Z wizualizacją procesu na okrągło mamy styczność w systemach SCADA. Aby oddawały one jak najbliższy rzeczywistości obraz, muszą wykorzystywać dane z przeróżnych czujników, które są oczami i uszami maszyn. Niewątpliwie wszystkie te sensory muszą nadążać za tempem rozwoju technologicznego jaki zauważymy w przemyśle 4.0.
Trochę poczytałem, trochę pooglądałem i postaram się nieco przybliżyć wam temat funkcji i roli czujników w przemyśle 4.0 na podstawie systemu Sensorik 4.0 od Pepperl+Fuchs.
Sensorik4.0® – co to jest?
W bardzo dużym skrócie idea Sensorik4.0® ma na celu wprowadzenie w firmie czy zakładzie przemysłowym digitalizacji procesu. Co to oznacza? Więcej optymalizacji, oszczędzenia zasobów, analizy danych a nawet wizualizacji całego procesu.
Sensorik 4.0 w swoim założeniu opiera się na 4 aspektach:
- Inteligentne produkty – w koncepcji Przemysłu 4.0 inteligentne produkty przekazują dane za pośrednictwem Internetu. Procesy można optymalizować dzięki wykorzystaniu danych na temat warunków, położenia i dostępności, a przy tym także oszczędzać zasoby. Dostęp do odpowiednich informacji w odpowiednim czasie to jedna z podstaw sukcesu firmy.
- Inteligentne czujniki – jak już wspomniałem, czujniki to oczy i uszy maszyn zakładów przemysłowych. Służą do ścisłego monitorowania procesu produkcji i środowiska pracy maszyn. Aby spełnić to zadania, czujniki w elastyczny sposób przystosowują się do procesu i środowiska, jednocześnie szybko przekazując dane dotyczące funkcjonowania do jednostki przetwarzającej — na przykład Sensorik4.0® Pepperl+Fuchs
- Inteligentne dane – prawidłowe informacje filtrowane z obszernych danych gromadzonych przez czujniki pozwalają na ocenę procesów produkcji. Osiąga się to poprzez łączenie różnych danych z kilku platform oprogramowania. Odpowiednia analiza i wizualizacja danych umożliwiają szeroko zakrojoną optymalizację procesów eksploatacji maszyn.
- Inteligentne procesy – połączenie cyfrowych danych na temat planowania z informacją o statusie obiektów, maszyn i zakładów, umożliwia automatyzację złożonych zadań. Konserwacja prewencyjna i procesy dostaw są realizowane przy minimalnym udziale pracowników. Zapewnia to oszczędność zasobów i pozwala na wykorzystanie wolnych mocy przerobowych na opracowanie nowych koncepcji i innowacji.
Czym jest obecnie ta inteligencja?
Dane gromadzone przez czujniki i aktywatory tworzą podstawę rozległej sieci łączącej maszyny i inne obiekty. Do wykorzystania potencjału „Internetu rzeczy” niezbędne są rozwiązania wykorzystujące możliwości komunikacyjne nowoczesnych czujników przemysłowych. I właściwie istota tej inteligencji opiera się na zastosowaniu nowoczesnych możliwości komunikacyjnych. W przypadku Sensorik 4.0 są to rozwiązania oparte na Ethernet oraz IO-Link.
Interfejs IO-Link – umożliwia bezproblemową komunikację i cyfrowy przesył danych z poziomu układu sterowania do poziomu czujników. IO-Link pozwala w pełni wykorzystać potencjał inteligentnych urządzeń i toruje drogę dla koncepcji Przemysłu 4.0 w technologii automatyzacji. Ten zgodny z międzynarodowymi standardami interfejs może przynieść korzyść na wszystkich etapach — od projektowania zakładów przez montaż aż po eksploatację i konserwację, zapewniając znaczne zmniejszenie kosztów i zwiększenie wydajności. Więcej na temat IO-Link w dalszej części artykułu oraz na tej stronie.
