Képzés a Smart Factory Model segítségével
Alkalmazási beszámoló
A kompakt Smart Factory modell az ipari folyamatok fejlesztésére és szimulációjára szolgáló képzésre szolgál az Ipar 4.0 értelmében.
Tanulás 4.0
Az Ipar 4.0 egyre fontosabbá válik a mechatronika és az automatizálási technológia képzési területén. A modern képzési modellek segítenek a tanulók, diákok és oktatók technológiákkal kapcsolatos oktatásában. Az ipari termelésben használt komponensekkel különböző összetettségű automatizálási megoldások fejleszthetők és tesztelhetők.
Ezeknek semmi közük a fadobozokba épített, poros oktatási modellekhez, ahogyan az ember emlékszik rájuk az iskolai fizikaórákról. Az iserlohni Köster Systemtechnik didaktikai modelljeiben szabványos ipari PLC-ket, teljesen grafikus érintőképernyőket a megjelenítéshez és a kezeléshez, RFID-technológiát és modern érzékelőtechnológiát használnak IO-Link adatátvitellel. A 3-tengelyes portál a legkülönfélébb szállítási vagy megmunkálási helyzetekben használható. Ezek mind olyan forgatókönyvek, amelyekkel a gyakornokok is szembesülnek majd pályafutásuk későbbi szakaszában bár más dimenzióban és összetettségben. Az automatizálási elv azonban ugyanaz.
Peter Konegen, a Köster Systemtechnik ügyvezető üzlettársa elmagyarázza: Didaktikai céllal építünk modellberendezéseket. A spektrum a kis kompakt modellektől a nagyméretű, valódi termékeket előállító oktató berendezésekig terjed. Az itt bemutatott modellt SFM-nek nevezzük, ez a Smart Factory Model rövidítése. A képzés középpontjában az Ipar 4.0 áll. Ez például olyan technológiákra vonatkozik, amelyek lehetővé teszik a hatékony termelést egy tételes méretben, lehetővé teszik a termelés könnyű méretezését, és új utakat kínálnak a berendezés karbantartásában. Az olyan technológiák is, mint az adatbányászat, egy ERP-rendszerhez vagy felhőhöz való kapcsolódás, szimulálhatók SFM modelljeinkkel. Végső soron az adott oktatási intézmény tanterve határozza meg, hogy milyen mélységben foglalkoznak ezekkel a technológiai stratégiákkal. Az SFM modelljeink mindenesetre kiválóan felszereltek erre.
A hardver teljesítménye
A berendezés szíve egy Siemens PLC, melyre a gyakornokok feltölthetik és tesztelhetik az alkalmazási programot. De egy vezérlés semmit sem ér működtetők és érzékelők nélkül. A végrehajtó egység ebben a modellben egy 3-tengelyes portál, amellyel a fej X/Y/Z-irányban mozgatható. A fejnél lévő mágnes tárgyak megragadására szolgál.
A csúcs az érintőképernyő elrendezése, amely a munkafelületbe süllyesztve van beépítve. Nemcsak a megjelenítésre és a működtetésre szolgál, hanem interaktív tárolófelületként is. Az érintőképernyőn a rajta elhelyezett tárgyak helyzete érzékelhető és feldolgozható a vezérlőprogram által. Ez kreatív mozgásteret biztosít a gyakornokok számára, például a logisztikai folyamatok szimulációjában.
1. kép: Az érintőképernyő interaktív tárolófelületként szolgál azáltal, hogy felismeri a ráhelyezett munkadarabok helyzetét.
2. kép: A lézeres távolságérzékelő milliméteres pontosságú távolságértékeket továbbít a PLC-nek IO-Link-en keresztül.
Intelligens érzékelők IO-Linkkel
A Smart Factory modell érzékelőberendezései az ifm automatizálási specialistától származnak. Ez olyan modern komponenseket foglal magában, amelyek messze túlmutatnak a kapcsolójelek kiadásán, és az IO-Link kommunikáció révén átláthatóságot biztosítanak közvetlenül az érzékelőig visszamenőleg.
Az O5D100 optikai távolságérzékelő lézer alapú távérzékelés révén milliméteres pontosságú távolságértékeket szolgáltat. Nem csak egy tárgy jelenlétét érzékeli, és azt egy kapcsolójelen keresztül jelenti. Az érzékelő a tárgyak magasságát is érzékeli. A mérési érték digitálisan továbbítódik az IO-Link kommunikációs protokollon keresztül, amely az elmúlt években gyártófüggetlen szabványként honosodott meg az érzékelők világában. Az IO-Link még ennél is többre képes: Az érzékelők az IO-Link segítségével távolról is paraméterezhetők. A kapcsolási értékek a PC-ről, de közvetlenül a PLC vezérlőprogramjából is beállíthatók, és szükség esetén üzem közben is módosíthatók. A gyártási folyamat egyedi beállításai könnyen megvalósíthatók a kulcsszó: egy tételes méret.
