Úloha CNC a PLC v podnikoch budúcnosti

S rastúcou automatizáciou výroby sú priemyselné riadiace prvky a riadiace systémy stále zložitejšie a efektívnejšie, čo zmení rolu systémov CNC a programovateľných automatov (PLC) v podnikoch budúcnosti.

Koncepcia automatizácie sa mení v súvislosti s tým, ako sa stále viac začína presadzovať Priemysel 4.0 a priemyselný internet vecí (Industrial Internet of Things – IIoT).

Automatizácia zahŕňa koncepty, ako sú nulové prestoje, zvýšená presnosť, vysoké rýchlosti, vysoká účinnosť a proaktívna údržba. Túto funkčnosť zabezpečujú digitálne programovateľné systémy, ktoré boli vyvíjané a zdokonaľované v priebehu niekoľkých desaťročí.

V automatizácii sa stále viac začína presadzovať Priemysel 4.0 a priemyselný internet vecí (IIoT)


Koncepcia CNC ako pokračovanie počítačom podporovanej výroby

Napríklad systémy CNC (Computer Numerical Control) uľahčujú automatizáciu obrábacích strojov prostredníctvom počítačov, ktoré vykonávajú vopred naprogramované sekvencie.

„Koncepcia CNC bola vypracovaná v päťdesiatych a šesťdesiatych rokoch minulého storočia ako logické pokračovanie počítačom podporovanej výroby (Computer Aided Manufacturing – CAM) a automatizácie na báze Tracer“ uviedol Ian Baird manažér CNC aplikácií divízie Factory Automation spoločnosti Fanuc.

K jej vzniku prispel vývoj v oblasti počítačov a servosystémy. Výrobcom pomáhala táto koncepcia plniť stále viac rastúce požiadavky na opakovateľnosť a vysoko presnú výrobu. Dnes CNC tvorí päť hlavných súčastí – sekvencér, interpolátor, servokontroléry, logický riadiaci prvok a operátorské riadiace rozhranie. A je teda synonymom presnosti a riadenia.

Koncepcia CNC bola vypracovaná ako logické pokračovanie počítačom podporovanej výroby a automatizácie


PLC prichádza o 20 rokov neskôr

Dvadsať rokov po uvedení CNC na trh, bola vyvinutá lacnejšia a jednoduchšia forma počítačom podporovaného riadenia: programovateľný automat (Programmable Logic Controller – PLC).

Koncepcia PLC bola vyvinutá v osemdesiatych rokoch minulého storočia, aby nahradila riadiace systémy s reléovou logikou, ktoré boli často nákladovo neefektívne, málo flexibilné a neľahko použiteľné, pretože na výkon svojich kľúčových funkcií využívali hardvér.

PLC má funkciu vstupov a výstupov a možno ho programovať na vykonávanie sekvenčných operácií, na spracovanie dát, alebo k jednoduchému riadeniu osí.

Koncepcia PLC bola vyvinutá ako náhrada za riadiace systémy s reléovou logikou


Zmyslom PLC nikdy nebolo nahradiť CNC

Obidve riešenia slúžia pre veľmi odlišné účely a rôzne trhy, a každé z nich má svoje výhody a nevýhody. Preto by bolo pre každého v priemysle obmedzujúce povedať, že „investoval do CNC a už nemá žiadny priestor pre PLC“ , pretože ide o dva úplne odlišné systémy riadenia.

Riadenie CNC je spájané s automatizáciou trochu viac, pretože jeho použitie siaha nad rámec jednoduchého algoritmu vstupu / výstupu (I/O). Moderné riadenie CNC je flexibilným, digitálne riadeným systémom, ktorý má slúžiť potrebám výrobcu bez nutnosti preprogramovania celého systému.

Väčšina moderných CNC systémov už obsahuje užívateľské rozhrania so zabudovanými obrazovkami pre obsluhu, údržbu a diagnostiku. Z tohto dôvodu je CNC populárny u tých, ktorí chcú mať nad svojimi strojmi plnú kontrolu, pretože po nie príliš náročnom zaškolení už môžeme fungovať úplne samostatne.

Flexibilita predurčuje CNC na použitie pre zložité viacosové obrábanie v takmer akomkoľvek odvetví. Možnosť použitia CNC je obmedzená len našou fantáziou. Akákoľvek aplikácia, ktorá vyžaduje presné polohovanie, potrebuje CNC, či už ide o výrobu dielov pre náramkové hodinky, lekárske zariadenia alebo reaktívne plazmové leptanie.

Moderné CNC systémy už obsahujú užívateľské rozhrania so zabudovanými obrazovkami


Jednoduché riadiace úkony

Riadenie PLC je vhodné pre jednoduché riadiace úkony. Ak máme aplikáciu, ktorá nepotrebuje vysokú mieru presnosti alebo flexibilné polohovanie, ako napríklad dopravník so striedavým motorom, potom je často najlepšou voľbou PLC. Je lacnejšie ako riadenie CNC, ktorý je vhodnejší pre zložitejšie aplikácie.

S jednoduchosťou používania PLC sú spojené aj určité nevýhody. Riadeniu PLC chýba flexibilita, ktorú poskytuje CNC. Ak potrebujeme program čo i len len málo zmeniť, musíme riadiaci prvok úplne preprogramovať. Navyše nedosahuje presnosti CNC a je preto najvhodnejšie ako lacné riešenie pre základné úkony.

Mnoho výrobcov napriek nízkej cene PLC volí radšej riadenie CNC, čiastočne z dôvodu nižších celkových nákladov na vlastníctvo. Je zaujímavé pozorovať, ako sa mnoho konštruktérov obracia na CNC potom, čo investovali do riadenia PLC, väčšinou z dôvodov flexibility, spoľahlivosti a nákladov.