Ethernet – umożliwia bezpośrednią integrację czujników i przetworników z siecią systemu sterowania w czasie rzeczywistym. Pepperl+Fuchs posiada szereg urządzeń pomiarowych, IO, pozycjonujących obsługujących komunikację Ethernet w protokołach PROFINET, Ethernet/IP oraz EtherCAT, Modbus TCP oraz Ethernet Powerlink. Po więcej odsyłam do strony Pepperl+Fuchs.
Co zyskujemy dzięki temu?
- łatwa konfiguracja i szybkie uruchamianie systemów,
- webserwer jako narządzie do monitoringu i diagnostyki urządzeń polowych,
- skalowalność całego systemu,
- łatwa integracja z istniejącymi systemami
- spójna infrastruktura sieciowa umożliwiająca bezproblemowe i transparentne przesyłanie danych w czasie rzeczywistym.
Poniżej opisałem kilka przykładów z powyższej listy jakie stosuje firma Pepperl+Fuchs w ramach Sensorik 4.0
Produkty Sensorik4.0®
Przeglądając portfolio Pepperl+Fuchs natkniecie się na wiele rozwiązań wyprzedzających swoją epokę. Przedstawione produkty i technologie nie ograniczają się wyłącznie do wysyłania danych procesowych, możliwości mają o wiele większe. Weźmy dla przykładu czujniki fotoelektryczne serii R10x i R20x:
Czujniki fotoelektryczne serii R10x i R20x
Czujniki fotoelektryczne serii R10x i R20x to uniwersalne urządzenie zapewniające wiele zastosowań – od barier optycznych po czujniki odległości. Oczywiście posiada interfejs IO-Link, a zatem umożliwi komunikację na poziomie każdego czujnika, niezależnie od jego typu. Zakres funkcji został rozszerzony o czujniki przełączające z rdzeniem pomiarowym. Czujnik wykorzystuje innowacyjną technologię do pomiaru odległości MulitPixel, dzięki której możliwy jest:
- pomiar odległości obiektu,
- pomiar wysokości obiektu,
- pomiar szerokości obiektu.
Optyczny pomiar odległości wykorzystuje metodę triangulacji. Ta metoda geometryczna umożliwia określenie odległości do obiektu docelowego poprzez precyzyjny pomiar kątów w trójkącie.
Zasilany element emituje wiązkę świetlną w stronę obiektu docelowego, a obiekt odbija tę wiązkę z powrotem. Odbita wiązka laserowa zostaje przechwycona przez odbiornik światłoczuły w czujniku, w szyku wielopikselowym.
W zależności od odległości pomiędzy czujnikiem a obiektem, odbite światło pada na różne miejsca w szyku wielopikselowym. Jeśli obiekt docelowy znajduje się blisko, zmiana kąta jest znacząca. Jeśli znajduje się daleko, zmiana kąta jest mniejsza.
Poprzez obserwację relacji kątowej oraz lokalizację położenia plamki świetlnej na odbiorniku można określić dokładną odległość skanowanego obiektu od czujnika. Do obliczenia tej wartości używany jest wbudowany mikroprocesor oraz odpowiednie algorytmy programowe. Więcej informacji o samej technologi znajdziecie na poniższym filmie oraz na stronie producenta.
Więcej informacji o produkcie:
- https://www.pepperl-fuchs.com/poland/pl/28972.htm
- https://www.pepperl-fuchs.com/poland/pl/photoelectric_sensors_new_generation.htm
Skaner Laserowy 2D LiDAR serii R2000
Wiele połączonych ze sobą skanerów R2000 może stworzyć inteligentny system do precyzyjnego skanowania konturów obiektów i tworzyć ich wirtualny obraz. Trójwymiarowy obraz skanowanego obiektu jest udostępniany w chmurze NeoNeon w znormalizowanym formacie w ciągu kilku sekund. Dzięki temu inne systemy mogą natychmiast przetwarzać dane.
Gdzie znajdzie praktyczne zastosowania? Między innymi do wykrywanie obiektów w trudnych warunkach. Pewnie słyszeliście o super nowoczesnych i przeogromnych automatycznych magazynach. Zero wózków widłowych, a tylko samojezdne „roboty”. Poniższy film prezentuje, w jaki sposób czujniki zapewni płynne działanie takiego magazynu, gdzie wiadomo nie każda paleta jest idealnie zbita i nie sposób aby zrobiła małe kuku maszynie.
