Szelepszigetek - az automatizálás legjobb eszközei · Az előnyök legjobb kihasználása – a...

Szelepszigetek -az automatizálás legjobb eszközei

Szelepsziget_LaX.indd 1 2009.08.04. 13:59:05

22

Példa:Egy 200 szelepet alkalmazó rendszerhez a következőkre van szükség:• 200 szelep,• 200 – 400 tekercs-csatlakozó és

ugyanennyi kábel,• 200 csatlakozás a sűrített levegő

tápellátáshoz,• 400 hangtompító,• 400 pneumatikus csatlakozó a

munkavezetékekhez,vagy: 6 – 8 szelepsziget, mindegyik 25 – 30 beültetett szeleppel.

1989-ben egy innovatív ötlet szü-letett a Festo-nál: a szelepsziget. Mérföldkő volt ez a pneumatikus rendszerek fejlesztése terén, ma már nehezen képzelhető el auto-matizálás ezek nélkül.

A szelepszigetek alkalmazásával– csökkent a bonyolultság és

egyszerűbbé vált a felhasználás, – bővült a modularitás és az alkal-

mazhatóság sokfélesége,– minimumra csökkent a hibák

lehetősége,– csökkentek a költségek.

A költségek csökkenése a szelep-sziget moduláris felépítésének köszönhető – nincs szükség egye-di alkotórészek megrendelésére és installálására.

A szelepszigetek számos előnnyel rendelkeznek


3

CPX-FEC

HMI

FED

CPX-FEC CPX-FEC

CPX-FB

HMI-Ethernet/WebPLC-Ethernet

PC 1 PC 2

CPX-FB

PC

1

2 2 2

3

3.1

44.1

5

6

3.2Notebook

Szabályozástechnikai piramis Az ipari kommunikációban álta-lában négy szintet különböztet-nek meg:

Üzemvezetési szintEzen a szinten történik a folya-matok megjelenítése és követése – beleértve a gyártó rendszerek-hez kapcsolódó interfészt is. Általában komplex adatcsomago-kat továbbítanak nagy távolsá-gokra, azonban az idő nem kriti-kus tényező.

Szabályozási szint A gyártási folyamatok vagy ada-tok szinkronizálása az egyedi folyamatok vagy alrendszerek között. Általában ez történik a különböző PLC-k között.

Technológiai szintEgy géprészen vagy egy gyártó részegységen belüli komplex berendezések és adatok hálózat-ba kapcsolása gyors és robusz-tus buszrendszeren keresztül.

Érzékelő és végrehajtó szintNagyon gyors kommunikáció, lehetőleg real-time képességgel, a gépen belül és a legalsó vezér-lési szinten. Valamennyi végre-hajtó szerv és érzékelő státuszje-lének, diagnosztikai üzenetének, digitális vagy analóg jeleinek fel-dolgozása.

Az előnyök legjobb kihasználása – a diagnosztika A nyitott kommunikáció koncep-ciója nemcsak azoknak a beren-dezésgyártóknak fontos, akiknek megbízható állapotfelügyeletre és diagnosztikai információkra van szükségük a működési élettartam garantálásához, a teljeskörű szerviz megállapo-dásokhoz vagy az alaptalan reklamációk elhárításához. A végfelhasználóknak szintén fontos: ők a legmagasabb szintű technológiai megbízhatóságot igénylik.

Gépek és rendszerek nyitott kommunikációja és hálózatba kapcsolása

Üzemvezetési szint

Szabályozási szint

Technológiai szint

Érzékelő és végrehajtó szint

távoli vezérlő ipari busz

PLC ipari busz

önálló

pozícionáló vezérlő

vezérlőszelepek egyedi szelepek és érzékelőkkétállású szelepek

tengelyek

hengerek


4

A csatlakoztatások akár 65%-kal történő csökkentése hatalmas időmegtakarítást jelent, ugyan-akkor növeli a csatlakozások megbízhatóságát: ezek az ipari busz alkalmazásának fő előnyei.

