Danfoss – Digitalizovaná výrobní linka
Flexibilita od samého počátku
IO-Link pro adaptabilní výrobu
Společnosti Danfoss a společnost ifm electronic úspěšně spolupracují na rozvoji inovativních automatizačních řešení. Příkladem této spolupráce je úspěšná digitalizace nové výrobní linky určené pro robotickou montáž palubních nabíječek elektromobilů.
Danfoss je rodinná firma z Dánska založená v roce 1933, která v současnosti vlastní výrobní závody ve více než 100 zemích po celém světě. Ve svém závodě v Nordborgu společnost Danfoss vyrábí mimo jiné výkonné palubní nabíječky pro elektrické nákladní automobily a stavební stroje.
Mia Parsberg Brumvig, vedoucí provozu ve společnosti Editron Danfoss, vysvětluje: „Zde v Nordborgu vyrábíme ED3 – palubní nabíječku určenou pro použití jak na silnici, tak i mimo ni. Jedná se o řešení tři v jednom, jehož hlavní předností je výkon až 44 kilowattů, tedy dvojnásobek oproti běžnému tržnímu standardu 22kW palubních nabíječek. Ve srovnání s jinými palubními nabíječkami naše 44kilowattová AC nabíječka zkracuje dobu nabíjení na polovinu. Součástí ED3 je i 44kW DC/DC a DC/AC měnič, který umožňuje napájení přídavných zařízení, která se nachází například na korbách kamionů nebo v rámci stavebních strojů.“
Obrázek 1: Modul IO-Link na zdvihacím zařízení propojuje všechny senzory a aktuátory. Spojení s řídicí jednotkou probíhá pomocí Profinetu.
Obrázek 2: Optické senzory pro měření vzdálenosti spolu se senzory pro válce na zdvihacím zařízení zaručují přesnou polohu.
Obrázek 3: Kompletně sestavená palubní nabíječka ED3.
Výzvy spojené s uvedením výrobní linky do provozu
Při plánování nové výrobní linky na palubní nabíječky musela společnost Danfoss čelit celé řadě výzev, aby našla řešení odolné vůči budoucím požadavkům.
„Prvotní fáze plánování výrobního závodu byla náročná, jelikož vývoj produktu dosud nebyl kompletně dokončen“, vysvětluje Karsten Fibiger, výrobní inženýr společnosti Danfoss. „To si vyžádalo nekonvenční přístup, protože plánovat v situaci, kdy není zatím známa přesná velikost dílu, který se má vyrábět, je poměrně složité.“
Nejasnosti vedly k nutnosti navrhnout takovou výrobní linku, která se dá pružně upravit podle budoucích potřeb. Společnost Danfoss se rozhodla pro přístup Průmyslu 4.0 s inteligentními senzory. Díky tomu je možné sbírat data pro účely prediktivní údržby a současně není nutné mít tolik typů senzorů.
Karsten Fibiger: „Jednou z našich priorit bylo získávat data ze všech senzorů, abychom mohli provádět úkony v rámci prediktivní údržby dříve, než se vůbec závada objeví. Nasazení inteligentních senzorů navíc umožnilo omezit počet různých typů senzorů, protože například měřicí rozsah nebo spínací body lze nastavovat přímo v senzoru.“
Další obtíž představoval přenos četných signálů ze senzorů a aktuátorů instalovaných na hlavách pro výměnu nástrojů. Tyto signály bylo nutné vést prostřednictvím kontaktních ploch do robotického ramene a následně do řídicí jednotky. Tento komplexní úkol si vyžádal inovativní řešení, jež spojuje efektivitu a spolehlivost.
Inteligentní automatizační řešení založené na technologii IO‑Link
Danfoss ve spolupráci se společností ifm electronic vyvinul <11>inteligentní automatizační řešení založené na IO-Link. „Ve spolupráci se společností ifm jsme provedli řadu testů, jejichž cílem bylo zjistit, které moduly IO-Link lze kombinovat tak, aby bylo možné měnit hlavy na konci robotického ramene pouze pomocí tří kabelů,“ vysvětluje Karsten Fibiger. „A fungovalo to: žádné problémy se nevyskytly a test byl úspěšně dokončen.“
Řešení podstatně zjednodušilo procesy a přispělo ke zvýšení efektivity výrobní linky. Úspěšná implementace IO‑Link ukazuje, jak důležitá je při vývoji inovativních řešení úzká spolupráce mezi partnery.
