Kako odabrati Omron EtherCAT HMI i Motion Stack

Omron takođe pozicionira svoj pristup automatizaciji pakovanja oko mašina koje su fleksibilne, skalabilne, povezane, bezbedne i pouzdane, što je upravo pravac u kojem mnogi proizvođači originalne opreme i integratori pokušavaju da se kreću.

Težak deo nije odlučiti da li je EtherCAT moćan. Težak deo je odabrati pravu kombinaciju... HMI, servo, inverter, udaljeni U/I i dizajn mreže bez izgradnje sistema koji je skuplji, teži za održavanje ili sporiji za nabavku nego što je mašini zapravo potrebno.

To je pravi problem kupca. Proizvođač originalne opreme za pakovanje može želeti jednu platformu za mašine za pakovanje, kartoniranje i module transportera. Sistem integrator može morati da modernizuje mašinu, a da pritom zadrži neke terenske uređaje u funkciji.

Od distributera se može tražiti stek koji je trenutno dostupan, ali i dalje ima smisla za ponovljene porudžbine za šest meseci. U sva tri slučaja, “najbolji” ne znači “najnapredniji”. To znači tehnički ispravan, komercijalno realan i održiv tokom vremena.

Ovaj članak je napisan za ljude koji kupuju i specificiraju industrijsku automatizaciju za život: distributere delova za automatizaciju, proizvođače mašina, kompanije za projektovanje, sistem integratore i specijalizovane izvođače radova.

Cilj je jednostavan: pomoći vam da uporedite arhitekturne opcije, smanjite rizik životnog ciklusa, kontrolišete troškove i izaberete dobavljače sa većim samopouzdanjem.

Zašto je ovaj izbor važan

Arhitektura utiče na više od performansi

Kada kupci čuju “EtherCAT motion stack”, obično se fokusiraju na brzinu, sinhronizaciju i kontrolu osa. To je važno, ali je samo deo odluke.

Stek takođe utiče na raspored panela, sate ožičenja, napore potrebne za pokretanje, vidljivost alarma, politiku rezervnih delova, obuku tehničara i koliko će sledeća rekonstrukcija biti teška.

Dobra arhitektura olakšava puštanje mašine u rad i lakše je posedovati. Loša arhitektura radi suprotno.

To stvara manje probleme koji se zatim uvećavaju: previše tipova uređaja, nedosledno rukovanje alarmima, dodatni interfejs moduli, nedokumentovana rešenja i veća zavisnost od jednog programera koji “samo zna kako to funkcioniše”.”

To je u fabrici važnije nego što mnogi kupci očekuju. Ako mašina stane u smeni utorkom uveče, nikoga nije briga što je originalni dizajn izgledao elegantno u predlogu.

Važno je da li održavanje može brzo izolovati kvar, da li ekran operatera prikazuje nešto korisno i da li je neispravna komponenta dovoljno standardna da bi se mogla zameniti bez pokretanja vanredne situacije.

Šta B2B kupci zaista procenjuju

Većina profesionalnih kupaca balansira šest stvari istovremeno:

• Kvalitet i pouzdanost u realnom okruženju, ne samo u tehničkom listu.
• Usklađenost i spremnost dokumentacije za tržište kojem služe.
• Fleksibilnost minimalne količine za naručivanje (MOQ) za prototipove, pilotske izrade i proizvodne porudžbine.
• Vreme isporuke i konzistentnost zaliha.
• Ukupni troškovi tokom životnog veka mašine.
• Dugoročna saradnja sa dobavljačem koji će se javljati na telefon i nakon zatvaranja porudžbenice.

Zato tehnički izbor i izbor dobavljača treba da se dešavaju zajedno. Ako inženjering odabere lepu arhitekturu koju nabavka ne može predvidljivo da obezbedi, posao i dalje gubi.

Ako kupovina forsira jeftiniju opciju koja puštanje u rad čini komplikovanim, a podršku skupom, posao takođe gubi. Pravi odgovor leži u preklapanju.

Šta uključuje Omron EtherCAT HMI i stek za pokretanje

Na praktičnom nivou, stek obično uključuje Omron HMI, kontroler mašine, servo pogoni i motori za precizno kretanje, invertera za funkcije promenljive brzine kojima nije potrebno potpuno servo ponašanje, udaljeni ulaz/izlaz i mrežni delovi koji sve povezuju.

