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将智能引入设备: PLC带来的有序运输

2020-06-02图尔克(天津)传感器有限公司

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随着工业4.0浪潮的到来,现代自动化和机器概念也越来越多地开始采用模块化设计,这让分布式I/O的解决方案也逐渐成为用户关注的焦点。

随着工业4.0浪潮的到来,现代自动化和机器概念也越来越多地开始采用模块化设计,这让分布式I/O的解决方案也逐渐成为用户关注的焦点。

如何帮助用户以更少的成本向机器智能分布化迈进?图尔克带有Codesys控制器的紧凑型HMI/PLC系统和其坚固可靠的IP67BlockI/O解决方案提供了自己的答案。

图尔克紧凑型IP67控制器为自主控制多个任务提供了足够的应用可能,将智能直接引入现场设备之中。TBEN-L-PLC还能用作协议转换器,可自如转换CANopen或SAEJ1939,与各种以太网和现场总线协议,实现将现有设备与现代化以太网工厂相连。

紧凑型PLC在自动输送系统的应用

图尔克TURCK的自动化用户AsbreukService,是一家总部位于荷兰恩斯赫德的特殊机器制造商,其在食品及饮料行业搬运项目上拥有丰富的经验。

不久前,Asbreuk公司为荷兰阿姆斯特丹附近的一家知名冷冻炸薯条生产商,配备了全自动的模块化自动输送统系统。有别于传统的由许多不同的第三方卡车直接从生产基地运输产品的方式,Asbreuk公司为客户打造了可容纳多达4万个托盘的中央仓库,采用往复运输车进行自动化的产品运输。

物流运输卡车在薯条工厂及距其1公里外的巨大中央冷藏库之间往返,每半小时发车一次。货物托盘装载完全自动化进行,整个过程仅需要不到2分钟。产品直接从现代化的中央冷藏库中开始配送。从当地的主流连锁餐厅到超级市场,所有的客户都从这个中央冷藏库中获得产品的供应配送。

井然有序的物料运输不禁让人联想到曾经风靡一时的模拟城市系列游戏中的情景。也许唯一不同的,只是在现实中工作人员是坐在运输卡车的方向盘前发出装载指令。在这个自动化的冷链运输方案中,Asbreuk公司既是卡车运输服务的提供商,同时还负责中央仓库运营及与之相关的输送设备和系统配备。

Asbreuk Service系统每小时可轻松处理两辆卡车的装载

Asbreuk Service系统每小时可轻松处理两辆卡车的装载

驾驶员按下按钮即可启动从ATL区域到冷藏卡车的全自动托盘输送

驾驶员按下按钮即可启动从ATL区域到冷藏卡车的全自动托盘输送

坚固的分布式控制模块

作为短距离货物运输的关键所在,Asbreuk公司对其自动装卸系统进行了分段式模块化的设计。这个如同乐高积木一样模块化设计的系统,能够根据客户的业务需求灵活地进行模块化的补充和安装。而输送托盘的内部物流系统采用的正是图尔克TBEN-L-PLC紧凑型IP67模块。与集中式的控制系统相比,新的输送系统不仅安装更简单便捷,还能显著减少布线成本,提高模块的使用率。

只需要使用现场总线或者以太网系统布设一根通讯电缆和一根电源电缆,就可将I/O级与控制器连接,而不必连接多根独立电缆到控制柜。Asbreuk公司表示,这可实现“巨大的成本节省,尤其是在需要使用特殊电缆的冷藏库区域内。”输送机系统电源仅需布设在4个位置。图尔克带Codesys 3控制器的IP67模块负责分配各个位置的电源,并通过串口进行连接。一旦安装完成,这些模块就能检测到其相邻模块,从而确定其在整个系统中的位置。通过图尔克TBEN-L-PLC,每个机器模块都装备控制器,可作为主站或者从站运行,从而确定每个模块的位置。由于这些模块可以在需要时安装在不同位置或不同配置中,使这些现代化的输送机系统元件可以得到长期反复利用。

