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Besturingsoutfit voor de lakafdeling
Opel Antwerpen kiest voor Interbus
Marc Wevers, Phoenix Contact
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Productie-afdelingen die grotendeels losstaan van de talloze varianten in
de auto-industrie, zoals de lakafdeling, zijn berekend op een levenscyclus
van veel langer dan tien jaar. De modernisering van de besturings- en
netwerktechniek moet Opel Antwerpen helpen om de onderhoudskosten tot een
minimum te beperken.
Meer dan 250.000 wagens van het model Opel Astra verlaten jaarlijks de
fabriek van Opel in Antwerpen. Elke wagen doorloopt daarbij de
verschillende afdelingen van de productie. Al bijna tien jaar worden de
koetswerken in de lakafdeling veredeld. Na zo’n lange periode stijgt met
name bij elektromechanische eenheden de kans dat ze uitvallen. In het
ergste geval kan dit tot productie-onderbrekingen leiden, die hoge kosten
meebrengen. De dreigende toename van de „Total Cost of Ownership” (TCO),
evenals het feit dat de bestaande PLC-besturing door de fabrikant werd
afgekondigd, heeft Opel ertoe genoopt te investeren in een modernisering
van de automatisering van deze afdeling. Opel koos voor een gespreid
automatiseringsconcept van Phoenix Contact, mede omdat beide ondernemingen
al jarenlang partners zijn.
Besturing met Interbus en Ethernet onboard
Voor alle transporttechnische processen, zoals de aanvoer uit de ruwbouw
en het transport van de koetswerken binnen de lakafdeling, werd het
besturingssysteem IBS RFC 430 ETH-IB van Phoenix Contact gebruikt. Deze
wordt zonder bijkomende koppeling ingepast in het bestaande
Ethernet-netwerk naar de controlekamer en heeft ook direct een
Interbus-koppeling onboard. De onderhoudsafdeling kan hierdoor belangrijke
diagnosegegevens van de besturing, het Interbus-systeem en de
Ethernetverbinding opvragen via een LCD-display en een cursor-toetsenbord,
zonder dat deze gegevens moeten worden uitgelezen via notebooks of
soortgelijke apparaten. Door middel van parametriseergeheugens is zo nodig
ook een snelle uitwisseling mogelijk, zonder dure instellingen. De
besturingen worden geprogrammeerd met de software PC Worx 3.0, die voldoet
aan de eisen van de internationale programmeerstandaard IEC 61131. PC Worx
herbergt bovendien een programmeeromgeving, een veldbusconfiguratie en
diagnose in één tool. Tijdens de inbedrijfstelling of bij het
optimaliseren van de installatie hoeft er dan niet te worden
overgeschakeld van het ene softwarepakket op het andere. Naast de
instructielijst(AWL), de gestructureerde tekst(ST) en de optionele
machineprocestaal(MAS) ondersteunt PC Worx 3.0 ook de door Opel verkozen
basistalen „Kontaktplan” (KOP) en Functie-blok diagram (FBS). Dit
vergemakkelijkte de overschakeling van het onderhoud op de nieuwe
programmeertaal, aangezien alleen handling een nieuwe opleiding moest
krijgen.
Het netwerk
Om alle gegevens die voor de installatie relevant zijn, ook vanuit de
controlekamer te kunnen volgen, worden ze door switch ports geleid. Het
gaat onder meer om de visualisatie-, identificatie- en
viscosecontrolegegevens. Via de unmanaged FL Switch 5TX is er per gebruikt
apparaat een overzichtelijke groep van vijf switch ports beschikbaar.
Naast de eenvoudige bediening van de op rail monteerbare apparaten konden
door de nabijheid van de installatie grotere uitgebreide sterstructuren
vermeden worden. De uitwisseling van procesgegevens tussen de delen van de
installatie gebeurde, naast de overdracht via Ethernet, ook rechtstreeks
via de Interbus-Gateway IBS CT 24 IO GT, met een gegevensbreedte van
maximum tien woorden.