Omron u ovom kontekstu opisuje EterKAT kao terensku mrežu za povezivanje pogona, inteligentnih senzora i I/O, a njegova šira EterKAT ponuda obuhvata kontrolere, servo pogone, invertore, I/O, bezbednost, vid i senzore.

To zvuči široko, ali odluka o kupovini postaje lakša kada razmišljate o klasama mašina, a ne o porodicama proizvoda.

Kompaktnoj jednoj mašini može biti potreban jedan kontroler, skromni HMI, dve do četiri servo ose, nekoliko invertora i mali prostor za udaljene U/I uređaje. Modularna OEM platforma može zahtevati šablon za višekratnu upotrebu koji se može skalirati u zavisnosti od veličine mašine.

Linija za pakovanje sa visokim osovinama može kasnije zahtevati strožu koordinaciju, više dijagnostike i prostor za inspekcijske stanice ili dodatne module za rukovanje.

Rekonstrukcija može zahtevati zadržavanje nekih postojećih terenskih ožičenja, rasporeda motora ili perifernih uređaja jer je vreme zastoja prekratko za potpuno redizajniranje.

Ovde EtherCAT počinje da ima smisla. Omron-ovi EtherCAT materijali naglašavaju brzu komunikaciju, čvrstu sinhronizaciju, standardno RJ45 kabliranje i široku podršku uređaja na istoj mreži.

Jednostavno rečeno, to znači da jedna arhitektura često može da pokrije mnogo mašinskih funkcija bez „špageti“ koje nastaju spajanjem odvojenih ostrva kretanja, U/I i uređaja.

Ipak, nije svakoj mašini potrebna ista dubina. Uobičajena greška je pretpostavka da ako EtherCAT može više, projekat bi trebalo da koristi više. Tako kupci na kraju plaćaju za kapacitet kontrolera, funkcije kretanja ili složenost HMI-ja koju operateri nikada ne koriste.

Kako proceniti stek

Počnite sa mašinom, a ne sa katalogom

Pre nego što uporedite brojeve delova, definišite stvarno ponašanje mašine.

Koliko je osa zaista koordinisano? Koji pokreti su samo kontrolisani brzinom, a koji zahtevaju precizno pozicioniranje ili sinhronizaciju? Da li je operateru potrebno upravljanje receptima?

Da li je ovo mašina sa jednim ekranom i osnovnim alarmima ili je za održavanje potrebna bogatija dijagnostika i servisni prikazi? Da li će se ista platforma ponovo koristiti na nekoliko modela?

Dobro pravilo je da se opis za selekciju napiše na operativnom jeziku pre nego što se prevede na jezik hardvera. Na primer:

• Dve ose moraju ostati sinhronizovane tokom prenosa proizvoda.
• Brzine transportera mogu da variraju, ali im nije potrebna preciznost servo motora.
• Operatorima su potrebne promene vođene receptima za manje od tri minuta.
• Održavanje mora da vidi istoriju alarma i status uređaja bez otvaranja panela.
• Ista osnovna arhitektura trebalo bi da radi na tri veličine mašina.

Takav brif primorava tim da odvoji prave tehničke zahteve od navika i pretpostavki.

Uskladite HMI sa radnim tokom operatera

Nedovoljno specifičan HMI je jedan od najskupljih načina za “uštedu novca”. Ne zato što je sam ekran toliko skup, već zato što slab HMI povećava troškove u vidu servisnih poziva, grešaka operatera i dužeg vremena oporavka.

Ako mašina koristi više SKU-ova, HMI treba da obrađuje izbor recepata čisto i da sprečava slučajne promene. Ako kupac izvozi opremu, jezik ekrana i dozvole na nivou korisnika su važni. Ako mašinu održavaju lokalni tehničari, poruke alarma treba da ukazuju na akciju, a ne samo na kodove grešaka.

Iz fabričke perspektive, dobar HMI obavlja tri posla istovremeno:

1. Pomaže operaterima da pravilno upravljaju mašinom.
2. Pomaže održavanju da brzo popravi mašinu.
3. To pomaže inženjerima da standardizuju korisničko iskustvo u svim modelima.

