Hale produkcyjne kryją w sobie wiele mechanicznych skarbów. Konstrukcje maszyn sprzed kilkunastu czy kilkudziesięciu lat często imponują solidnością wykonania i trwałością mechaniczną, jednak drastycznie ustępują współczesnym standardom w kwestii elektroniki, wydajności i bezpieczeństwa.
Zamiast kosztownej wymiany całego parku maszynowego, przedsiębiorstwa coraz częściej wybierają retrofitting, czyli modernizację istniejących urządzeń. Polega ona na usunięciu przestarzałych podzespołów sterowania i wdrożeniu nowoczesnych systemów automatyki. Dzięki temu wiekowa maszyna zyskuje zupełnie nowe możliwości operacyjne. Jakie systemy automatyki przemysłowej są obecnie najchętniej wybierane podczas takich projektów?
Nowoczesne sterowniki PLC i PAC – cyfrowy mózg maszyny
Sercem każdej modernizacji jest wymiana przestarzałego układu sterowania. W starszych maszynach często spotyka się skomplikowane systemy oparte na setkach przekaźników lub wczesnych generacjach sterowników PLC, do których brakuje już części zamiennych, a ich diagnostyka jest koszmarem. Współcześnie standardem stają się modułowe sterowniki PLC (Programmable Logic Controller) oraz zaawansowane kontrolery PAC (Programmable Automation Controller).
Inżynierowie chętnie sięgają po rozwiązania wielozadaniowe, które w ramach jednej jednostki centralnej łączą klasyczne sterowanie dyskretne z zaawansowaną kontrolą ruchu. Nowoczesne sterowniki wyróżniają się ogromną mocą obliczeniową, kompaktową budową oraz łatwością rozbudowy o dodatkowe moduły wejść i wyjść. Co kluczowe, posiadają wbudowane interfejsy sieciowe, co pozwala na integrację modernizowanego stanowiska z fabryczną siecią.
Precyzyjne serwonapędy i inteligentne falowniki
Jeśli sterownik PLC jest mózgiem, to układy napędowe stanowią mięśnie maszyny. Dawne silniki asynchroniczne, uruchamiane za pomocą prostych styczników, nie są w stanie zapewnić elastyczności wymaganej przez nowoczesną produkcję. Podczas retrofittingu masowo wdraża się zaawansowane układy wielonapędowe, serwomechanizmy oraz inteligentne falowniki.
Serwonapędy całkowicie zmieniają dynamikę pracy urządzenia. Pozwalają na uzyskanie milimetrowej dokładności pozycjonowania, płynną regulację prędkości oraz pełną kontrolę nad momentem obrotowym w czasie rzeczywistym. Z kolei nowoczesne falowniki wyposażone są w algorytmy optymalizujące zużycie energii w zależności od chwilowego obciążenia. Bardzo popularnym trendem przy modernizacji ciężkich aplikacji są napędy z modułami zwrotu energii. Zamiast marnować energię hamowania na wydzielanie ciepła w rezystorach, system oddaje ją z powrotem do sieci zakładowej.
Zintegrowane systemy bezpieczeństwa – ochrona w wersji smart
Tradycyjne systemy bezpieczeństwa opierały się na dedykowanych, niezależnych przekaźnikach, które w razie zagrożenia bezwzględnie odcinały zasilanie wykonawcze. Było to rozwiązanie sztywne i trudne w diagnostyce. Dziś modernizacja maszyn to idealny moment na wdrożenie zintegrowanych systemów bezpieczeństwa funkcjonalnego.
Inżynierowie automatycy najchętniej wybierają sterowniki hybrydowe (Safety PLC), które w jednej jednostce realizują kod technologiczny oraz procedury ochrony zdrowia. Zamiast kilometrów grubych przewodów stosuje się bezpieczne sieci przemysłowe. Sygnały z przycisków E-STOP, kurtyn świetlnych czy rygli osłon przesyłane sunt cyfrowo. Pozwala to na realizację zaawansowanych funkcji, takich jak bezpiecznie ograniczona prędkość (SLS). Dzięki temu operator może bezpiecznie wejść w obszar pracy maszyny w celu usunięcia zacięcia, podczas gdy ona jedynie zwalnia, zamiast całkowicie przerywać cykl produkcyjny.
Przemysłowy Internet Rzeczy (IIoT) i standard IO-Link
Współczesny retrofitting kładzie ogromny nacisk na to, by maszyna dostarczała cennych danych. Dlatego standardem stają się implementacja rozwiązań IIoT oraz technologii IO-Link. IO-Link to cyfrowy protokół komunikacyjny dla czujników i elementów wykonawczych, który rewolucjonizuje diagnostykę.
Tradycyjny sensor informował jedynie o stanie niskim lub wysokim. Czujnik z IO-Link potrafi przesłać do sterownika informacje o temperaturze, poziomie zabrudzenia optyki czy liczbie przepracowanych cykli. Te dane są paliwem dla systemów diagnostyki predykcyjnej (Predictive Maintenance). Maszyna może sama poinformować dział utrzymania ruchu o zbliżającym się zużyciu danego elementu, co pozwala zaplanować wymianę podczas planowanego przestoju technicznego.
Intuicyjne interfejsy HMI i integracja ze SCADA
Ostatnim, ale niezwykle widocznym elementem modernizacji jest zmiana sposobu interakcji maszyny z człowiekiem. Dawne pulpity pełne przełączników, lampek kontrolnych i monochromatycznych wyświetlaczy tekstowych są zastępowane przez nowoczesne panele dotykowe HMI.
Oferują one przejrzyste wizualizacje procesów, projektowane coraz częściej w technologii HTML5. Umożliwia to zdalny podgląd pracy maszyny oraz jej parametrów diagnostycznych na ekranie tabletu czy smartfona z dowolnego miejsca. Pełna integracja z systemami nadrzędnymi SCADA i MES pozwala na bieżąco monitorować kluczowe wskaźniki efektywności, takie jak OEE, oraz automatycznie rejestrować przyczyny przestojów.
Podsumowanie
Modernizacja maszyn przy użyciu nowoczesnych systemów automatyki przemysłowej to wysoce opłacalna strategia. Łącząc mechaniczną trwałość konstrukcji z cyfrową inteligencją nowoczesnych sterowników, precyzyjnych napędów, zaawansowanego bezpieczeństwa oraz technologii IIoT, przedsiębiorstwa zyskują wydajne i bezpieczne narzędzia pracy, gotowe na wyzwania nowoczesnego przemysłu.