Počiatočné náklady na CNC sú vyššie ako u PLC, ale návratnosť investície môže byť v dlhodobom horizonte vyššia, pretože CNC poskytuje vyššiu spoľahlivosť a väčšie možnosti riadenia. Návrhárom systémov takisto poskytuje flexibilitu určiť si, akú veľkú mieru kontroly nad strojmi chcú užívateľom zveriť.

Dlhodobá nákladová efektivita riadenia CNC je daná pokročilými funkciami užívateľského programovania, ktoré môže minimalizovať odstávky a riadiť spotrebu energie alebo výkon stroja.

Riadenie PLC je v porovnaní s CNC pravdepodobne vhodnejšie pre jednoduchšie riadiace úkony


Umelá inteligencia a nulové prestoje

Mnoho systémov CNC je vybavených umelou inteligenciou pre kontúrovej konania. To znamená, že stroj možno riadiť tak, aby bežal v rámci určitého pracovného zaťaženia, alebo adaptívne riadiť, aby stroj pracoval cez noc. Napríklad ho možno naprogramovať tak, aby pracoval len na 80% zaťaženia a umožnil firme šetriť energiu. Systémy CNC sú tiež vybavené funkciami pre energetickú úspornosť, ako sú moduly pre energetické sadzby.

Majú tiež bezpečnostné funkcie, ktoré sú dôležité pri kolaboratívnych operáciách s ľudskou obsluhou. Systémy CNC sú vybavené digitálnymi algoritmami, ktoré sa starajú o polohovanie. Tento digitálny systém tvoria dve časti – reálny systém digitálnych dát a pozorovací digitálny systém.

Pozorovateľ beží ako “ideál“ a poskytuje stroju parametre, s ktorými by mal bežať. Reálna časť aj pozorovateľ sú riadené rovnakým príkazom, takže by mali fungovať úplne rovnakým spôsobom. Ak sa reálny systém stretne s narušením, ako je napríklad neočakávané zaťaženie, spôsobí to odchýlenie dát reálneho systému od dát pozorovateľa. Stroj to vyhodnotí ako kolíziu a bude reagovať dvomi možnými spôsobmi:

Ak sa pohybuje pomaly, zastaví sa, a ak sa pohybuje rýchlo, vykoná vektorový ústup, kedy sa odtiahnu pohybujúce sa obrábacie súčasti, aby nedošlo k poškodeniu. U špičkových strojov môže byť tiež začlenená technológia 3D, ktorá zastaví pohyb 5-osého stroja mimo prednastavený pracovný rozsah.

Pre výrobcov usilujúcich sa o automatizáciu procesov sú dôležitým hľadiskom tiež nulové prestoje. Neplánované odstávky sú drahé a môžu výrobu zastaviť na dni, týždne alebo aj mesiace. Nezistená chyba môže spôsobiť nezvratné škody na strojovom zariadení a môže byť nebezpečná pre pracovníkov.

Neplánované odstávky sú finančne náročné a môžu výrobu zastaviť na dni, týždne alebo mesiace


Minimalizácia odstávok

Aj keď je nerealistické očakávať od podnikov, že budú bežať 24 hodín denne a 7 dní v týždni, môžeme sa snažiť minimalizovať odstávky spôsobené drobnými závadami alebo chybami. A tu prichádza k slovu koncept prediktívnej údržby, ktorý uľahčuje technológia CNC.

Prediktívne údržba nám umožňuje odhaliť potenciálne problémy ešte skôr ako nastanú, a podniknúť príslušné kroky, než sa situácia stane vážnou. Dosahujeme to využitím automatizačnej technológie, ktorá kontroluje stroj ako určitý strážca.

Prediktívne údržba umožňuje odhaliť potenciálne problémy ešte skôr ako nastanú


Znamená to, že CNC sa stane jediným nástrojom podnikov budúcnosti?

Asi nie. PLC bude hrať stále zásadnú úlohu. Najlepším príkladom, ktorý to dokazuje, je výrobná linka. CNC môže riadiť ramená robota, nástroje, frézovanie a brúsenie, ale PLC ovláda pás, na ktorom sa definuje, ktorý produkt alebo materiál preváži z jednej časti linky na ďalšie časti.

Zložitosť CNC sa na takéto úlohy nehodí a bolo by zbytočné ho v tomto prípade využiť. Ako súčasť základnej výrobnej úrovne, kde sa jednoduché a zložité úkony vykonávajú súbežne, systémy CNC a PLC dokonale spolupracujú.

Nakoľko si CNC aj PLC udržia svoje pevné miesto v arzenále výrobného podniku, je teraz dôležité zamerať sa na to, ako ich rozvíjať.

Priemyselné riadiace systémy (Industrial Control Systems – ICS) sa budú naďalej vyvíjať, čo sa prejaví najmä vo forme špecializácie na konkrétne priemyselné odvetvia. Rovnako tretie strany budú rozvíjať koncepciu otvoreného rozhrania pre integráciu internetu vecí (IoT) do priemyselného závodu. S tým prídu inteligentné stroje, zber dát a ich analýza v rozsiahlom meradle, čo nám pomôže identifikovať ďalšie možnosti zdokonaľovania procesov.

Aj keď zatiaľ nie je jasné, akú úlohu budú hrať systémy CNC a PLC v závodoch v budúcnosti, budú jeho súčasťou, aj keby nie vždy pracovali bok po boku.


Zdroj: www.connectivity4ir.co.uk, www.fanuc.com, upravil Automatizacia365.sk

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *