W stronę inteligentnych magazynów, czyli digitalizacja systemów intralogistycznych
Współczesne automatyczne magazyny to doskonały przykład na to, jak automatyzacja i digitalizacja zmieniają nasze życie. Gwałtowny rozwój e-commerce, spowodowany m.in. sytuacją pandemii, jest siłą napędową automatyzacji magazynów i szeroko pojętej intralogistyki. Dostarczanie produktów do naszych drzwi w precyzyjnie wyznaczonych oknach czasowych nie byłoby możliwe, gdyby nie sprawnie i bezbłędnie działające automatyczne systemy intralogistyczne. Współczesny magazyn to rozbudowany układ składający się z wielu niezależnych, ale bardzo spójnie współpracujących ze sobą elementów, takich jak systemy transportowe, regały wysokiego składowania z systemami ASRS (Automated Storage and Retrieval System), automatyczne sortery, pojazdy mobilne AGV, Shuttle itd. W tym artykule skupimy się na elementach i funkcjach systemu sterowania tego złożonego „organizmu”.
Komputer przemysłowy czy klasyczny sterownik PLC? Optymalny do intralogistyki system sterowania
Intralogistyka nie jest wyjątkiem w zakresie automatyki i w większości przypadków jej projektanci bazują na sprawdzonych rozwiązaniach, czyli sterownikach PLC. Doskonale łączą one łatwość obsługi oraz serwisowania z dużymi mocami obliczeniowymi. Wbudowane funkcje diagnostyczne, webserwer, zintegrowane i przejrzyste narzędzie inżynierskie TIA Portal, wyświetlacz graficzny wbudowany na CPU sterownika, programowe funkcje do automatycznej diagnostyki urządzeń w sieci Profinet – to tylko niektóre cechy sterowników SIMATIC, dzięki którym PLC SIEMENS są doceniane przez służby utrzymania ruchu dużych magazynów, sortowni czy centr logistycznych.
Właściwa platforma to podstawa!
Aktualnie oferowane sterowniki SIMATIC S7-1500 występują w wielu wariantach sprzętowych – ET200SP CPU, klasyczny CPU, Open Controller, Drive Controller ale mogą również być uruchomione na komputerach przemysłowych jako SoftPLC. Dzięki szerokiej ofercie można swobodnie dopasować właściwy sterownik do wielkości instalacji intralogistycznej. Swoboda wymiany danych pomiędzy sterownikami PLC poprzez PROFINET powoduje, że poszczególne fragmenty całego układu intralogistycznego mogą być sterowane z oddzielnych sterowników. Do układnic idealnie nadaje się DRIVE CONTROLLER CPU 1504D TF, który przewidziany jest do współpracy z napędami SINAMIC S120; lokalne stacje sortownicze może obsłużyć kompaktowy SIMATIC ET 200SP CPU 1510SP; jako nadrzędny sterownik zarządzający całą linią może służyć SIMATIC ET 200SP OPEN CONTROLLER z preinstalowanym systemem operacyjnym WINDOWS 10 IOT ENTERPRISE (64 BITY) (na którym można zrealizować obsługę wymiany danych z WMS) oraz S7-1500 jako SOFTWARE CONTROLLER (CPU 1505SP).
Zobacz realizację automatyzacji procesów intralogistycznych w magazynie Henkel w Düsseldorfie.
Współpraca z bazami danych
Do prawidłowej pracy magazynu konieczny jest nie tylko skuteczny i niezawodny system automatyki, ale także wspomagające go rozwiązania informatyczne – takie jak serwery bazodanowe. Bardzo często to właśnie ten element stanowi punkt wspólny dla platform e-commerce, systemów do obsługi i realizacji zamówień oraz układów automatyki sterujących pracą magazynu. Bazy danych służą nie tylko do przechowywania informacji o produktach, ich atrybutach czy dostępności, ale również o położeniu produktu w magazynie, co ma kluczowe znaczenie dla prawidłowego działania układnic i systemów transportowych. Istotne jest więc, aby system automatyki miał stały i nieprzerwany dostęp do tych danych.
W zależności od zastosowanego typu sterownika (klasyczny CPU lub sterownik klasy SoftPLC) dostępne są dedykowane rozwiązania do komunikacji z relacyjnymi bazami danych. W przypadku jednostek SIMATIC z rodziny S7-1200/1500 możliwe jest zastosowanie darmowej biblioteki „LSql_Microsoft” umożliwiającej bezpośrednie połączenie z serwerem MS SQL w celu archiwizacji lub odczytu danych przechowywanych w tabelach. Rozbudowane centra intralogistyczne często wymagają dużej mocy obliczeniowej, co niejako wymusza stosowanie rozwiązań PC Based oraz sterowników klasy SoftPLC. W tym wypadku, poza wspomnianą biblioteką, możliwe jest także uruchomienie bardziej zaawansowanej aplikacji, tj. ODK 1500S SQL Driver. Tworzy ona tunel komunikacyjny pomiędzy dedykowanymi blokami funkcyjnymi w sterowniku, a interfejsem ODBC zdefiniowanym po stronie systemu operacyjnego komputera. Wspierane typy baz danych to m.in. Oracle DB, MS SQL czy MySQL.
W przypadku, gdy dostęp do bazy danych niezbędny jest dla sterowników starszej generacji lub projekt wyklucza integrację dedykowanych bloków funkcyjnych, alternatywnym rozwiązaniem może być zastosowanie urządzeń typu gateway (IOT20x0, Industrial Edge), skryptów uruchamianych po stronie wizualizacji (WinCC Advanced, HMI Unified) lub podejście klasyczne z wykorzystaniem systemu SCADA.