Ruimte- en tijdbesparende spreiding
Wegens de benodigde ruimte voor de mechanische delen en de geplande
uitbreidingen konden in de bestaande installatie slechts een beperkt
aantal nieuwe schakelkasten worden geplaatst. Bovendien was er te weinig
tijd voor een omvangrijke planning en installatie van grotere
schakelkasten. Beide vereisten deden automatisch de vraag rijzen voor
welke van de bestaande functies het nuttig is om ze te verplaatsen van de
schakelkast naar de werkvloer. Zo werd het motormanagement via Interbus
verplaatst. De daarvoor gebruikte motorstarters en frequentie-omvormers
van de reeks IBS IP 400 in beschermklasse IP 54 hebben bovendien
Interbus-ingangen voor de opname van de eindsignalen van de
transportinrichtingen. Verdere digitale in- en uitgangen worden eveneens
gespreid gedetecteerd door Interbus-modules van het type Rugged Line in
beschermklasse IP 67. Net als de motorstarters en frequentie-omvormers
onderscheidt deze modulegroep zich door een functionele behuizing, een
snelle verwisselbaarheid en een diagnose ter plaatse. Ook de
energievoorziening kan via de functiemodule IBS IP PS-500-2
gedecentraliseerd worden. Dit stevige toestel voor stroomtoevoer in
beschermklasse IP 54 voorziet de installatiedelen van een spanning van 400
V en de decentrale modules van 24 V. Het maakt de opbouw mogelijk van een
redundant noodstopsysteem voor netspanning en 24-V-DC-voorziening, met het
oog op de uitschakeling van machines volgens EN 954-1, tot categorie 3.
Het toestel deelt bovendien via het Interbus-systeem zijn status mee aan
de PLC-besturing. Door de decentralisering dienden er ook minder leidingen
te worden gelegd, wat eveneens een positief effect had op de tijdsduur van
de inbedrijfstelling.
Integratie in bestaande kasten
Het zou geen zin hebben gehad om alle bestaande schakelkasten en
regelapparaten te vervangen, zeker wanneer ze door voorafgaande
moderniseringen of uitbreidingen nog niet zo oud waren. Op deze plaatsen
werd de bestaande uitrusting vaak slechts gedeeltelijk vervangen. Voor
deze gevallen en voor verdere decentrale schakelkasten zorgde het
modulaire Inline E/A-systeem voor een vlotte aanpassing aan de te
vervangen functie. Bovendien bracht de systeembekabeling Varioface van
Phoenix Contact op een eenvoudige en compacte manier de verbinding tot
stand met 400-500 bestaande 120 V-relais. Hiermee kan namelijk tot 30%
ruimte worden uitgespaard.
Beschikbaarheid door ondersteunde storingsanalyse
Een groot voordeel van de modernisering is dat de installatie beter te
onderhouden valt. Het onderhoudspersoneel moet storingen snel en gericht
kunnen vinden en oplossen, om stilstanden in de toekomst te vermijden en
de beschikbaarheid van de installatie te verhogen. De software DIAGNet
koppelt de diagnosesoftware Diag+ aan een eenrichtingsservice. Ze toont
niet alleen de plaats waar de fout zich voordoet, maar legt ook links met
bladzijden van het schakelschema, gegevensbladen en installatieschetsen,
om de storing sneller te lokaliseren. Het onderhoudspersoneel kan dus zo
nodig ter plaatse de vereiste documenten visualiseren en hoeft niet terug
te gaan naar het steunpunt. De instelling van de basissoftware Diag+
gebeurt daarbij via de interface ActivX met drag-and-drop. De meeste
Scada-systemen bezitten deze interface. Aangezien deze software alle
foutbeschrijvingen en oplossingen zo nodig weergeeft, vervallen de kosten
voor de visualisering van de teksten die de storing melden.
Functiecomponenten in de PLC-besturing zijn in dit verband evenmin nodig.