PéldaCsomagológép, amelyik 6 mun-kaállomásból áll, mindegyik munkaállomáson 8 henger működik:• 6 hengert monostabil

mágnesszelep vezérel,• 2 hengert bistabil

mágnesszelep vezérel,• minden hengeren van

2 helyzetérzékelő.

Eredmény• 96 bemenet • 60 kimenetszükséges a teljes gép vezérléséhez

Csatlakoztatási pontok munka-állomásonként:

ElektromosA vezérlőszekrényben• 29 a PLC-hez,• 29 sorkapocs a PLC oldalon,• 29 sorkapocs kábel oldalon.

A munkaállomásokon• 29 sorkapocs a kábel oldalon,• 78 tekercs és érzékelő, • 30 tekercs.

Pneumatikus• 32 csatlakozó a szelep csatla-

kozásokhoz és a henger csatla-kozásokhoz,

• 16 hangtompító, szelepenként 2,

• 8 szelep bemenet a sűrített levegő ellátáshoz,

• 8 táplevegő csatlakozás a hálózatról.

• 288 csatlakoztatás munkaállo-másonként

Összesen 1728 csatlakoztatás, ha egyedi huzalozást/tradícionális szelep felszerelést alkalmaznak.

Szokásos szerelési és csatla-koztatási technika• Idő- és költség-igényes

szerelés• Nagyobb anyagfelhasználás• Nagyobb hibalehetőség

a telepítés során és vala-mennyi csatlakozást egyedileg ellenőrizni kell

• A kábelkötegek nagyobb helyet igényelnek

• A P alaplappal történő szere-lésnél minden szelephez külön hangtompító kell

• A PRS alaplappal történő sze-relésnél a közösített kipufogó levegőhöz közös hangtompító kell

Kezdő pont: 35% megtakarítás: 65% megtakarítás: Hagyományos koncepció Többpólusú csatlakozó Ipari busz

1728 csatlakozás 1038 csatlakozás 588 csatlakozás

Megtakarítási lehetőségek ipari busz alkalmazásával

csatlakozó doboz

állomás2állomás1 állomás3 állomás4 állomás5 állomás6


5

Kezdő pont: 35% megtakarítás: 65% megtakarítás: Hagyományos koncepció Többpólusú csatlakozó Ipari busz

1728 csatlakozás 1038 csatlakozás 588 csatlakozás

Szelepsziget többpólusú csatlakozással Többerű kábel köti össze a sze-lepszigetet és a vezérlőt. Ebben minden szeleptekercshez tarto-zik egy ér, valamint az összes szeleptekercs földeléséhez még egy.

• Az előre szerelt többpólusú csatlakozó és kábel segítségé-vel gyors elektromos csatla-koztatás

• Minden vezérlőhöz lehet csat-lakoztatni

• Valamennyi elektromos csatla-kozás integrálva van

• Kompakt gépekhez ideális, rövid vezetékekkel

• Költség, hely, felszerelési és ellenőrzési idő megtakarítása

Szelepsziget ipari busz csatlakozássalA kódolt kapcsolójelek alkalma-zásával tovább csökken a csatla-kozó huzalok száma. A jelek kódolását és átvitelét az úgyne-vezett protokollok írják le.

• Belső huzalozás a szelepszi-getben

• A jeltovábbítás az ipari buszon keresztül sorosan történik; nagyobb távolságok is áthidal-hatók

• A bemenetek és kimenetek a vezérlőszekrényből a szelep-szigetre kerülnek

• Ideális komplex rendszerekhez és sok állomással rendelkező gépekhez

• Költség, hely, üzembe helyezé-si és ellenőrzési idő megtakarí-tása

• Integrált funkciók (tengelyve-zérlő, pozícionáló rendszerek, biztonsági technológia, nyo-másszabályozás, hőmérséklet regisztrálás, stb.)

• Eszköz/periféria diagnosztika lehetősége

állomás2állomás1 állomás3 állomás4 állomás5 állomás6 állomás2állomás1 állomás3 állomás4 állomás5 állomás6

03-as típus


6

CANopenAz autóipar számára kifejlesztett CANopen kommunikációs proto-kollt maximális megbízhatóság és interferencia-érzéketlenség jellemzi. A CAN ma már az autók-ban, buszokban, teherautókban, vonatokban és mezőgazdasági gépekben a szabvány hálózat.

A különböző típusú adatok átvi-telét PDO-kon (process data objects) és SDO-kon (service data objects) keresztül lehet megvalósítani. A PDO-k gyors, real-time adatokat, az SDO-k paraméter adatokat továbbíta-nak, pl.: a time-out idők, masz-kolási vagy mappelési paraméte-rek.

MODBUSA MODBUS a master/slave (azaz PC) vagy bonyolultabb feladatok-hoz a kliens/szerver rendszeren alapul, és például mérő és vezér-lő rendszerekhez használatos. Az adatokat bináris formában, TCP/IP csomagokban továbbítja, a nagy adatviteli kapacitás érde-kében. A MODBUS masterhez az egy vagy több slave kétfélekép-pen kapcsolható: soros interfé-szen vagy Etherneten keresztül.

Buszrendszerek áttekintése

PROFINETA PROFINET protokoll nagy adat-átviteli sebességgel történő adatcserét garantál, például az érzékelők, beavatkozók, robot vezérlők, PLC-k vagy technológiai berendezések kritikus be- és kimeneti adatainak real-time átvitelét. Hasonlóképpen átvihe-tők az időben nem kritikus – diagnosztikai vagy konfigurációs – adatok. Az Ethernet sávszéles-ség és kommunikációs modell elegendő mindkét adattípus párhuzamos átvitelére.

INTERBUSAz INTERBUS a master/slave hozzáférési módszer alapján működik, ahol a busz master egyidejűleg megvalósítja a csat-lakozást a fölérendelt vezérlőhöz vagy a buszrendszerhez. Az INTERBUS gyűrű elrendezésű, olyan be- és kimenet orientált rendszer, amely összegző keret-protokollal (summation frame protocol) rendelkezik.

PROFIBUSA PROFIBUS megkülönböztet aktív állomásokat, mint pl. a PLC-k vagy PC-k (master eszkö-zök) és passzív állomásokat, mint amilyenek az érzékelők vagy a beavatkozók (slave eszközök).

Három különböző PROFIBUS változat van:

PROFIBUS-DP: speciálisan az automatizálási rendszerek és a decentralizált periféria eszkö-zök közötti kommunikációra ter-vezték, így univerzálisan alkal-mas a gyártás automatizálására.

PROFIBUS-PA: legjobban alkal-mazható a technológiai folyama-tok automatizálásához, támogat-ja a buszon keresztül történő adatkommunikációt és energia átvitelt.

PROFIBUS FMS: a kommuni-kációs feladatok ellátására cella szinten, pl.: PC és a PLC közötti kommunikációhoz.

A következő fizikai változatai vannak:• távoli busz a nagyobb távolsá-

gokhoz,• helyi busz a kommunikációhoz

pl. a vezérlőszekrényben,• az INTERBUS hurok kevés

számú be- és kimenettel ren-delkező alkatrészek összeköté-sére.

EtherCATAz EtherCAT-et rövid ciklusidő és gyakorlatilag zavarmentes, nagy-pontosságú szinkronizálás jel-lemzi. A master által küldött standard Ethernet frame-ből az EtherCAT slave eszközök csak a nekik szánt adatokat veszik és az üzenet áthaladása során beil-lesztik a bemenő adatokat.

Az eszközprofilok definícióját mint pl. CoE, CANopen over EtherCAT a létező ipari buszrend-szerekből vették és integrálták az EtherCAT-be.


