אבי נוריאליאן, פסטו ישראל בע”מ
האוטומציה המפעלית מאפשרת לנו היום לבנות מפעל חכם, שניתן להפעילו תוך שימוש ברשתות תקשורת מתקדמות. “”, “Integrated Automation“, ו-“Function Integration” אלה מושגי מפתח לחידושים בתחום האוטומציה שנרחיב עליהם בהמשך.
כיצד טכנולוגיית האוטומציה מובילה למושג ה-“Smart Factory” – שמשמעותו שילוב קו הייצור ברשת תקשורת מתקדמת? באופן עקבי קווי הייצור, המכונות, המתקנים ואפילו יחידות הקצה והפריטים הבודדים נעים לעבר העתיד באופן שמאפשר החלפת מידע בזמן אמת. ולפיכך מערכות בקרה מפעליות מרוכזות מוחלפות במערכות אינטליגנטיות מבוזרות. קיימות בעולם 2 מגמות עיקריות המיישמות את רעיון ה-“Smart Factory”. מצד אחד תקשורות עיליות יורדות יותר ויותר לכיוון אביזרי הקצה ומתחברות ישירות לחיישנים מתמרים וכד’. מצד שני חודרות לשוק תקשורות המיועדות לרמת השטח (field level) ולחיבור ישיר לרמת האביזר הבודד (device level), כמו ASI ו-I/O Link.
רמות התקשורת מהרמה הגבוהה ביותר עד הנמוכה ביותר מופיעות בפירמידת התקשורת באיור 1.
Integrated Automation
“Integrated Automation” משמעותו: הטמעה של ציוד קצה תעשייתי עם רשת תקשורת מתקדמת בעלת יכולת להעברת מידע דו כיוונית בזמן אמת. טכנולוגיה זו מאפשרת שילוב של עיבוד אותות מחיישני קצה מסוגים שונים וגילוי אירועים מורכבים, בנוסף לקבלת החלטות עצמאית ע”י מערכת הבקרה המקומית.
CPX – פלטפורמה מקיפה לאוטומציה תעשייתית
פלטפורמת ה-CPX של פסטו סוללת דרך ליישום מהיר ויעיל של מושג
ה-“Integrated Automation” לתעשיית המכונות והתהליך.
פלטפורמת ה-CPX עם מגוון המודולים הינה המערכת היחידה המאפשרת שילוב בין בקרה על I/O דיגיטלי ואנלוגי, בוכנות פנאומטיות – באמצעות סעפות שסתומים מודולאריות (MPA ו-VTSA), ובקרת הינע לצירי סרוו וסטפר חשמליים, וכמו כן בקרה על צירי סרוו-פנאומאטיים. בעקבות התעוררות הדרישה ל-“safety” במערכות אוטומציה, מגוון המודולים כולל גם פונקציות “safety”. למעשה פלטפורמת ה-CPX מאפשרת שליטה או בקרה לכל אפליקציה בתחום האוטומציה התעשייתית או התהליכית. השילוב הכולל את הפונקציות המגוונות הנ”ל לפלטפורמה מודולארית אחת מכונה “Function Integration”.
המבנה המודולארי מאפשר הרחבה קלה ופשוטה במקרים בהם האפליקציה דורשת הגדלת טרמינל.
דיאגנוסטיקה מתקדמת
CPX, הטרמינל החשמלי לסעפות שסתומים, מציע לא רק חיבור בין רמת השטח ורמת המאסטר (management level) במערכת הבקרה, אלא גם יכולות רבות כגון דיאגנוסטיקה ואפשרות לניטור ערכים עבור אחזקה מונעת.
הטרמינל מאפשר גישה למידע דיאגנוסטי בזמן אמת על גבי היחידה עצמה, ובאמצעות רשת התקשורת גם לבקרת המאסטר. תכונה זו מסייעת לאתר תקלות במהירות ולקצר משמעותית זמני השבתה.
גמישות ברשתות Fieldbus ו-Ethernet
המערכת גמישה גם לרמת השטח וגם לרמת הבקרה (control level). ניתן לבחור בין שימוש ביחידת תקשורת, כפי שיפורט בהמשך, או ביחידת בקרה עצמאית (front-end controller) השולטת על התהליך המקומי ומתקשרת עם בקר גבוה יותר או לרשת Ethernet.
כבר היום ה-CPX יכול לשלב את כל מערכות ה-BUS (כגון Profibus ו-DeviceNet) ופרוטוקולי Industrial Ethernet (כגון EtherCAT ו-Ethernet/IP) הנפוצים בתחום האוטומציה.
כדי להגדיל את אפשרויות בקרת ההינע, בעתיד הקרוב יצטרפו למגוון מודלי תקשורת לפרוטוקולי Sercos III ו-Powerlink.
מבנה המערכת
המערכת בנויה מיחידות המתחברות אחת לשנייה בצורה מודולארית (התקנה על גבי פס דין).
המודול השמאלי ביותר, השולט במערכת, הוא מודול התקשורת או בקר עצמאי עם תקשורת Ethernet. אליו ניתן לחבר מודולים שונים (כ-40 סוגים) ע”פ דרישות האפליקציה, מגוון הסיגנלים שאפשר לחבר לטרמינל החשמלי כולל: סיגנלים דיגיטליים ואנלוגיים, חיישני טמפרטורה מכל הסוגים ואפילו חיבור למדידת לחץ עם סנסור המוטמע ביחידה ומאפשר חיבור צינור לחץ\ואקום ישירות על המודול.
CPX-2ZE2DA, מודול ייחודי נוסף למערכת ה-CPX, הוא מודול מנייה ומדידה (high speed counter) המאפשר שקיפות מידע רבה יותר באמצעות פונקציות המובנות בו כמו מונה חד-מנייתי, מחזורי ואין סופי, מדידת מהירות, תדר, או זמן מחזור, ובנוסף מדידת מיקום ע”י חיבור אנקודר אבסולוטי או אינקרמנטלי.
התחברות הכבלים הפיזית לכל מודול נותנת לבחירה ע”י המשתמש, באפיון הראשוני של המערכת. ניתן לבחור חיבור מהדק לחיצה, D-Type, תקעים .
ה-CPX מגיע (לפי סוג החיבורים) לרמת אטימות IP65/67 או IP20, ולפיכך מתאים להתקנה חיצונית (לא בתוך ארון).
4 צורות מבנה לדרישות שונות
קיימות 4 צורות מבנה לפלטפורמה זו:
1) CPX-S – הסטנדרטית – לשימוש כללי – מודולים מגוף פלסטי קשיח, רמת אטימות IP65.
2) CPX-E – החסכונית – מיועדת להתקנה בתוך ארון, רמת אטימות IP20.
3) CPX-M – הרובוסטית – מודולים מגוף מתכתי קשיח – מתאימה להתקנה חיצונית בסביבה מכאנית אגרסיבית.
4) CPX-P – עם תקן ATEX – לתעשייה התהליכית. במבנה זה המודולים כוללים חוצצים (barriers) המאפשרים חיבור לרכיבי קצה העובדים בסביבה נפיצה
Zone 0 ו-Zone I כאשר הטרמינל עצמו מתאים להתקנה ב-Zone II, בתוך ארון.
כל ארבעת צורות המבנה זמינות כטרמינל חשמלי בלבד עם כל מגוון הסיגנלים, או כזה המשלב בו גם סעפת שסתומים פנאומטיים.
פנאומטיקה גמישה
סעפת השסתומים המשולבת על פלטפורמת ה-CPX מאפשרת לבנות את כל המעגל הפניאומאטי הנחוץ לאפליקציה באופן מודולארי על גבי הסעפת.
ניתן לשלב עד ארבעה גדלים של שסתומים (3/2, 5/2 או 5/3) על אותה סעפת בספיקות הנעות בין l/min (תבריגים “M7-1/2). כמו כן, ניתן לאפיין שסתומים פרופורציונאליים (I/P) המורכבים על הסעפת ומזינים אזורי לחץ פנימיים, או לבקרה חיצונית של מפעילי אויר.
לכל שסתום יש אפשרות להוסיף מודולים כגון וסת לחץ, שסתום ספיקה (צמצם), או מודול הזנה נפרדת, כרכיבים אינדיבידואליים לכל עמדה.
בנוסף – למערכות הדורשות תפעול רציף ואחזקה תוך כדי עבודה – ניתן להוסיף לכל עמדת שסתום מודול ניתוק לחץ פרטני, המאפשר החלפת שסתום מקומי ללא ניתוק לחץ ראשי מהמערכת (hot swap).
למעשה כל צרכי השליטה באוויר דחוס והפנאומטיקה (למעט הבוכנות כמובן) מובנים מודולארית על הסעפת.
כנזכר לעיל גם, לצד הפנאומטי של ה-CPX, ניתן לאפיין רכיבי ” safety”. לדוגמה: הזנת לחץ ראשית מדורגת לסעפת (soft start) כדי למנוע תנועות בוכנה פתאומיות בהכנסת לחץ ראשונה. דוגמה נוספת: שסתומים עם סנסור מובנה המאפשר לחוש את מצב הבוכנות הפנימית בשסתום (spool)
לבקרה בחוג סגור.
מדוע CPX?
שילוב פנאומטיקה וחשמל\בקרה ביח’ אחת.
סטנדרטיזציה הודות לשימוש בפלטפורמה אחידה וגמישה העונה לכל צרכי האוטומציה המודרנית.
ממשק לכל סוגי התקשורת.
hot swap – החלפת רכיבים פנאומטיים ללא ניתוק לחץ ראשי.
חיסכון בזמני חיווט הודות לטכנולוגיות חיבורים מגוונות המאפשרות לחווט אפליקציה עם כבלים סטנדרטיים הזמינים מהמדף כפריטים קטלוגיים בשיטת
plug-and-play.
קיצור זמני מחזור במעגלים פנאומטיים הודות למרחקים הקצרים בין סעפת השסתומים למפעילים והבוכנות.
חסכון במפלי לחץ ואנרגיה, כתוצאה מקיצור אורכי הצנרת בין השסתומים וצרכני האוויר.
מניעת תקלות, ע”י אחזקה מונעת, המתאפשרת באמצעות הדיאגנוסטיקה המתקדמת המוטמעת ב-CPX.
קיצור זמני השבתת מערכת הודות לאפשריות הדיאגנוסטיקה המגוונת על היחידה ובאמצעות רשת התקשורת בבקר המאסטר.
אפיון והגדרה מהירים באמצעות תוכנת קונפיגורציה ידידותית באינטרנט המאפשרת הזמנת מערכת מושלמת במק”ט אחד.
הרחבה פשוטה וקלה במקרה הצורך הודות למודולאריות המערכת.
חיסכון ניכר בתשתיות הודות לאפשרות להתקין את המערכת קרוב לסביבת האוטומציה ולרכיבי הקצה.
חיסכון בארון, חיווטים ומקום הודות לרובוסטיות ורמת אטימות גבוהה המאפשרים התקנה מחוץ לארון.
הכותב הינו מנהל מכירות בחברת פסטו ישראל בע”מ
