Decentralizované řízení dopravníkové techniky při výrobě baterií

Elektromobilita revolučním způsobem mění globální automobilový trh. Rostoucí poptávku po alternativních koncepcích pohonu, z nichž v současnosti nejvýznamnější představují elektromobily, pociťují nejen výrobci automobilů. Celý trh dodavatelů čelí výzvě, jak vyhovět měnícím se požadavkům. Především výroba lithium-iontových baterií musí držet krok s poptávkou po elektromobilech. „Máme zákazníky, kteří potřebují velmi dynamicky rozšiřovat své kapacity, aby splnili požadavky výrobců elektromobilů,“ říká Martina Costa, analytička pro rozvoj podnikání v automobilovém týmu společnosti Intralox v Amsterdamu, která je jedním z předních specialistů na dopravníkovou technologii a tok materiálu pro řadu průmyslových odvětví. Pokud jde o automobilový trh, Costa je přesvědčena, že „výrobci baterií nemohou potřebnou dynamiku dosáhnout pouze výstavbou nových závodů na zelené louce. Budou muset zvýšit výkon svých stávajících zařízení.“

Řešení dopravníku pro baterie elektromobilů: škálovatelné, flexibilní a bez palet

Kromě rostoucí poptávky po škálovatelnosti identifikovala společnost Intralox další dvě kritéria, která výrobcům baterií pomohou oddělit zrno od plev při hledání dopravníkového řešení pro jejich příští výrobní závod: V první řadě jde o flexibilitu, protože počet různých typů baterií v příštích pěti letech dramaticky vzroste. Závody proto musí být schopny zpracovávat velké množství různých typů v rámci stejného intralogistického systému. Řešení pro výrobní linky budoucnosti musí být schopna zvládnout širokou škálu hmotností, rozměrů a dalších proměnných charakteristik. Třetím požadavkem, který Costa identifikoval, je řešení bez palet a nosičů obrobků. Ty by totiž pouze zvýšily složitost a náklady výrobní linky, protože palety by bylo nutné neustále sbírat, vracet a kontrolovat. Manipulace s bateriemi přímo na povrchu dopravníku snižuje investiční náklady a zkracuje dobu uvedení na trh.

Inovativní technologie dopravníků společnosti Intralox 

Intralox je inovativní společnost, o čemž svědčí více než 1 400 patentů, které vlastní po celém světě. Jelikož její zakladatel byl vynálezcem, společnost se vždy soustředila na vývoj nových řešení, v nichž její patenty vytvářejí přidanou hodnotu. To je jeden z důvodů, proč se Intralox zaměřuje na technologie, jako jsou modulární plastové pásy pro speciální účely, například hygienické pásy pro přepravu nebalených potravin. Řešení společnosti Intralox tvoří součást logistické infrastruktury lídrů na trhu téměř ve všech odvětvích.

Jedním z příkladů tohoto vynalézavého ducha je technologie Intralox Activated Roller Belt (ARB), která byla představena před 15 lety. Konvenční válečkové dopravníky obvykle využívají vysouvací vyhazovače k oddělování zboží nebo k jeho přepravě napříč směru dopravníku. Tyto pásy se vysouvají mezi válečky a jsou poháněny samostatným motorem, aby umožnily boční pohyb zboží. Nevýhodou této technologie je, že pásy mezi válečky nepodepírají celou základovou plochu přepravovaného zboží, a proto omezují velikost přepravovaných předmětů.

Technologie ARB společnosti Intralox tento problém řeší pomocí pásu, do kterého jsou zabudovány malé válečky pod určitým úhlem vůči směru pohybu. Zařízení ARB, a zejména zařízení DARB, mohou být ideálním řešením, zejména pokud je při třídění vyžadován vysoký výkon a šetrná manipulace. Zkratka DARB znamená „Dual Stacked Angled Roller Belt“ (dvojitý pás s úhlově uspořádanými válečky), což je speciální verze technologie ARB, která je schopna přepravovat předměty v úhlu až 90 stupňů k směru dráhy.