7

DeviceNetOlyan ipari technológiai szintű eszközök számára fejlesztett busz, mint a végálláskapcsolók, optikai érzékelők, szelepszige-tek, frekvencia-átalakítók és kezelő panelek. Ezzel csökken a szükséges, költséges huzalozá-si mennyiség és javulnak az esz-köz-specifikus diagnosztikai funkciók. A CAN (Controller Area Network) telegramokra épített DeviceNet kommunikáció kielégí-ti a járműipari tervezők egyre növekvő igényeit (átvitel megbíz-hatósága és zavarérzéketlenség) és nagyon széles hőmérséklet-tartományban képes működni.

Ethernet/IPEz a nyílt buszrendszer az Ethernet szabványon és a TCP/IP technikán alapul; egyike a leg-gyakrabban használt Ethernet alapú ipari buszoknak. Ez kom-munikál például az elektromos CPX terminál és az Ethernet/IP hálózat között.

CC-LinkA Mitsubishi nagysebességű kommunikációhoz kifejlesztett buszrendszere, például az elekt-romos CPX terminál és a föléren-delt Control & Communication-Link (CC-Link) master között.

AS-interfaceOptimalizált működtetés elosz-tott megoldásokban kis költség-gel: ez az AS-interface a beavat-kozók/érzékelők szintjén. Ideális kiegészítő az ipari buszrendsze-rekhez vagy az ipari Ethernethez. Az adatok és az energia átvitele egyetlen kábelen történik.


8

Hatékonyabb gyártás ipari busz használatával

• csökkenő szerelési kiadások és tesztelési költségek,

• a rendszer kiválasztott elemei közötti működtetés és adatát-vitel,

• a definiálható elektronikus vezérlő rendszerek lehetővé teszik a rendszerek kombinálá-sát,

• installáció és használat különböző gépekben és rendszerekben,

Az ipari busz használatának alapvető érvei:• automatikus hibakeresés az

üzembe helyezés és a működ-tetés során: hibák számának csökkenése,

• javuló termelékenység és csök-kenő kieső idők, mert techno-lógiai eszközök diagnosztikai információkat szolgáltatnak,

• több mint 60%-kal csökkenő installációs ráfordítás,

• szükségtelenné teszi a vezérlő-szekrényt, mivel közvetlenül a gépre lehet felszerelni,

• a költség/haszon arány javul,• rövidül az új termékek piaci

bevezetésének ideje.

1. Ipari busz protokollok

2. Alapvető pneumati-kus koncepció

3. Integrált szerviz és támogatás

A tervezőknek nyújtott előnyök

• Könnyű beépíteni meglévő vezérlő rendszerekbe

• A pneumatikus hajtó-művek közvetlenül csatlakoznak az ipari buszra

• Minimalizált hely-szükséglet

• Rugalmas adaptálás a feladathoz

• Felszerelés közvetle-nül a gépre

• Időmegtakarítás az üzembehelyezésnél

• Korszerű műszaki dokumentáció

• Gyorsabb a konstrukció

A beszerzőknek nyújtott előnyök

• Csökkentett költsé-gek

• Egyetlen beszerzési hely a termékkivá-lasztás és a raktáro-zás optimalizálásához

• Megbízható rendelés• Kisebb karbantartási

költségek• Teljesen előszerelt és

ellenőrzött egységek• Alacsony üzemelteté-

si költségek

• Egyszerű és megbíz-ható logisztika

• A gép kieső ideje minimalizálható

Előnyök az üzembe helyezésnél és a karbantartásnál

• Egyszerűen bővíthető• A modulok gyorsan

kapcsolhatók• Korszerű diagnoszti-

kai és állapot felügye-leti lehetőségek

• Egyszerű, lépésről-lépésre történő fel-szerelés és üzembe helyezés

• Korszerű gyártmány dokumentáció

• Egyszerű üzembe helyezés

• Kevesebb rendszer leállás


A trend: funkcióintegrálása

Két szelepsziget és egy elektro-mos terminál nem csak hibátlan együttműködésre képes, hanem a funkciók integrálását is felkí-nálják. A Festo szabályozástech-nikájában a beavatkozó, érzéke-lő- és vezérlőszervek önálló rendszerekké állnak össze.