Roboty mobilne - Automated Guided Vehicles (AGVS), Autonomous Mobile Robots (AMR)
Transport towaru to nie tylko ciągi transportowe składające się z przenośników pasowych / rolkowych, ale również roboty mobilne, które stają się coraz bardziej popularne w magazynach i centrach logistycznych. Odpowiedzią SIEMENS na zwiększający się popyt na roboty mobilne jest system SIMOVE, który skupia w sobie:
- system sterowania poszczególnymi robotami mobilnymi, wykorzystujący standardowe komponenty automatyki m.in. sterowniki PLC SIMATIC, napędy elektryczne SINAMICS lub MICRO-DRIVE, czy urządzenia sieciowe SCALANCE,
- gotowe bloki programowe przygotowane na PLC do sterowania poszczególnymi robotami,
- system zarządzania flotą wózków Fleetmanager / Master Control SW,
- system swobodnej nawigacji ANS+ wykorzystujący skanery laserowe do orientacji poszczególnych robotów mobilnych w przestrzeni.
Gotowe biblioteki programowe systemu SIMOVE pozwalają na zautomatyzowanie pracy robotów bazujących na różnych platformach mechanicznych, np. 3-kołowych, 4-kołowych, n-kołowych czy robota wyposażonego w koła typu mecanum. System SIMOVE, nie tylko łatwo integruje się z dowolną mechaniką, ale również z nadrzędnymi systemami sterowania, gdyż wykorzystuje standardowe komponenty automatyki i bazuje na standardach wykorzystywanych w przemyśle, takich jak PROFINET czy PROFIsafe.
Wirtualne uruchomienie i testowanie – jak przyspieszyć uruchomienie instalacji intralogistycznych?
Rozbudowane magazyny lub centra logistyczne ze względu na stopień skomplikowania oraz mnogość magazynowanego lub sortowanego towaru wymagają skomplikowanych algorytmów sterowania, których tworzenie i testowanie może być bardzo pracochłonne. Testowanie programu sterującego jeszcze przed wybudowaniem danej instalacji intralogistycznej staje się w dzisiejszych czasach koniecznością i pozwala zaoszczędzić bardzo dużo czasu, a tym samym pieniędzy. Przetestowanie programu sterującego np. układem sortowania paczek, bez miarodajnego sprzężenia zwrotnego z czujników (informujących m.in. o pozycji lub wielkości danej paczki), jest bardzo trudnym zadaniem. W takich sytuacjach warto skorzystać z tzw. wirtualnego bliźniaka (Digital Twin). Linia sortownicza narysowana w narzędziu CAD może być zasymulowana przy pomocy Tecnomatix Plan Simulation, a poszczególne maszyny można „ożywić” w przestrzeni wirtualnej dzięki Mechatronics Concept Designer. Na poziomie programu wystarczy użyć PLCSim Advanced, aby uruchomić i zasymulować program napisany w TIA Portal, wymieniając jednocześnie sygnały z wirtualnym modelem całej linii. Mechanik tworzy wirtualny model sytemu intralogistycnego, a programista równolegle pisze i testuje program sterujący – co łącznie daje nam wirtualną reprezentację / cyfrowego bliźniaka.
Bezpieczeństwo maszyn czy ludzi?
Dyrektywa maszynowa wymaga, aby wprowadzane na rynek maszyny i urządzenia spełniały odpowiedni poziom bezpieczeństwa. Dotyczy to zarówno ochrony zdrowia i życia ludzi, jak i bezpieczeństwa samych maszyn. Centralny system bezpieczeństwa oparty o sterowniki PLC serii SIMATIC Fail-Safe jest niejako fundamentem dla sprawnie działającego sytemu bezpieczeństwa, szczególnie w systemach intralogistycznych, gdzie poszczególne sekcje automatycznych układów transportowych są ze sobą ściśle powiązanie i aktywowanie, np. E-stop w jednej strefie powinno doprowadzić do pewnego zatrzymania całej linii – do czego idealnie nadaje się funkcjonalność PROFIsafe obsługiwana przez napędy SINAMCIS oraz gotowe dedykowane biblioteki LDrvSafe.
Więcej informacji:
Napędy elektryczne w intralogistyce
Dedykowane biblioteki LDrvSafe
Dobrym przykładem złożonej maszyny, często wykorzystywanej w magazynach automatycznych, są układnice, w których prawidłowe współdziałanie sprzętu automatyki wykorzystywanego w układzie bezpieczeństwa jest bardzo ważne nie tylko dla bezpieczeństwa pracowników obsługi, ale i przechowywanego / transportowanego materiału oraz samej konstrukcji magazynu. Właściwie dobrany sprzęt, taki jak SIMATIC Fail-Safe, SINAMISC, SCALANCE nie tylko zapewnia najwyższy poziom niezawodności, ale również znacznie ułatwia integrację.
Sam sprzęt to nie wszystko, równie istotne jest właściwe zaprogramowanie systemu bezpieczeństwa. SIEMENS udostępnia szereg bibliotek, które mogą być w tym bardzo przydatne, np. certyfikowane przez TÜV SÜD bloki funkcyjne bezpieczeństwa przewidziane m.in. do sterowników SIMATIC S7-1500 dedykowane do układnic.
Zapisz się do newslettera
Interesują Cię aktualności Siemens Polska? Zasubskrybuj nasz Newsletter