Technologie DARB dokonale splňuje tři klíčové požadavky na logistiku výroby baterií pro elektromobily: škálovatelnost, flexibilitu a schopnost přepravovat baterie bez palet. Zlepšuje škálovatelnost, protože dokáže výrazně zvýšit propustnost výrobních linek na baterie ve srovnání s konvenčními článkovými dopravníky, jelikož před kolmými pohyby nedochází k žádným zastavením a rozběhům. Kromě toho dopravníková linka s

Systém DARB je flexibilnější, protože podporuje celou škálu rozměrů, čímž odstraňuje omezení velikosti přepravovaných předmětů. Jediným omezením jsou rozměry samotného pásu. Navíc menší součástky nemohou spadnout mezi válečky, jak se to může stát u standardních válečkových dopravníků. A konečně, řešení DARB eliminují potřebu palet, protože přepravují baterii elektromobilu po celé ploše základní desky.

Problém: Centralizovaná řešení s PLC nejsou příliš škálovatelná

Podle Martiny Costy již někteří výrobci lithium-iontových baterií ve své výrobě využívají možnosti systémů DARB. Společnost však při hledání optimálního dopravníku pro rostoucí odvětví výroby baterií objevila další potenciál pro zlepšení. Jako OEM (výrobce originálního vybavení) společnost Intralox obvykle neprovádí automatizaci systémů ARB sama; tuto činnost tradičně zajišťuje integrátor intralogistických systémů v souladu s pokyny společnosti Intralox. „Zjistili jsme, že tento proces není vždy efektivní, protože při komunikaci dochází ke ztrátě mnoha odborných znalostí. S DARB pracujeme neustále, ale integrátor tak činí pouze příležitostně. To může být pro všechny strany náročné,“ vysvětluje Martin Benavidez, produktový manažer společnosti Intralox pro ISC. Zkratka znamená „Intralox Smart Carryway“, což je inovativní program zaměřený na vývoj automatizačního řešení pro řízení systémů Intralox, včetně produktové řady DARB. Benavidez vede tento projekt společně s Lazlem Kleczewskim, manažerem produktového designu pro ISC.

Integrátoři se často rozhodují využít k řízení řešení DARB stávající PLC v systému. Pokud však jedno PLC řídí více strojů, může být odstraňování poruch během uvádění do provozu a provádění změn během provozu časově náročné a riskantní. Aby společnost Intralox tento problém pro své zákazníky vyřešila, rozšířila svou nabídku o automatizaci systému DARB. „Zpočátku jsme pro systémy DARB používali samostatný PLC, ale to nebylo nákladově efektivní, protože jsme museli nabízet různé typy PLC a stavět velké rozvaděče, abychom vyhověli požadavkům zákazníků a regionálním předpisům. To značně komplikuje vývoj a údržbu produktů,“ vysvětluje Benavidez. Tradiční řešení s PLC se obtížně škálují, protože náklady na vývoj a montáž rozvaděče a na údržbu různých platforem PLC, které jsou v továrnách zákazníků zavedeny již řadu let, jsou velmi vysoké. „Škálovatelnost je pro nás velmi důležitá. Proto jsme hledali řešení, které by nám umožnilo začlenit naše dlouholeté zkušenosti a znalosti do malého zařízení, které se snadno a bezproblémově používá,“ dodává Lazlo Kleczewski.

