későn lehetett észlelni,
    rezgéselemzés, küszöbérték- és trendelemzés: a potenciális csapágykárosodás még a költséges meghibásodás bekövetkezése előtt észlelhető,

  • túlkenés észlelése: minimalizálható a kenőanyag-felhasználás,

  • optimalizált rendszer-üzemeltetés: ha a munkatér nincs kellő mértékben beszűkítve, az anyag „táncol” a pengetengelyen, és nem aprítható össze megfelelően. Az így keletkező nagyobb rezgések ezzel a megoldással már mérhetők, az adagolás pedig az összenyomás fokozásával korrigálható,

  • ékszíj feszességének automatikus érzékelése: a rendszer észleli, ha az ékszíj laza, és önműködően megfeszíti,

  • tompa kések észlelése: míg korábban a berendezést „fülre” üzemeltették (figyelték a gépzajok változását), és a késeket kézileg élezték, most a gépállapot-felügyeleti rendszer megbízható mérésadatok alapján felismeri, ha a kések tompák, és automatikusan elvégzi az élezést,

  • integrálás a gép vezérlőrendszerébe: az anyag adagolása korábban manuálisan történt. Voltak kísérletek az adagolás optikai mérőrendszerek segítségével történő szabályozására, de ezek sikertelenek voltak, mert az aprítandó anyagok mérete és alakja nagyon különböző. Most a gépállapot-felügyelet automatikus rezgéselemzési funkciója révén megbízhatóan felismerhető, ha az aprítótér kiürült, és automatikusan új anyag juttatható be. A gép folyamatos kihasználtsága mintegy 50%-kal növelte a termelékenységet.

 

beckhoff tar a2

A TAR9964 gépállapot-felügyeleti rendszer egy TwinCAT 3 szoftvert futtató, CX5140 típusú, beágyazott PC-ből, a TwinCAT Condition Monitoring könyvtárból és EtherCAT-terminálokból áll (Forrás: Beckhoff Automation)

Új lehetőségek rendszerintegrátorok számára

„Az automatizálási és folyamatvezérlő rendszerbe integrált gépállapot-felügyelet a TAR számára is teljesen új lehetőségeket és értékesítési potenciált jelent” – mutatott rá Alfred Rachner. „A TwinCAT ideális integrálási platform: egyetlen rendszerrel tudunk megoldani minden feladatot az egyszerű vezérlésektől a mozgásvezérlésen, a CNC-alkalmazásokon és gépállapot-felügyeleten át a biztonságtechnikáig. Ezzel megtakarítható a programozók különböző platformokra való kiképzésének költsége, és osztályainkon csak egyetlen rendszert kell telepíteni, illetve karbantartani. A megtakarítások előnyeit természetesen ügyfeleink is élvezik.”
Mindezen túlmenően a TwinCAT interfésszel rendelkezik az összes elterjedt terepi buszhoz, mint például a PROFINET, az EtherNet/IP és a CANopen, így gond nélkül tudjuk integrálni megoldásainkat az ügyfeleink által használt vezérlési környezetekbe, például amikor korszerűsíteni kell egy már meglévő rendszert. A leghatékonyabb egy TwinCAT-alapú, teljeskörűen integrált PLC/NC/CMS-megoldás, bár ennek használata nyilvánvalóan csak új rendszereknél lehetséges.”

 

beckhoff tar a3

Ralf Stachelhaus, a Beckhoff vállalat Rhein/Ruhr székhelyű értékesítési irodájának vezetője, és Alfred Rachner, a TAR Automation vállalat ügyvezető igazgatója (balról jobbra) (Forrás: Beckhoff Automation)

Industry 4.0: adatátviteli szabványok vertikális és horizontális hálózatok építéséhez

A teljesítőképesség és az I/O-beállítások terén széles határok között bővíthető, sokféleképpen hálózatba kapcsolható beágyazott számítógépek révén a tervezők nagy szabadságot kapnak a vezérlési architektúrák megvalósításánál, és lehetővé válik a feladatok optimális megoldása is. „Minden lehetséges, legyen szó akár egy kis önálló megoldásról, akár decentralizált, intelligens vezérlések hálózatba kapcsolásáról vagy egy nagy teljesítőképességű, központosított elrendezésről” – emelte ki a TAR ügyvezető igazgatója. „A vertikális hálózatépítés általános szabványaként használt OPC UA-architektúrával kombinálva vállalatirányítási rendszerek integrálása is lehetséges, akár egy telephelyen belül, akár telephelyeken átnyúlóan.”

