Mitsubishi Electric: Nowoczesne rozwiązanie dla Kolei Rosyjskich

Koleje Rosyjskie podjęły decyzję o kompleksowej automatyzacji swoich placówek remontowych taboru kolejowego, aby znacznie zwiększyć produktywność. Zaczęto od zakładów w Magnitogorsku. Po modernizacji, zakłady te mogą rocznie przyjąć do serwisu 3 000 wagonów więcej niż poprzednio. Uniwersalna, wieloprocesorowa platforma automatyzacji iQ Mitsubishi steruje całą linią produkcyjną

Aby utrzymać płynną pracę linii serwisowych, zainstalowano najnowsze sterowanie Mitsubishi Electric. Nowa Platforma iQ kontroluje wszystkie procesy – w tym pracę frezarek, robotów spawalniczych, przenośników taśmowych, systemów obsługi oraz bezprzewodowego systemu identyfikacji w technologii RFID.

Wyzwania techniczne

Baranowickie Zakłady Automatyki - białoruska firma, zajmująca się stroną techniczną projektu modernizacji – opracowały ambitną specyfikację, której realizację powierzono specjalistom w dziedzinie automatyki przemysłowej z zakładów Technikon Limited (Mińsk, Białoruś) - wieloletniego partnera Mitsubishi Electric w zakresie sprzedaży oraz integracji systemów. Wszystkie operacje związane z konserwacją i modernizacją elementów wózków zwrotnych należało zautomatyzować i efektywnie zintegrować z całością procesu. Układy ze sterownikami w nowej, wysoce zautomatyzowanej placówce serwisowej musiały być łatwe w obsłudze, a jednocześnie wytrzymałe i niezawodne.

Uniwersalna platforma.

Technikon wybrał nową Platformę iQ, wprowadzoną niedawno na rynek przez Mitsubishi Electric. Ten wyjątkowy, wieloprocesorowy system składa się z czterech rożnych rodzajów sterowników: konwencjonalnych programowalnych sterowników logicznych (PLC), sterowników ruchu, skomputeryzowanych sterowników Mitsubishi Electric Europe B.V. Gothaer Str. 8 40880 Ratingen Germany 2/5 numerycznych (CNC) oraz sterowników robotów – na tej samej płycie bazowej. W trybie wieloprocesorowym, zadania z zakresu sterowania i komunikacji są obsługiwane przez jeden sterownik PLC-CPU oraz maksymalnie trzy dodatkowe, wysokowydajne procesory, które można połączyć w elastyczny sposób.

Po raz pierwszy w historii, nowy system umożliwia bezproblemową integrację obrabiarek CNC i robotów w konfiguracji systemów i maszyn z jedną platformą automatyzacji. Wymiana danych i sygnałów pomiędzy sterownikami następuje poprzez wspólną szybką magistralę na płycie głównej, zsynchronizowaną z cyklami przetwarzania procesora, którego czas cyklu to zaledwie 0,88 ms.

Wszechstronne i oszczędne rozwiązanie

Jednym z kluczowych kryteriów decydujących o wyborze tego solidnego, kompaktowego systemu była jego zdolność do sterowania wszystkimi elementami, jakie muszą trafić na linię produkcyjną, z jednej platformy - obsługującej również frezarki, roboty spawalnicze, przenośniki i układy podające, a także identyfikację RFID (tagi) na potrzeby śledzenia elementów.
Ta standaryzowana technologia przyspiesza proces planowania, montażu i przekazania do eksploatacji, a także upraszcza wykrywanie usterek i konserwację, jednocześnie przyspieszając programowanie i ograniczając potrzebę szkolenia. Pozwala to, między innymi, zmniejszyć koszty instalacji i obsługi oraz zwiększyć ogólną wydajność systemów produkcyjnych – dzięki kompleksowej integracji pionowej i poziomej.

Inżynierowie z Technikon Limited - w ścisłej współpracy ze specjalistami z Działu Mechatroniki CNC i Automatyki Przemysłowej Mitsubishi Electric w Niemczech - opracowali uniwersalne rozwiązanie, obejmujące sieć Fieldbus i pulpity operatorskie GOT1000. Oprócz szybkiej i bezpiecznej komunikacji, nowy system zapewnia także pełną przejrzystość w zakresie systemów i maszyn.

Zautomatyzowane procesy

Zanim zużyte elementy wózków zwrotnych mogą zostać odnowione przy pomocy nowej linii produkcyjnej, należy je wymontować z wagonów i wymierzyć. Dane z Mitsubishi Electric Europe B.V. Gothaer Str. 8 40880 Ratingen Germany 3/5 pomiarów są wykorzystywane do określenia operacji, jakie należy przeprowadzić oraz ustalenia parametrów spawania itd. Do każdego elementu stosowany jest identyfikator RFID (tag, transponder), zawierający wszystkie dane na temat trasy transportu i przewidzianej obróbki.
Odbiorniki zainstalowane na każdym stanowisku obróbki i transportu w linii produkcyjnej odczytują dane z identyfikatorów przy poszczególnych elementach. Przechodząc przez linię, elementy wózków zwrotnych są sukcesywnie remontowane i odzyskują pierwotne parametry. Przykładowo, nadmiar obróbkowy usuwa się na dwóch stanowiskach, przy pomocy dwóch różnych frezarek sterowanych komputerowo. Transport elementów również odbywa się w pełni automatycznie, przy użyciu przenośników taśmowych i portali, które przepuszczają przez system średnio trzy elementy wózków na godzinę.