Az IO-Link diagnosztikai adatokat is továbbít. Az optikai érzékelő például érzékeli a lencsén lévő szennyeződéseket, és automatikusan figyelmeztető üzenetet ad ki, ha ennek következtében a megbízható érzékelés már nem garantálható. Ez az önellenőrzés lehetőséget kínál olyan hatékony karbantartási koncepciók megvalósítására, mint például a valós idejű karbantartás.
Az érzékelők az ifm AL1100 IO-Link masterén keresztül kommunikálnak. Ez a terepi modul egyrészt egy M12-es csavaros csatlakozón keresztül biztosít csatlakozást az érzékelők és működtetők számára; másrészt a Profinet protokollon keresztül kommunikál a PLC-vel. A valós berendezésekben ezek a decentralizált modulok jelentősen egyszerűsítik a huzalozást. Az egyes IO-Link-érzékelők címzésének köszönhetően pedig a készülékek csatlakoztatásakor vagy cseréjekor kizárhatók a huzalozási hibák vagy a keveredések.
Az IO-Link master átjáróként szolgál az érzékelők és a PLC között, amely Profinet-en keresztül van csatlakoztatva.
Azonosítás RFID segítségével
Az azonosítási megoldások nélkülözhetetlenné váltak a valós termelési folyamatokban, mivel döntő szerepet játszanak a termékkövetésben vagy a termékfeldolgozásban. Ezért a Smart Factory modell RFID író-olvasó fejjel is fel van szerelve. A DTI515 lapos kialakítású, és a munkafelület alatt van elhelyezve. A modell munkadarabjai az alulsó oldalon egy azonosító címkével vannak ellátva, amelyre akkor lehet írni és olvasni, amikor a munkadarabok az RFID író-olvasófej felett tartózkodnak. A többi érzékelőhöz hasonlóan ez is IO-Linken keresztül kommunikál a master modullal.
Az RFID író-olvasó fej a munkadarabok alján lévő címkékkel működik együtt. Az adatokat IO-Linken keresztül továbbítja a PLC-hez.
Együttműködés oktatási intézményekkel
Látszólag inkább kis méretei ellenére a Smart Factory modell technológiai mélysége óriási. A gyakornokok számtalan folyamatot fejleszthetnek és szimulálhatnak a modellen, nagyon kis helyen. Alsó-Szászország szövetségi tartomány is felfedezte ezt a lehetőséget, és 23 iskolát szerelt fel egyenként akár tizenkét ilyen Smart Factory modellel.
Ebben az összefüggésben a tudásátadás is különös jelentőséggel bír. Mivel minden modell azonos felszereltségű, a tanulási tartalmak és projektek hálózaton keresztül cserélhetők ki. Ennek köszönhetően igazi közösség jött létre az SFM körül.
Néhány iskolában több modellt is szó szerint egymás mellé helyeztek. A munkadarabokat egyik platformról a másikra tolják, és ott kerülnek további feldolgozásra ahogyan az az ipari termelésben is megszokott. Minden állomást egy-egy tanulócsoport programoz különböző feldolgozási lépésekkel. Ez a fajta együttműködés tökéletesen felkészíti a gyakornokokat a későbbi szakmai kihívásokra.
Peter Konegen az SFM újabb előnyéről számol be: A világjárvány hónapjaiban az online tanítás idején a tanulók a hálózatnak köszönhetően távolról, otthoni számítógépeikről is hozzáférhettek az iskolai Smart Factory modellhez, így tesztelhették és bemutathatták alkalmazásukat másoknak is. Így a gyakorlati órák online is meg tudtak valósulni.
Összegzés
A legmodernebb automatizálási technológia okosan kombinálva a legkisebb térben így sikerül az oktatási intézményeknek tetszés szerinti technológiai mélységben bevezetni és felkészíteni diákjaikat, hallgatóikat és oktatóikat a modern termelésfejlesztésre az Ipar 4.0 értelmében. Mindennek részét képezik olyan automatizálási komponensek is, melyekkel a leendő technikusok és mérnökök később a munkájuk során találkoznak majd. Ez mindkét fél számára kifizetődő befektetés a jövőbe.
