Modulaire Machines

Het modulariteitsprincipe

Het kernidee van modulariteit in de machinebouw is om complexe machines in modules te verdelen, zodat ze individueel kunnen worden geassembleerd met een toenemend aantal identieke onderdelen. De combinatie van deze modules dekt de variantie van machinetypen. Dankzij de schaalvoordelen die hierdoor worden behaald, kunnen modulaire machines sneller en goedkoper worden geproduceerd. Bovendien kunnen ze sneller in gebruik worden genomen en met meer flexibiliteit worden uitgebreid.

Gestandaardiseerde interfaces zijn vereist om ervoor te zorgen dat de units gemakkelijk en snel kunnen worden gecombineerd. Deze omvatten mechanische interfaces, maar ook die welke nodig zijn voor krachtoverbrenging, communicatie en, indien nodig, perslucht. Modulariteit is geen kenmerk dat kan worden gedefinieerd met een categorisch ja of nee. In plaats daarvan varieert het van lage tot absolute modulariteit.

Decentrale automatisering bevordert modularisatie

Consistente modularisatie is niet mogelijk met point-to-point bedrading in de centrale schakelkast. Deze centrale structuren maken het moeilijk om een ​​module te vervangen of een machine uit te breiden. Machinemodules vereisen autonome structuren. Deze kunnen worden geïmplementeerd in kleine lokale controleboxen op de module met IP20 componenten.

Multi-part modular machine with IP67 decentralized I/O components.

IP67 gedecentraliseerde I/O modules vergemakkelijken interconnectiviteit en minimaliseren bedradingskosten

Bedrading en installatie zijn echter meestal complexer dan bij componenten met beschermingsklasse IP67, die zonder extra beveiligingen direct op de machine kunnen worden gemonteerd. Als bepaalde componenten echter niet IP67 geclassificeerd zijn of als er speciale vereisten gelden met betrekking tot hygiënisch ontwerp, voedselconformiteit of chemische weerstand, zijn IP20 oplossingen in de beschermende behuizing vaak essentieel.

 

IP67 automatiseringscomponenten vergemakkelijken de interconnectiviteit van modules. Decentrale I/O componenten voor directe montage in het veld maken het mogelijk signalen direct op het opwekkingspunt op de module te verzamelen en van module naar module te koppelen via een Ethernet verbinding - en dit alles zonder schakelkast. Dit verlaagt de installatiekosten en verkort de inbedrijfstellingstijden bij de eindklant.

IP67 spanners vertalen tussen Ethernet protocollen

Machines en modules met verschillende Ethernet protocollen kunnen met minimale inspanning direct in het veld worden aangesloten met behulp van "spanners". Inbedrijfstelling en interconnectiviteit worden eenvoudig en efficiënt gemaakt door gebruik te maken van conventionele communicatiestandaarden. Dit geldt met name in modulaire machinebouw.

Three gray, stylized machines are each positioned on a panel with the logo of the Ethernet protocols PROFINET, Ethernet/IP and Modbus TCP

Internationalisering vereenvoudigd: spanners vertalen tussen Ethernet protocollen

Decentrale veiligheidsconcepten

Toepassingen die veilige automatisering vereisen, kunnen ook worden gepland en geïmplementeerd in een modulaire ontwerpstrategie. Met hetzelfde concept voor voeding en gegevensvoorziening kan elk veiligheidssignaal van sensoren of noodstopschakelaars eenvoudig en efficiënt worden opgevangen.

Sketch shows the schematic structure of a safety application with HMI, , Ethernet connection lines, icons for safety functions and I/O modules for connecting them

De veiligheidsmodules regelen de veiligheidsfuncties voor elke module terwijl de HMI / PLC de standaardtoepassing bestuurt

Veiligheidsfuncties kunnen ook decentraal worden aangestuurd door IP67 veiligheidscontrollers direct op de modules. Dit voorkomt lange cyclustijden voor centrale veiligheidscontroles, wat uiteindelijk kleinere veiligheidsafstanden op de machine mogelijk maakt. Verdere voordelen van decentrale veiligheidsoplossingen vindt u op onze technologiepagina over machineveiligheid.

Video: Hoe modulaire machines meer flexibiliteit mogelijk maken

Modularisatie van besturingsoplossingen

Consistente modularisatie vereist ook dat verschillende besturingsfuncties worden verplaatst naar de machinemodule. Deze functies kunnen worden uitgevoerd vanaf I/O systemen met geïntegreerde logische controllers of vanaf echte compacte PLC's. Beide productgroepen - I/O modules en controllers - kunnen worden ontworpen in IP20 in controleboxen of als IP67 versies voor directe montage in het veld. In dit geval biedt de IP67 versie zonder schakelkast duidelijke voordelen op het gebied van bedrading en flexibiliteit. De verplaatste veiligheidslogica in de I/O module kan extra voordelen bieden, zoals de snelle uitvoering van veiligheidsfuncties of een meer kosteneffectieve veiligheidsarchitectuur, aangezien er geen centrale veiligheidscontrole of F-CPU nodig is.

De on-site controllers communiceren met hogere controllers of HMI's voor controle, documentatie of visualisatie doeleinden. De keuze van de juiste besturingsoplossing hangt af van het type en de afmetingen van de machine. Dit betekent dat te grote besturingsoplossingen kunnen worden vermeden. Het werk voor de gebruiker blijft minimaal, terwijl de efficiëntie van de machine toeneemt. Aangezien de on-site logische module de gegevens voorbewerkt, hoeft alleen relevante procesinformatie te worden overgebracht naar hogere controllers.

Intelligentie verplaatsen naar het veldniveau

De verplaatsing van intelligentie naar het veld moet in kaart worden gebracht op de afdeling engineering aan de softwarekant. De machinemodules verwerken de inputs van aangrenzende modules als een autonoom systeem en bepalen op basis hiervan hun acties. Afhankelijk van de complexiteit van een module kan dit worden bereikt met I/O componenten met logische functies of door veld PLC's. Alleen de informatie die nodig is voor de aangrenzende module wordt dan overgedragen op de interface tussen twee machinemodules.

a triangular graphic of the automation pyramid in five layers; center: the triangular graphic with machine functions as icons; right: machine functions are freely connected to each other

Decentrale intelligentie breekt de starre structuren van de conventionele automatiseringspiramide af

Het verplaatsen van softwarefuncties kan veel voordelen bieden:

  • Verlicht de belasting van de belangrijkste communicatieverbinding
  • Ontlast de hoofdbediening - en kan deze zelfs volledig vervangen
  • Moduletests vóór inbedrijfstelling en koppeling
  • Module-integratie door derden wordt vergemakkelijkt doordat de centrale besturing ongewijzigd kan blijven
  • Eenvoudige uitbreiding

Hoe consistenter machines zijn gemodulariseerd en intelligentie is gedecentraliseerd, hoe meer de starre structuur van de automatiseringspiramide begint te destabiliseren. De hiërarchieën worden transparanter, vooral op het niveau van sensor/actuator en I/O en besturingsniveau.

Select Country

Turck worldwide