Technologie pneumatyczne dla fabryk przyszłości

Factory Automation GettyImages

Przemysł produkcyjny zmienia się w błyskawicznym tempie. Powszechna cyfryzacja pomogła urzeczywistnić wizję Przemysłu 4.0, w której automatyzacja i wymiana dostarczanych w czasie rzeczywistym danych bezpośrednio przekłada się na wydajność urządzeń, zwiększając efektywność całej fabryki.

W tym nowym świecie, wykorzystującym takie koncepcje jak Przemysłowy Internet Rzeczy (IIoT), kluczowe znaczenie mają sieci cyfrowe. Są „oczami i uszami" fabryki, pozwalając osobom zarządzającym podejmować decyzje wydłużające sprawność elementów i zwiększać dostępność zasobów, by w efekcie jeszcze lepiej wykorzystać posiadane urządzenia.

Sektor produkcyjny pędzi drogą ku cyfryzacji. Warto więc zastanowić się, co stanie się z konwencjonalnymi technologiami, na przykład pneumatyką, która opiera się na starej metodzie sterowania sprężonym powietrzem przez rury. Czy ta technologia może mieć zastosowanie w elastycznych i inteligentnych liniach produkcyjnych fabryk przyszłości?

Według badania przeprowadzonego przez Parker Hannifin wśród firm zajmujących się produkcją jednostkową odpowiedź na to pytanie to: „zdecydowanie TAK". Pneumatyka jest wciąż postrzegana jako jeden z najszybszych i najbardziej optymalnych sposobów zapewniania kontrolowanego ruchu na złożonych, zautomatyzowanych liniach, który jest podstawowym wymogiem przy produkcji poddanej cyfryzacji. Przykładem może być wieloproduktowy system montażowy, który do sterowania ruchem i/lub siłą wykorzystuje siłowniki pneumatyczne. Te precyzyjne i niezawodne komponenty – podobnie jak wiele innych – są zwykle zasilane czystym, suchym powietrzem. Według badania jest to jeden z powodów, dla którego zapotrzebowanie na zautomatyzowane urządzenia pneumatyczne może znacznie wzrosnąć w erze wspomaganej cyfrowo produkcji.

Możliwości układów pneumatycznych nowej ery

W takim otoczeniu powstają realne możliwości dla dostawców układów pneumatycznych, którzy szukają sposobów na dostosowanie ich do ery cyfryzacji i sprostanie wymaganiom przetwarzania danych w czasie rzeczywistym.

Wielu producentów przystosowało już swoje produkty do założeń Przemysłu 4.0, opracowując układy pneumatyczne wyposażone w ekonomiczne czujniki. Umożliwiają one monitorowanie w czasie rzeczywistym stanu, położenia, prędkości, warunków i efektywności różnych komponentów tworzących nowoczesną linię automatyczną, takich jak siłowniki, zespoły przygotowania powietrza, urządzenia proporcjonalne czy inteligentne rozdzielacze.

Parker skupia się obecnie na ulepszaniu inteligentnych funkcji prostych urządzeń, aby mogły bezproblemowo komunikować się z resztą fabryki. Co to oznacza w praktyce? Dawniej mogło dojść do zatkania filtra, co zwykle powodowało przestoje gdy układ był sprawdzany, a sam filtr wymieniany. Obecnie elementy filtra mogą przekazywać informacje o swoim stanie bezpośrednio do chmury, wysyłając komunikat przez sterownik PLC gdy potrzebna jest np. wymiana wkładu. Możliwość wykorzystania inteligentnego serwisowania dowodzi, że pneumatyka może odgrywać kluczową rolę w koncepcji Przemysłu 4.0, usprawniając działalność producentów.