Więcej informacji o produkcie: https://www.pepperl-fuchs.com/poland/pl/R2000_Detection_laser_scanner.htm
Case study Sensorik 4.0
Jednym z przykładowych zastosowań Sensorik4.0® jest Kontrola spójności wymiarowej. Razem ze spółką VMT firma Pepperl+Fuchs opracowała zastosowanie w procesie montażu silników samochodowych. Kilka czujników SpinScan ocenia formę odlewniczą bloku silnika w kilku krytycznych miejscach i porównuje te wymiary z odpowiednimi współrzędnymi CAD. Umożliwia to wykrycie odchyleń jeszcze przed rozpoczęciem kosztownego procesu odlewania.
Inna aplikacja prezentuję jak można uzyskać efektywność urządzeń przy pomocy technologii SmartBridge. Dostępność linii oraz procesów produkcyjnych jest znacznie większa dzięki wykorzystaniu systemów informatycznych jakie oferuje wspomniana technologia. Symulacja prezentuje jak elementy z dwóch wstępnych procesów produkcyjnych są przekazywane do procesu docelowego w najbardziej optymalnym czasie. Taka metoda może przede wszystkim zoptymalizować cały proces, monitorować zasoby czy prowadzić prewencyjne utrzymanie ruchu.
Przykładem jest rozwiązanie PickFinder, które umożliwia podnoszenie małych tabliczek czekolady. Czekolada ma różne kształty i opakowania w różnych kolorach, co sprawia, że oddzielenie i wyciągnięcie z naczynia jednej z nich jest problemem, którego nie da się rozwiązać z wykorzystaniem standardowych rozwiązań. Połączenie oprogramowania i precyzyjnych czujników wizyjnych z uniwersalnym robotem jest imponującym przykładem współpracy człowieka z robotem i daje pojęcie o tym, jak będzie wyglądał w przyszłości proces produkcji.
Dla bardziej dociekliwych tymi rozwiązaniami koniecznie zobacz inne przykłady zastosowania Sensorik4.0®:
- Zaawansowane monitorowanie maszyn[pdf] – film
- Automatyczne zarządzanie zasobami[pdf] – film
- Obsługa czujników w oparciu o technologię chmury[pdf]– film
- Weryfikacja typu oparta na technologii chmury[pdf] – film
- Ogólna efektywność urządzeń[pdf] – film
- Kontrola spójności wymiarowej[pdf] – film
Przyszłość to inteligentne miasta
Przemysł to nie wszystko. Rosnąca inteligencja czujników i dostęp do Internetu ma ułatwić nasze życie, tworząc przy tym inteligentne miasta. Dobrym przykładem będzie dzisiejszy problem wywozu śmieci. Ile razy kontenery są tak zapełnione, że worki są porozrzucane wokół nich? Inteligentne czujniki z informacjami o lokalizacji i stanie zapełnienia kontenerów będą automatycznie wysyłane do centrum logistycznego wywozu śmieci a następnie do śmieciarki.
Od pomysłu do rozwiązania
Wychodząc naprzeciw swoim klientom firma Pepperl+Fuchs wspólnie ze swoją spółką zależną Neoception postanowiła pomóc firmom w ich działaniach przy cyfryzacji. Od połączenia produktów lub hal produkcyjnych w ramach centralnej obsługi danych, po opracowanie zupełnie nowych modeli biznesowych.
Dzięki indywidualnym konsultacjom, elastycznym usługom technicznym oraz gruntownej wiedzy w zakresie technologii Sensorik4.0® mogą podjąć się wdrożenia, bieżącej obsługi i konserwacji wszelkich potrzebnych usług informatycznych. Także jeśli nie chcecie być w tyle, pamiętajcie że konkurencja nie śpi i szybko zaznajomcie się z tym tematem!
Więcej o Sensorik 4.0 odsyłam na stronę Pepperl+Fuchs, gdzie też znajdziecie dane do kontaktu.