Elastyczna jednostka sterująca

System jest sterowany przez siedem wysokiej klasy sterowników, połączonych w sieci MELSECNET/H, dostosowanej do specyficznych wymogów produktów Mitsubishi Electric. Każda jednostka Platformy iQ jest wyposażona w dwa procesory: PLC CPU na potrzeby sterowania sekwencyjnego oraz CNC CPU do zadań związanych ze sterowaniem numerycznym.
Architektura sterowników umożliwia równoległe przetwarzanie sygnałów analogowych i cyfrowych. Seria C70 (czyli sterowniki numeryczne CNC z podwójnym procesorem w konfiguracji opracowanej specjalnie dla linii produkcyjnych) bazuje na znanych i przetestowanych sterownikach Mitsubishi dla obrabiarek. Jest ona jednak zoptymalizowana do jeszcze szybszej komunikacji z innymi automatycznymi komponentami poprzez wspólną magistralę płyty głównej systemu. Wykorzystując jednocześnie bogatą ofertę modułów I/O, specjalnych i sieciowych, Mitsubishi Electric może dostarczać wysoce skuteczne rozwiązania sterownicze, precyzyjnie dostosowane do określonych potrzeb.
Sterowniki CNC z serii C70 koordynują ruchy frezarek; jedna z nich posiada dwa wrzeciona i sześć osi serwo, a druga jedno wrzeciono i siedem osi serwo. Pięć pozostałych sterowników odpowiada za systemy obsługi (posiadające w sumie 28 osi), przekaźniki taśmowe (służące również jako miejsca tymczasowego składowania Mitsubishi Electric Europe B.V. Gothaer Str. 8 40880 Ratingen Germany 4/5 elementów w procesie obróbki) oraz roboty spawalnicze. Serwonapęd, napęd wrzecion frezarki i system identyfikacji komunikują się przez szeregowe interfejsy RS-232, natomiast roboty spawalnicze przez interfejsy RS-485. Dużą pomocą w zadaniach związanych z projektem była zdolność Platformy iQ do obsługi wielu protokołów komunikacyjnych.

Intuicyjna obsługa

Obsługa systemu jest prosta oraz intuicyjna. Sterowanie całą linią produkcyjną odbywa się z jednego pulpitu operatorskiego Mitsubishi Electric z serii GOT1000. Jest to urządzenie graficzne z ekranem 15” i dotykowym panelem sterowania, podłączone do sieci MELSECNET/H i pozwalające na bezpośredni dostęp do wszystkich danych z linii produkcyjnej.
Specjalne ekrany, dostosowane do poszczególnych kroków procesu, umożliwiają dokładne śledzenie wszystkiego, co dzieje się w systemach. Każda maszyna na linii renowacji wózków zwrotnych jest również wyposażona we własny terminal sterowniczy GOT z ekranem 10,4”. Te urządzenia (również podłączone bezpośrednio do sieci) działają jak interfejsy „człowiek-maszyna” na potrzeby lokalnych operacji serwisowych.
Ponadto, operacje i procesy są wyświetlane na prostych i czytelnych ekranach, zaprojektowanych specjalnie do tych zadań.

Udany projekt

Naczelny inżynier Technikonu, Eugeniusz Klebanow, jest bardzo zadowolony z efektów projektu. Powiedział on: „Platforma iQ - z wysokiej klasy procesorami PLC i CNC, podłączonymi do nowoczesnej magistrali płyty głównej - była jedynym sposobem spełnienia wymogów klienta w tym rozwiązaniu w możliwie najkrótszym czasie. Linia produkcyjna została uruchomiona po zaledwie 15 miesiącach od rozpoczęcia projektu. Modernizacja linii pozwoliła Kolejom Rosyjskim obniżyć koszty remontów i zwiększyć niezawodność, a wydajność całego procesu bardzo wzrosła.” Przed modernizacją linii, w Magnitogorsku remontowano rocznie około 4 300 wagonów. Po zakończeniu projektu i wzrożeniu nowej technologii, możliwości serwisowe zakładów wzrosły do około 7 500 wagonów rocznie. Ten sukces w Mitsubishi Electric Europe B.V. Gothaer Str. 8 40880 Ratingen Germany 5/5 w niemałym stopniu jest zasługą efektywnego, zintegrowanego rozwiązania z dziedziny automatyki przemysłowej, bazującego na nowej Platformie iQ Mitsubishi Electric.

John Browett
Na podstawie: Mitsubishi Automation