Badania potwierdzają, że w sektorze produkcyjnym nadal będą wprowadzane nowoczesne produkty oferujące zarówno tradycyjne funkcje sterowania, jak i praktyczne cechy inteligentne. Co więcej, wraz z rozwojem fabryk przyszłości pracownicy produkcyjni będą coraz częściej polegać na systemach sterowania działających w czasie rzeczywistym, by zwiększać produktywność i usprawniać kontrolę jakości. Korzystając z bardziej szczegółowych danych będą mogli z łatwością śledzić czas sprawności i dostępność maszyn. Analiza tych danych, przy wykorzystaniu sztucznej inteligencji, prognostyki i uczenia maszynowego, pozwoli producentom, którzy dążą do optymalizacji codziennej pracy, na znaczne oszczędności w bieżących kosztach.

Projektowanie z myślą o przyszłości

Konstruktorzy maszyn i dostawcy komponentów muszą już teraz dokonywać rozważnych wyborów, by dostosować swoje projekty do wymogów przyszłości. Parker wierzy, że łączność w fabryce wykorzystująca przemysłową sieć Ethernet (IE) o otwartym kodzie stanowi najlepsze rozwiązanie w tym obszarze, a wielu producentów wprowadza już tego typu zmiany w swoich zakładach. W praktyce korzystanie z modułów sieciowych IE oraz IO-Link sprawia, że sterowanie szeregiem urządzeń, maszyn i systemów, ich konserwacja oraz zapewnianie bezpieczeństwa ich użytkownikom staje się prostsze i efektywniejsze.

Firma Parker ma również swój wkład w rozwój produktów w zakresie rozwiązań sieciowych i łączności obsługującej IE/IO-Link, wprowadzając na rynek szereg inteligentnych komponentów. Przykładowo, linia analogowych i cyfrowych czujników CPS może dostarczać użytkownikom końcowym informacji na temat czasu cyklu, położenia i ogólnej kondycji siłownika pneumatycznego. Jego bezdotykowy czujnik w trybie ciągłym monitoruje położenie tłoka magnetycznego, wykrywając zmiany położenia w zakresie od 32 do 256 mm. Przekazywanie danych o położeniu przez wyjścia analogowe lub IO-Link zwiększa funkcjonalność siłowników pneumatycznych, czyniąc je znacznie inteligentniejszymi, a co za tym idzie – zwiększając ich wszechstronność.

Natomiast system rozdzielczy z uniwersalnymi zaworami elektromagnetycznymi z serii H i obsługą IO-Link jest częścią rodziny zaworów montowanych w podstawie z pięcioma dostępnymi rozmiarami i ze współczynnikiem przepływu Cv od 0,55 do 6. Dzięki temu projektanci maszyn dysponują nowym zestawem narzędzi, pozwalającym im na dobranie zaworu o odpowiednim rozmiarze i zapewnienie optymalnej pracy zaworu czy siłownika.

Nowością jest również odpowietrzający zawór bezpieczeństwa, który chroni pracowników przed obrażeniami i potencjalnymi uszkodzeniami ciała powodowanymi przez maszyny podczas rozruchu. Ten monitorowany zewnętrznie, redundantny zawór bezpieczeństwa dzięki dwukanałowej konstrukcji szybko usuwa uwięzione powietrze z maszyny w przypadku wystąpienia usterki w obwodzie bezpieczeństwa lub awaryjnego zatrzymania.

Czas na ducha innowacji

Nowe produkty i technologie pokazują, że koncepcja Przemysłu 4.0 wprowadza istotne zmiany na rynku urządzeń pneumatycznych. Ugruntowana i dobrze poznana technologia pneumatyczna doskonale nadaje się do rozwoju fabryk wykorzystujących IIoT. W coraz bardziej cyfrowej sferze produkcji systemy pneumatyczne będą bez wątpienia uzupełniane o nowe czujniki i moduły sieciowe, które umożliwią przetwarzania danych w czasie rzeczywistym.

Richard McDonnell, kierownik ds. sprzedaży produktu (Smart & IIoT), Parker Hannifin

(gz)