Řešení: Decentralizované řídicí jednotky s krytím IP67 zajišťují flexibilitu

Řešením je systém Intralox Smart Carryway řízený modulem Carryway Automation Module (ISC CAM) – kompaktní blokový modul s krytím IP67, který obsahuje softwarovou logiku společnosti Intralox. ISC CAM maximalizuje výkon systému bez nutnosti použití rozvaděče. Modul TBEN-S od společnosti TURCK tvoří hardwarovou platformu pro ISC CAM. Díky své schopnosti podporovat více protokolů může modul TBEN obsloužit širokou škálu zákazníků s minimálními variacemi produktů. Multiprotokolová zařízení společnosti TURCK podporují PROFINET, Modbus TCP a EtherNet/IP a bez zásahu uživatele se samostatně přizpůsobují ethernetovému protokolu používanému v síti. To přináší zlepšení pro všechny zúčastněné: Integrátor musí pouze naprogramovat svůj PLC tak, aby vysílal některé základní příkazy, což snižuje náročnost a rizika spojená s integrací a uváděním zařízení DARB do provozu. Koncový uživatel si může být jistý, že zařízení jsou vždy na špičkové úrovni, a může se spolehnout na podporu společnosti Intralox pro zařízení DARB. „ISC CAM řeší mnoho problémů, které přináší klasická struktura automatizace,“ říká Kleczewski.

Demonstrační zařízení DARB s decentralizovanou automatizací

Aby společnost Intralox předvedla technologii DARB jako ideální řešení pro podporu odvětví baterií pro elektromobily, zřídila v Šanghaji demonstrační závod, kde si potenciální zákazníci mohou udělat hlubší představu o možnostech této technologie. Závod navíc demonstruje výhody decentralizované automatizace. Každé zařízení DARB je vybaveno vlastním modulem ISC CAM pro automatizaci a dalšími moduly pro funkce, jako je řízení motorů a bezpečnost. Výsledkem je vysoká míra modularity hardwaru i softwaru, což usnadňuje nastavení, odstraňování poruch a provádění změn, jako je přidání nebo odebrání dopravníku.

Prostřednictvím tohoto demonstračního zařízení společnost Intralox dokazuje, že decentralizovaná automatizace řeší mnoho problémů výrobců systémů při integraci jejich produktů do rozsáhlejších systémů. Tradiční řešení by vyžadovala ovládací skříň pro komponenty, které často nejsou k dispozici ve vysokých třídách ochrany, jako jsou například HMI, řízení motorů, frekvenční měniče, napájecí zdroje nebo jiné komponenty. Široké portfolio modulárních terénních komponent s krytím IP67 od společností ISC a TURCK však nabízí řešení těchto problémů. To umožňuje implementaci čistých a flexibilních řešení.

TURCK: Komplexní nabídka produktů s krytím IP67 pro decentralizovanou automatizaci

HMI tohoto zařízení nemá na skříni typický displej. „Fyzické HMI není potřeba, protože zařízení lze ovládat, nastavovat a upravovat prostřednictvím virtuálního HMI hostovaného na webovém serveru ISC CAM. K němu lze snadno přistupovat pomocí notebooku nebo jakéhokoli zařízení s webovým prohlížečem,“ říká Lazlo Kleczewski. Automatizace motorů a bezpečnostních systémů je decentralizována kombinací polních regulátorů z řady TURCK TBEN. Díky širokému portfoliu komponent I/O s krytím IP67 pro sériovou a ethernetovou komunikaci není rozvaděč demonstračního zařízení větší než krabice na boty. Obsahuje pouze několik bezpečnostních komponent. Schopnost ethernetových řešení společnosti TURCK komunikovat buď s PROFINET, EtherNet/IP nebo Modbus TCP eliminuje potřebu vyvíjet individuální řešení pro zákazníky v různých regionech. Robustní napájecí zdroj PSU67 od společnosti TURCK zjednodušuje napájení 24 VDC pro provoz automatizačních komponent v závodě.

„Integrovaný a komplexní design“ společnosti Intralox přináší uživateli ještě více výhod: Díky tomu, že odpadá potřeba ovládací skříně, je zapotřebí méně součástí a zároveň se eliminují kabely s volnými konci, což činí systémy prakticky typu „plug-and-play“. Barevné označení konektorů zajišťuje vysokou přesnost, což minimalizuje riziko chyb. Díky tomu je zapojování zařízení snazší a intuitivnější a je téměř nemožné je připojit nesprávně. „Snažíme se ukázat, že je možné tyto složité systémy navrhovat jednoduše a intuitivně. Stačí jen uvažovat trochu jinak,“ shrnuje tým ISC.

Zákazník | www.intralox.com