Példák:CPX moduláris elektromos termi-nál integrált funkciókkal:• korszerű diagnosztika és

állapotfelügyelet,• beépített IT szolgáltatások:

online webmonitor a CPX sze-lepszigetekhez,

• integrált mozgatási funkciók,• interfész többtengelyes elekt-

romos és szervopneumatikus hajtóművekhez.

MPA modulárius szelepsziget integrált funkciókkal:• korszerű diagnosztika és

állapotfelügyelet,• beépített nyomásérzékelők,• proporcionális nyomásszabá-

lyozók,• elektromos feszültségzónák

az új biztonsági elveknek meg-felelően,

• lezáró lemez (hot-swap): a sze-lepek nyomás alatti cseréjéhez,

• beépített visszacsapó-szele-pekkel ellátott alaplap.

VTSA standard szelepsziget integrált funkciókkal:• integrált diagnosztikai lehető-

ségek,• standardizált "plusz": pl. füg-

gőleges egymásra építés,• Safety@Festo: elektromosan

működtetett be-/kikapcsoló szelep a lágy nyomásfelfutta-táshoz,

• szelepek kapcsolási helyzet-érzékelése a maximális meg-bízhatóság érdekében.

9


10

Szelepsziget fajták áttekintése

A szelepsziget mátrix …

… segít a megfelelő szelepsziget kiválasztásában és megadja a helyes megoldást

200

1100/1400

CPX terminál: sokféle funkciójú, moduláris és sokféleképpen alkalmazható periféria, független platform, korszerű diagnosztikai lehetőségeket és sokfé-le funkciót tartalmaz. Opcionálisan: távoli be-/kimenetek, távvezérlés és mozgás vezérlés.

CPI rendszerDecentralizált installációs rendszer. Akár 16 be-/kimeneti modul és szelepszi-getek. 3 platform minden be-/kimeneti modulhoz, szelepszigethez és master modulhoz.

1200

2300

4500

400

800

1600

50 100 150

100

200

400 MH2/3/4

MHJ

650

360

700

900

800

500 VB20

VB20VB20

400 VB12

1000

500

1000

170

180

10

10

14

d

ecen

tral

izál

t

d

ecen

tral

izál

t

Nyo

más

sze

nzor

Prop

orci

onál

is n

yom

ássz

abál

yozó

Végh

elyz

et s

zabá

lyoz

ó So

ft S

top

Szer

vopn

eum

atik

us p

oz. r

ends

zer

Több

teng

elye

s in

terf

ész

ele

ktr.

teng

elyh

ez

Biz

tons

ági s

zele

pek

Lágy

indí

tó/k

ipuf

ogó

szel

ep

Elek

trom

os z

óna

Függ

őleg

es e

gym

ásra

építé

s

Mul

tipin

AS-

Inte

rfac

e

Dev

iceN

et

Prof

ibus

Inte

rbus

CAN

open

CC-L

ink

Ethe

rCat

Ethe

rnet

/IP

Mod

bus/

TCP

Prof

inet

/IO

RT

Inte

grál

t sza

bály

ozó

Közv

etle

n m

űköd

teté

su

Pilo

ted

Váku

um

Több

ször

ös n

yom

ászó

na

IP40

IP65

IP67

Robb

anás

bizt

os

Stát

uszj

el

Mod

ul-/

csat

orna

orie

ntál

t

Meg

előz

ő ka

rban

tart

ás

Web

-ala

pú, W

eb m

onito

r

Átáramlás (liter/perc, szelepenként)

Szelepszigetek

elektromos perifériaElektromos bemenetek (szelepszigetenként, max.)