Ta poslednja tačka je važnija nego što izgleda. Ako jedna OEM platforma koristi zajedničke strukture ekrana, imenovanje alarma i stranice za održavanje na svim modelima, obuka postaje lakša, puštanje u rad brže, a distributerima je lakše da podrže stalne kupce.

Koristite servo gde je važno, a invertore gde su efikasniji u pogledu troškova.

Ne zaslužuje svaki rotirajući uređaj servo upravljanje. Servo je pravi izbor kada je aplikaciji potrebno pozicioniranje, čvrsta sinhronizacija, registracija ili ponavljajući profili kretanja.

Invertori su obično ekonomičniji izbor za ventilatore, pumpe, jednostavne transportere i druge zadatke sa promenljivom brzinom gde precizno kretanje nije pokretač vrednosti.

Ovo je jedan od najjednostavnijih načina za kontrolu troškova BOM-a bez smanjenja kvaliteta mašine. Mešovita arhitektura često je bolja od arhitekture sa svim servo uređajima jer preciznost stavlja samo tamo gde se preciznost isplati.

Na primer, na mašini za pakovanje, vreme zatvaranja vilice, registracija uvlačenja folije ili indeksno kretanje mogu opravdati servo. Ulazni transporteri, izlazni transporteri ili pomoćni pogoni mogu zahtevati samo stabilnu kontrolu brzine.

Ako koristite servo svuda, povećavate troškove hardvera, trud podešavanja, opterećenje rezervnim delovima i zahteve za obukom tehničara. Ako koristite invertore svuda, možete izgubiti kvalitet upravljanja tamo gde je najvažniji. Dobri kupci ne biraju jednu tehnologiju. Oni svakoj dodeljuju pravi zadatak.

Proverite skalabilnost pre nego što vam zatreba

Omronov pregled EtherCAT-a ističe podršku za veliki broj uređaja, standardno kabliranje i jednu mrežu koja može da uključi bezbednosnu komunikaciju u pravoj arhitekturi.

Čak i ako vašoj prvoj mašini nije potrebno mnogo proširenja, to je važno jer uspešne platforme retko ostaju male.

Možda današnja mašina ima tri ose i jedan HMI. Sledeće godine kupac želi vizuelnu inspekciju, više udaljenih ulazno-izlaznih uređaja ili drugi modul dodat u liniju. Ako originalni mrežni plan ne ostavlja prostora za rast, sledeća revizija brzo postaje nezgodna.

Skalabilnost ne znači kupovinu najvećeg kontrolera od prvog dana. To znači izbor osnovne arhitekture koja može da raste bez potrebe za potpunim prepisivanjem. Kupci bi trebalo da pitaju:

• Možemo li kasnije dodati ose bez redizajniranja svega?
• Možemo li ponovo koristiti isti HMI koncept na većim mašinama?
• Može li se mreža proširiti na više I/O ostrva ili stanica?
• Može li ova platforma postati naš standard za više porodica mašina?

Uporedite ukupnu cenu, a ne cenu hardvera

Tu mnogi projekti krenu pogrešno. Najjeftiniji stek na papiru može biti najskuplji stek tokom dve godine.

Ukupni troškovi uključuju:

• Inženjerski sati za konfigurisanje i otklanjanje grešaka.
• Prostor panela i upravljanje toplotom.
• Rad na ožičenju.
• Vreme puštanja u rad.
• Napori u obuci za servisne timove.
• Složenost rezervnih delova.
• Izloženost zastojima kada je teško nabaviti delove.

Zamislite dve opcije. Opcija A je 8 procenata jeftinija u pogledu hardvera. Opcija B koristi čistiji raspored mreže, standardizuje HMI šablon i smanjuje puštanje u rad za dva dana po mašini. Ako proizvođač isporučuje deset mašina godišnje, opcija B može stvoriti veću maržu čak i pre nego što se uzme u obzir postprodajna podrška.

Zato iskusni kupci govore o “podrživim troškovima”, a ne samo o kupovnoj ceni. Mašina koja se lakše pravi i lakše održava bolje štiti maržu od one koja je jeftinija samo na početku kupovine.

Scenariji kupovine iz stvarnog sveta i uobičajene greške

OEM proizvođač pakovanja koji pravi varijante mašina za pakovanje, kartoniranje i transportnih traka obično ima koristi od jedne zajedničke platforme za kretanje, jedne filozofije dizajna HMI-ja i jedne ponovljive mrežne topologije.

