Кембриджский университет исследует производство будущего с помощью ПЛК Omron

Институт промышленного производства (IfM) при Кембриджском университете использует три программируемых контроллера (ПЛК) серии CS1 компании «Omron Electronics» в качестве основного средства для моделирования гибких, надежных и простых в эксплуатации систем автоматизации в рамках своей деятельности в области систем распределенного автоматического управления и контроля, сердцем которой является лаборатория автоматизации производственных процессов.

ПЛК, который можно быстро перепрограммировать для точного соответствия меняющимся потребностям пользователей лаборатории автоматизации, охватывает управлением несколько систем транспортировки, перемещающих изделия между отдельными участками «процесса» в лаборатории, а также поворотную платформу сборочного участка.

Вслед за успешным применением средств радиочастотной идентификации (RFID) в системах упаковки, складирования и контроля запасов сотрудники Института сконцентрировали свое внимание на усовершенствовании всего производственного процесса в целом. Их работа нацелена на такие важные задачи, как продление жизненного цикла изделий и их элементов, повышение надежности и удобства эксплуатации, минимизация воздействия на окружающую среду в конце срока эксплуатации и снижение общих эксплуатационных издержек.

Для анализа и оценки этих комплексных, взаимосвязанных задач в Институте промышленного производства организована лаборатория автоматизации, позволяющая в реальном времени воссоздавать все технологические операции, связанные с производством и упаковкой изделия-образца. Исходное изделие — небольшой редуктор сродни тем, что применяются в бытовых миксерах. В лаборатории будет налажено производство этих редукторов с использованием системы RFID для идентификации сборочных узлов.

Благодаря возможности контроля за эксплуатационными характеристиками отдельных узлов можно будет, например, выявить узлы, вероятность отказа которых наиболее велика, и узлы, чей полезный ресурс еще остается неизрасходованным к моменту общего износа редуктора. Эта бесценная информация не только откроет новые пути к совершенствованию конструкции редуктора, но также позволит определить детали, пригодные к повторному использованию.

Хотя сейчас лаборатория служит для производства редукторов для кухонных миксеров, в Институте уже прорабатываются проекты, которые универсально подходят практически для любого изделия, собираемого из нескольких деталей. Значимость работы Института, например, недавно была убедительно продемонстрирована в связи с производством и обслуживанием автомобильных двигателей.

Для максимального сходства натурной модели с реальной технологической линией, действующей на промышленном предприятии, лаборатория автоматизации производственных процессов в Институте промышленного производства состоит из трех модулей-участков: модуля машинной обработка, модуля сборки и модуля упаковки.

Ключевыми элементами лаборатории являются: система транспортировки, перемещающая редукторы в пределах участков и между ними, а также перегрузочный робот, который установлен рядом с сервоприводной поворотной платформой, благодаря чему его можно легко использовать и для участка сборки, и для участка упаковки.

На каждом из участков лаборатории для управления монорельсовой системой транспортировки используется программируемый контроллер Omron CS1 , управляющий, в том числе, задвижками и стопорами, обеспечивающими нужное направление перемещения изделий и их корректное размещение по месту прибытия. В целях эффективного управления перемещением изделий между участками обмен информацией между отдельными ПЛК организован по сети ControllerLink — фирменной промышленной сети компании Omron, отличающейся исключительной простотой конфигурирования

Программируемый контроллер участка сборки также управляет роботизированной поворотной платформой, которая выполнена на базе   сервоприводной системы Omron, гарантирующей высокое быстродействие и точность позиционирования. Сервопривод подключен к ПЛК по стандартной сети DeviceNet, которая также служит для обмена данными с модулями удаленного ввода/вывода, установленными на поворотной платформе.

Во всех системах участка, и особенно в захватных устройствах робота, перемещающего детали редуктора, широко применяются датчики приближения Omron.

«ПЛК Omron обладают двумя очень важными для нас преимуществами, — поясняет Энди Шоу (Andy Shaw), коммерческий управляющий лаборатории распределенных систем информатики и автоматизации при Институте промышленного производства. — Их легко программировать, и они предоставляют широкий выбор способов программирования. Эти свойства очень важны не только потому, что благодаря им мы можем быстро видоизменять наши системы для проверки новых идей, но также потому, что мы можем использовать ПЛК в качестве обучающих пособий».

«Универсальность продуктов Omron означает, что наши студенты, у которых в целом очень мало времени для работы над проектом, могут быстро освоиться и приступить к продуктивной работе», — продолжает свой рассказ Энди Шоу.

— К тому же, они могут выбирать тот способ программирования, который им наиболее по душе, будь то язык релейно-контактных схем, язык структурированного текста или даже язык функциональных блоков. Наконец, какой бы способ программирования они ни избрали, они приобретут навыки, полезные в будущем, поскольку системы программирования, используемые Omron, полностью соответствуют стандарту IEC 61131-3, самому широко распространенному стандарту программирования в мире ПЛК».

Саймон Сеннитт (Simon Sennitt), занимающий в лаборатории должность специалиста по мехатронике, восхищен надежностью ПЛК Omron. «Мы их тут держим в черном теле, — шутит он, — а они неизменно и безотказно выполняют все, что нам от них нужно. Достойные преемники ПЛК Omron серии C200, которыми мы пользовались раньше. Да взять те же C200 — хотя они уже и "старички", а до сих пор так надежно работают, что мы держим парочку в резерве для использования в студенческих проектах».

В то время как деятельность Института промышленного производства при Кембриджском университете, главным образом, исходит из нужд и чаяний лидирующих промышленных предприятий, партнеров университета, команда лаборатории автоматизации уже видит возможные пути для использования оборудования Omron для будущего расширения возможностей лаборатории.

Одно из предложений заключается в дополнении системы электронными панелями операторского интерфейса Omron. Сенсорные дисплеи с возможностью отображения текстовой, графической и видеоинформации, легко подключаемые к ПЛК Omron по сети, — это идеальный способ выбора требуемых конфигураций для систем на участке производственной модели. С их помощью также можно будет в реальном времени контролировать рабочие характеристики систем и протоколировать эти данные для последующего анализа.

Другая идея состоит в применении продуктов технического зрения Omron для автоматического контроля качества используемых сборочных узлов, готовых редукторов и даже упаковки. Системы технического зрения могут быть подключены к панелям операторского интерфейса. В этом случае результаты контроля можно будет видеть непосредственно на экранах панелей.

Для Института промышленного производства при Кембриджском университете продукты для промышленной автоматизации компании Omron стали, без сомнения, удобным и эффективным средством решения стоящих перед Институтом задач автоматизации. Последнее слово, однако, следует предоставить Саймону Сеннитту. «Программируемые контроллеры Omron делают в точности то, что мы от них хотим, делают это надежно и делают это хорошо», — заявляет он. — Можно ли хотеть чего-то большего?»

Мы выражаем признательность Институту промышленного производства (IfM) при Кембриджском университете за предоставленные фотографии.