8 16 72 92 144 512 8

550/700

1500/1800

VSVA – ISO 15407-1Moduláris, M8/M12 egyedi csatlakozta-tás, C kivitel

CPX/VTSA/VTSA-F - ISO 15407-2 és 5599-2Moduláris, sokféle pneumatikus funkció, elektromos be- és kimenetekkel

VIFB – ISO 5599-2 Megfelel a szabványoknak, moduláris,elektromos ki- és bemenetekkel

CPX/MPA/MPA-FUniverzális, moduláris, rugalmasan kiépíthető, soros szelepműködtetés, elektromos be- és kimenetekkel

CPV Univerzális, kompakt,nagy teljesítményű

VUVB/VTUBUniverzális, nagyon gazdaságos

CPV-SC Kompact, Smart Cubic

CPA-SCKompakt, Smart Cubic

MH1 Miniatűr szelep

VTOCKompakt, sokféleképpen alkalmazható 2 x 3/2-utú vezérlőszelep

MHJ, MH2/3/4Gyorskapcsolású szelep,egyedi csatlakoztatás

CDVI Clean Design IP65/67


11

d

ecen

tral

izál

t

d

ecen

tral

izál

t

Nyo

más

sze

nzor

Prop

orci

onál

is n

yom

ássz

abál

yozó

Végh

elyz

et s

zabá

lyoz

ó So

ft S

top

Szer

vopn

eum

atik

us p

oz. r

ends

zer

Több

teng

elye

s in

terf

ész

ele

ktr.

teng

elyh

ez

Biz

tons

ági s

zele

pek

Lágy

indí

tó/k

ipuf

ogó

szel

ep

Elek

trom

os z

óna

Függ

őleg

es e

gym

ásra

építé

s

Mul

tipin

AS-

Inte

rfac

e

Dev

iceN

et

Prof

ibus

Inte

rbus

CAN

open

CC-L

ink

Ethe

rCat

Ethe

rnet

/IP

Mod

bus/

TCP

Prof

inet

/IO

RT

Inte

grál

t sza

bály

ozó

Közv

etle

n m

űköd

teté

su

Pilo

ted

Váku

um

Több

ször

ös n

yom

ászó

na

IP40

IP65

IP67

Robb

anás

bizt

os

Stát

uszj

el

Mod

ul-/

csat

orna

orie

ntál

t

Meg

előz

ő ka

rban

tart

ás

Web

-ala

pú, W

eb m

onito

r

DiagnosztikaVédettségi osztály

Szelep-tulajdonságok

Elektromos csatlakoztatásFunkció integrálás

Kommunikációs protokoll

1) CPI rendszeren keresztül 2) mint például: kézi nyomásszabályozás, nyomásmérők, áramlásszabályozó lapok, lezáró lapok (hot-swap), sűrített levegő ellátás, beépített visszacsapó funkciók, ellennyomás csappantyúk

Mágnestekercsek száma(szelepszigetenként, max.)

8 16 24 32 40 48 56 64 128 512

10

26

12

1) 1)

2)

2)

2) 1) 1) 1)

1) 1) 1) 1) 1) 1) 1) 1)


Küldő neve:

Cég:

Postacím:

Telefon: Fax:

E-mail:

Információkérő lap

Telefax: 06 1 436-5101 Festo Kft. Lukács Andrea

További információt kérek a Festo cég alábbi termékéről, illetve szolgáltatásáról:

Hengerek

Szelepek

Vezérlők

Kiegészítő elemek

Élelmiszeriparban alkalmazható elemek

Handling- és pozícionálás

CD-katalógus

Oktatás/tanfolyamok

Személyes kapcsolatfelvételt kérek

Kérem küldjenek meghívót az e témában tartandó szakmai rendezvényekre

Kérem küldjenek a negyedévente megjelenő Festo hírlevélből

html formában, e-mailen

nyomtatott formában, postán

Festo Automatika Kft.1037 Budapest,

Csillaghegyi út 32–34.

Hotline: 06 1 436-5100

Telefax: 06 1 436-5101

e-mail: [email protected]

www.festo.hu

2009/01/szelepsziget


Szelepszigetek - az automatizálás legjobb eszközei · Az előnyök legjobb kihasználása – a...

Documents

Transcript of Szelepszigetek - az automatizálás legjobb eszközei · Az előnyök legjobb kihasználása – a...