Omronovo pozicioniranje pakovanja eksplicitno se oslanja na fleksibilan i skalabilan dizajn mašina, što je u skladu sa tom vrstom strategije standardizacije. Pobeda nije samo tehnička doslednost.

Pobeda je niži trošak ponovne upotrebe u inženjerstvu, bolje poznavanje tehničara i jednostavnije skladištenje zajedničkih delova.

Sistem integrator koji vrši rekonstrukciju suočava se sa drugačijom realnošću. Tehnički idealan dizajn možda neće odgovarati vremenskom okviru za gašenje.

U tom slučaju, bolja odluka može biti postepena migracija: prvo zameniti kontroler i HMI, privremeno zadržati neke terenske uređaje, a zatim standardizovati ostatak u drugoj fazi.

To nije “kompromis” u negativnom smislu. To je usklađivanje arhitektonskih ambicija sa ograničenjima projekta.

Distributer koji podržava hitnu izradu mašine ima još jedan set prioriteta. Kupac može tražiti Omron-centrični stek, ali ono što zapravo misli je: “Dajte mi pouzdanu arhitekturu koju mogu da nabavim sada, a kasnije da je podržim.”

To menja razgovor. Dostupnost, alternative, dokumentacija i stabilnost vremena isporuke su podjednako važni kao i performanse.

Specijalizovani graditelji u bezbednosnim ili okruženjima sa kontrolisanim pristupom često veoma brinu o održavanju i dokumentaciji.

Možda nemaju najveći broj osa, ali imaju stroga očekivanja u pogledu vremena neprekidnog rada i pritisak krajnjih korisnika na pregled. U tom slučaju, arhitektura koja se može održavati sa jakim uputstvima, jasnim crtežima i ponavljajućom logikom zamene može biti vrednija od isceđivanja poslednjeg dela performansi kretanja.

Najčešće greške kupaca su predvidljive:

• Biranje samo po jediničnoj ceni.
• Preterano specificiranje sistema kretanja.
• Nedovoljno preciziranje HMI-ja.
• Ignorisanje vremena isporuke do zamrzavanja dizajna.
• Mešanje komponenti bez standarda.
• Neuspeh u planiranju životnog ciklusa i zastarevanja.

Rešenje je takođe predvidljivo: definisati klasu mašine, mapirati funkcije stvarnog kretanja, dokumentovati potrebe operatera, rano potvrditi rizik snabdevanja, standardizovati jezgro i pilotirati arhitekturu pre nego što se svuda primeni.

Kako odabrati dobavljača, plus česta pitanja o kupcu

Jak Omron dobavljač treba da razume više od brojeva delova. Trebalo bi da bude u stanju da razgovara o arhitekturi kretanja, dimenzionisanju HMI-ja, verovatnim rizicima nabavke i granicama zamene.

Trebalo bi da budu jasni u vezi sa zalihama, realni u pogledu rokova isporuke u fabrici i da budu spremni da podrže i količine prototipova i ponovljenu potražnju proizvođača originalne opreme.

Postavite direktna pitanja pre naručivanja:

• Šta je sada na lageru?
• Koliko je fabričko vreme isporuke za ostatak?
• Da li postoje zahtevi za minimalnu količinu zaliha (MOQ) za prototipove ili pilot izrade?
• Možete li podržati opšte porudžbine ili zakazana izdanja?
• Koja dokumentacija dolazi uz porudžbinu?
• Šta se dešava ako izabrani deo postane ograničen?
• Možete li podržati ponovljene izgradnje tokom narednih 12 do 24 meseca?

Crvene zastavice su podjednako važne. Budite oprezni sa dobavljačima koji su nejasni u vezi sa praćenjem, obećavaju rokove isporuke koje ne mogu da dokumentuju, nude preveliku opremu bez objašnjenja zašto ili nestaju nakon faze ponude.

Za kupce, jednostavna lista za procenu dobro funkcioniše:

• Mogućnost tehničke podrške.
• Komercijalna fleksibilnost.
• Dubina zaliha.
• Izvozna podrška gde je to relevantno.
• Vreme odziva.
• Doslednost ponavljanja porudžbine.