 

Gépállapot-felügyelet TwinCAT és EtherCAT segítségével

Az EtherCAT kiküszöböli az alrendszereket

A terepi mérésekhez tervezett buszrendszereknél korábban nem lehetett 100 kHz-es mintavételezési frekvenciát használni. Az EtherCAT ezt megváltoztatta: működési elve messze 90% feletti hasznos adatsebességet enged meg, kétirányú Fast Ethernet-átvitelt használ, és a busz ciklusideje mindössze néhány μs. A túlminta-vételezés és a mérésadatok közvetlenül az EtherCAT „slave”-en történő közbenső tárolása a buszfrekvenciát messze meghaladó mintavételi frekvenciákat tesz lehetővé. Az EtherCAT „slave”-ek elosztott órái a hálózat egészén biztosítják az adatok mintavételezésének időbeli szinkronizálását. A jitter jóval kevesebb 1 μs-nál, általában 100 ns-nál is kisebb, aminek köszönhetően a vezérlőrendszerbe számos olyan funkció is beépíthető, amelyeket eddig sebességigényük miatt csak decentralizált, intelligens alrendszerekkel lehetett megvalósítani. Most az EtherCAT kellő sebességgel juttatja el a mérésadatokat a vezérlőrendszerbe.

Nagy pontosságú méréstechnika EtherCAT-terminálokkal

A Beckhoff az EtherCAT funkcionalitását kihasználva folyamatosan fejleszt új méréstechnikai be/kimeneti eszközöket. Vannak már terminálok többek között hőmérsékletméréshez, nyúlásmérő bélyeg elemzéséhez, áram- és feszültségadatok gyűjtéséhez, rezgésfigyeléshez és különböző – például ±10 V-os vagy 0…20 mA-es – analóg jelekhez.

A gépállapot-felügyelet tökéletesen beintegrálható a vezérlőrendszerbe

Az EtherCAT-rendszer és a nagy pontosságú mérőterminálok mellett a PC-alapú vezérléstechnika teljesítőképességének folyamatos növelése is döntő fontosságú ahhoz, hogy a gépállapot-felügyeleti rendszereket ne alrendszereken keresztül, hanem közvetlenül lehessen működtetni. A CX2040 típusú beágyazott számítógépben és más, nagy teljesítőképességű eszközökben négymagos, 2,1 GHz-es Intel® Core™ i7 processzorok vannak, ezért még komplex vezérlési feladatok esetén is elegendő számítási teljesítmény áll rendelkezésre a mért adatok elemzéséhez.

A TwinCAT 3 optimalizálja a mérésadatok feldolgozását

A TwinCAT 3 automatizálási szoftver segítségével a program egyes taszkjai különböző processzormagokhoz rendelhetők. Például a mérésadatok számításigényes elemzési algoritmusainak használatához külön elemzési taszkot definiálhatunk, amelyet külön processzormagon futtathatunk. Ezenfelül a TwinCAT 3 egy gépállapot-felügyeleti könyvtárral is segíti a PLC-programozókat a mérésadatok feldolgozásában. A könyvtár szoftvercsomagként áll rendelkezésre, tehát a felhasználó az alkalmazási területtől és saját tudásszintjétől függően választhat alapszintű matematikai algoritmusok vagy felhasználóspecifikus modulok közül. A választható alapszintű analitikai, statisztikai és osztályozási algoritmusok közé tartozik például a többféle FFT-művelet, burkológörbe-, kurtózis-, csúcstényező- és effektívérték-számítás, illetve küszöbérték-figyelés. Ilyen módon az alapalgoritmusok teljes körét felhasználhatjuk egyedi elemzési rutinjaink összeállításánál.
A felhasználói modulok egy lépéssel közelebb visznek az alkalmazáshoz. Ezek alapalgoritmusokból állnak össze, és azokat a műveleteket tartalmazzák, amelyek – például – egy golyóscsapágy állapotának ellenőrzéséhez szükségesek. Ezáltal az adott modult egy bizonyos csapágy geometriai adataira és a vonatkozó küszöbértékekre konfigurálhatjuk, miközben nem is kell tudnunk, hogy milyen számítások történnek a modulon belül.

Az IMI Sensor piezoelektromos érzékelői

A TAR Automation által használt ICP®-technológiájú rezgésérzékelők döntő előnye, hogy a mérésadatokat kis forrásimpedanciájú és zavarjelekre kevéssé érzékeny feszültségértékekként viszik át. Ezzel minimalizálható a szomszédos eszközök elektromos és mágneses terei okozta zavarás. A többféle kivitelben és formában kapható szenzorok szinte minden területen felhasználhatók, többek között magas hőmérsékletű alkalmazásoknál és robbanásveszélyes területeken is.

 

BECKHOFF Automation Kft.
1097 Budapest, Gubacsi út 6.
Tel.: + 36 1 501 9940
E-mail: info@beckhoff.hu
www.beckhoff.hu

Még több BECKHOFF

 

Címkék: automatizálás | monitorozás | felügyelet | TwinCAT | EtherCAT