每个传送设备都安装有控制器:图尔克的TBEN-L-PLC可直接安装在输送线路上并在-25°C的环境下正常运行

每个传送设备都安装有控制器:图尔克的TBEN-L-PLC可直接安装在输送线路上并在-25°C的环境下正常运行

坚固可靠的高性能控制器

得益于坚固可靠且完全密封的外壳,图尔克TBEN-L-PLC特别适用于移动设备领域。它具有良好的抗振动和抗冲击性能,符合IP65/67/69K防护等级。从-40°C到+70°C的扩展温度范围,使IP67TBEN-L-PLC可在低至-25°C的薯条中央冷藏库环境下正常使用。

“对我们而言,控制器在低至-30°C下与不同总线系统通信的能力非常重要。” Asbreuk公司董事长Marco Asbreuk说道,“图尔克TBEN-L-PLC能够完全满足我们的需求。”

整套自动往复运输系统包括3个区域:自动卡车装载系统 (ATL)和其他直接从生产线末端开始的内部物流系统一起安装在工厂。输送线路上的产品运输,则由装配有链条驱动输送机的特殊卡车进行搬运。当卡车到达中央冷藏仓库后,驾驶员只需按下驾驶室中的按钮来启动托盘自动卸载系统即可完成装卸。与此同时,生产基地的两排装载区域再次装载产品。驾驶员通过智能手机App可以同时看到2个地点的实时数据,从而了解运输的最新进程。

井然有序的自动输送机系统

在冷冻炸薯条生产商的工厂中,Asbreuk公司为32个线路组件分别配备了独立的控制器。这些组件包括输送带和辊道式输送机控制以及托盘检验。激光传感器用来检查托盘是否过宽,判断包装是否存在错误。系统将结果写入条码标签后,自动移除相应的托盘。传感器和扫描仪与图尔克PLC进行连接通讯,而另一个更高级别的TBEN-PLC则通过CAN总线来控制系统移除托盘。

带有3个输送方向的输送机设备会将独立的托盘从常规线路输送至缓冲装置,每个方向都要求具有独立的RS485端口,而这一切仅需要一个图尔克I/O模块即可满足。超紧凑的TBEN-S-2COMI/O模块在现场通过Profinet直接将串口连接至控制器,同时可以满足RS485端口需求。借助与传感器和相连的TBEN-L-PLC模块,每个输送机都知道何时需要输送托盘。

当有其他工作流程需要加入现有过程时,工作人员可通过2个模块化的分布式操作面板控制不同的输送段,从而实现受控停止或运行备用线路等不同功能。

图尔克的FEN20设备可以使控制台的开关信号通过总线传输

图尔克的FEN20设备可以使控制台的开关信号通过总线传输

由于系统中的其他信号点(例如控制台中的按钮执行器)需要额外的输入和输出接口,工程师在控制柜中设置安装了3个IP20I/O模块,图尔克的FEN20-16DXP多协议模块可在短时间内让开关信号通过总线传输到控制器。当然,FEN20模块的使用并不只局限于连接控制台的I/O信号。它不仅可为控制柜提供额外输入输出信号,并可与自动卡车装载系统(ATL)的主控制器进行通信。

用于手动控制的2个控制柜包含图尔克FEN20多协议模块,可以扩展输入和输出的信号数量

用于手动控制的2个控制柜包含图尔克FEN20多协议模块,可以扩展输入和输出的信号数量

随着市场的不断发展,短距离大批量输送的需求日益增长。而灵活性高且长期可靠的、针对所有机器组件的模块化输送理念将成为应用的关键。 Asbreuk公司已经开始考虑下一步动作,为了获得100%产品可追溯性,未来大批量实时现场数据的传输将越来越频繁。而图尔克I/O模块在自驱动拖车、无人运输等环节的应用也将有着更大的发展空间。

作为工业生产数字化进程的一部分,图尔克帮助用户使现有机器设备能够适应数字化联网、高度灵活生产的挑战,为现有机器和工厂如何在工业4.0发展所带来的更高效率、更高透明度的生产中获益的提供了参考。

摘自《自动化博览》2020年4月刊

责任编辑:杨培
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