Společnost Danfoss se cíleně rozhodla pro ifm jako komplexního dodavatele senzorů a automatizačních komponent. Karsten Fibiger: „Záměrně jsem usiloval o jednoho dodavatele pro celý systém, protože je jednodušší mít skladem omezený počet komponent od jednoho výrobce než skladovat množství variant od různých značek. Věděl jsem, že společnost ifm nabízí senzory IO‑Link, které jsem pro tento systém potřeboval. Proto jsem si vybral společnost ifm jako dodavatele pro celou výrobní linku.“
Nasazení IO‑Link značně zrychlilo proces instalace výrobní linky. Zapojování kabelových konektorů je nyní rychlejší – místo šroubování je lze jednoduše zasunout, což zjednodušuje i další rozšiřování systému. Zjednodušení procesů přineslo značnou časovou úsporu a zvýšilo flexibilitu výrobní linky. Karsten Fibiger: “Systém IO-Link díky kabelům a konektorům výrazně urychluje montáž na lince, protože odpadá nutnost ručního zapojování. Rozšíření systému bylo navíc velmi snadné, protože stačilo jednoduše nainstalovat další modul IO‑Link a poté na linku přidat až osm dalších senzorů. Ačkoli jsme neměli jasnou představu o konkrétní podobě výrobní linky, IO‑Link nám i tak nabídl maximální flexibilitu.“
Karsten Fibiger: „Díky kabelům a konektorům systém IO-Link na lince značně zrychluje montáž, protože odpadá potřeba ručního zapojování. Rozšíření systému bylo navíc velmi snadné, protože stačilo jednoduše nainstalovat další modul IO‑Link a poté na linku přidat až osm dalších senzorů. Ačkoli jsme neměli jasnou představu o konkrétní podobě výrobní linky, IO‑Link nám i tak nabídl maximální flexibilitu.“
Obrázek 1: U tohoto typu elektrického nákladního automobilu palubní nabíječka společnosti Danfoss dobíjí trakční baterie a zajišťuje napájení AC i DC zařízení.
Obrázek 2: Robot při montáži automaticky vyměňuje jednotlivé hlavy. Technologie IO-Link zajišťuje sdružení všech signálů a jejich přenos přes Profinet prostřednictvím čtyř kontaktů.
Chytré využití senzorů
Na vybraných místech byly použity speciální senzory od společnosti ifm, které umožnily elegantní řešení vzniklých výzev. Například senzory pro měření vzdálenosti metodou průběhové doby světla umístěné na hlavě robota umožňují bezkontaktně ověřit přítomnost dílů v horké peci, aniž by byly senzory vystaveny vysokým teplotám. „Rozhodli jsme se, že senzory v peci nebudou, protože je složité najít senzory schopné trvale odolávat vysokým teplotám“, vysvětluje Karsten Fibiger. „Použití optických senzorů využívajících měření průběhové doby světla namísto standardních senzorů v peci nám umožnilo tento problém vyřešit a ušetřit si práci s budoucí údržbou.“
Toto řešení ukazuje, jak lze inteligentní senzory využít k prodloužení životnosti komponentů a snížení nároků na údržbu. Dalším příkladem je použití senzorů vlhkosti při sušení komponentů po vodních testech. Namísto odhadování doby potřebné na sušení a plýtvání stlačeným vzduchem může společnost Danfoss nyní provádět měření skutečné zbytkové vlhkosti. Tento postup vede k efektivnějšímu využití prostředků a k větší přesnosti produkce. Použitím senzoru pro měření vzdálenosti od společnosti ifm k měření hladiny v chemické lázni bylo možné nahradit nespolehlivé plovákové spínače. Toto řešení přispělo ke zvýšení procesní spolehlivosti a ke snížení výrobních nákladů.
Spolehlivá spolupráce s výhledem do budoucna
Spolupráce mezi společnostmi Danfoss a ifm electronic ukazuje, že i složité úlohy v rámci procesu automatizace lze efektivně řešit pomocí inovativních senzorů a inteligentního systému propojení. Díky spolehlivosti a flexibilitě produktů značky ifm mohla společnost Danfoss vytvořit výrobní linku připravenou na budoucnost, jež odpovídá potřebám moderního průmyslu. „Integrace ifm do našeho systému MES funguje rovněž na výbornou. „Je to jednoduše plug and play,“ shrnuje Anders Abildtrup Jørgensen, IT inženýr výroby ve společnosti Danfoss. Pokud se objeví problém, který lze vyřešit přidáním dalšího senzoru od společnosti ifm, jednoduše jej připojíme k modulu IO-Link a obvykle začne fungovat po minimální úpravě konfigurace.“
Právě jednoduchost a vysoká spolehlivost produktů hrají zásadní roli při efektivním provozu závodu. Rovněž služby a podpora společnosti ifm byly ve všech směrech velmi působivé. Kdykoli nastal problém, společnost ifm poskytla společnosti Danfoss rychlou a profesionální podporu spolu s doporučením detailního postupu řešení. Rychlá a kompetentní podpora přispěla k plynulému chodu výroby a minimalizaci potenciálních prostojů. Společnost nyní plánuje pokračovat v úspěšném partnerství s ifm při instalaci dalších výrobních linek. Tato dlouhodobá spolupráce ukazuje, jak zásadní jsou pevná partnerství pro úspěch v moderním průmyslu.
Závěr
Kombinace inovativních technologií, spolehlivých produktů a úzké spolupráce umožnila společnosti Danfoss vytvořit výrobní linku, která nejen splňuje dnešní požadavky, ale je zároveň připravena čelit budoucím výzvám. Partnerství se společností ifm je příkladem toho, jak lze společným úsilím a využitím moderních technologií vyvíjet udržitelná řešení, která přinášejí skutečnou přidanou hodnotu.