Samenvatting
„Wij zijn erin geslaagd om de belangrijkste apparaten die voor de
communicatie en de besturing van de installatie nodig zijn, op een
overzichtelijke en ruimtebesparende manier te integreren in de structuur
van de installatie. Dit is ook de verdienste van de oplossing van Phoenix
Contact.” Volgens de verantwoordelijke ingenieur in de paintshop was dit
een belangrijke verwezenlijking, naast de verhoogde transparantie van het
netwerk, een eenvoudiger installatie, de stevigheid van de apparaten, een
grondige diagnose en dus een betere ‚onderhoudbaarheid’ van de
installaties, die door de automatiseringsmodule “Automationworx” van
Phoenix Contact gerealiseerd kon worden. <<
Equipement de commande pour le département de peinture: Opel Anvers opte
pour Interbus
Marc Wevers, Phoenix Contact
Les départements de production non influencés par les nombreuses variantes
dans l’industrie automobile, comme le département de peinture, connaissent
un cycle de vie largement supérieur à dix ans. La modernisation de la
technique de commande et de réseau doit aider Opel Anvers à réduire au
maximum les frais d’entretien.
Plus de 250.000 voitures du modèle Opel Astra quittent chaque année l’usine
d’Opel Anvers. Chaque voiture traverse les différents départements de
production. Depuis près de dix ans, les carrosseries sont parachevées au
département de peinture. Après une si longue période de fonctionnement, le
risque de connaître des pannes au niveau des unités électromécaniques
augmente fortement. Dans le pire des cas, ces pannes peuvent conduire à
des interruptions de production qui entraînent des frais élevés. La hausse
menaçante du Coût total de propriété ainsi que l’annonce par le fabricant
de la fin de production de la commande PLC, ont incité Opel à investir
dans la modernisation de l’automatisation de ce département. Opel a opté
pour le concept d’une automatisation distribuée de Phoenix Contact,
notamment parce que les deux sociétés sont partenaires depuis de
nombreuses années.
Commande embarquant Interbus et Ethernet
Le système de commande IBS RFS 430 ETH-IB de Phoenix Contact a été
utilisé pour tous les processus techniques de transport comme l’acheminement
en provenance de l’atelier carrosserie et le transport des carrosseries au
sein du département de peinture. Il s’intègre sans connexion
supplémentaire dans le réseau Ethernet existant vers la salle de contrôle
et dispose d’emblée d’une connexion Interbus. Via un écran LCD et un
clavier, le département d’entretien peut ainsi consulter des données de
diagnostic importantes de la commande, du système Interbus et de la
liaison Ethernet sans nécessiter la lecture de ces données au moyen de
portables ou d’appareils similaires. Des modules de mémoire de paramétrage
permettent, si nécessaire, un échange rapide, sans réglages coûteux. Les
commandes sont programmées à l’aide du logiciel PC Worx 3.0 qui répond aux
exigences du standard international de programmation IEC 61131. En outre,
PC Worx héberge un environnement de production, un outil de configuration
de bus et un diagnostic au sein d’un seul et même package. Il n’est dès
lors pas nécessaire de passer d’un logiciel à l’autre durant la mise en
service ou l’optimisation de l’installation. Outre la liste d’instruction
(LST), le texte structuré (ST) et le langage de processus machine (MAS),
PC Worx 3.0 soutient aussi les langages de base choisis par Opel, à savoir
le ‘Schéma à contact’ (CONT) et le schéma à blocs de fonction (FBS). Cette
souplesse facilite le transfert de l’entretien vers le nouveau langage de
programmation, puisque seule la manutention devait recevoir une nouvelle
formation.
Le réseau
Afin de pouvoir suivre toutes les données pertinentes de l’installation,
même de la salle de contrôle, celles-ci sont acheminées via des
commutateurs. Il s’agit notamment des données de visualisation, d’identification
et de contrôle de la viscosité. L’unmanaged FL Switch 5TX permet de
disposer d’un groupe synoptique de cinq ports de commutation par appareil.
Outre la commande aisée de ces modules montés sur rail, la proximité de l’installation
a permis d’éviter de créer de grandes structures en étoile fort étendues.
En plus du transfert via Ethernet, les données de processus entre les
différentes parties de l’installation étaient également échangées
directement via l’Interbus-Gateway IBS CT 24 IOGT qui permet d’assurer une
largeur de données de maximum dix mots.
Une répartition économique en temps et en espace
Vu l’espace nécessaire pour les parties mécaniques et les extensions à
venir, il n’était possible de placer qu’un nombre réduit de nouvelles
armoires de commutation dans l’installation existante. Le temps manquait
par ailleurs pour planifier et installer des armoires de commutation plus
grandes. Ces deux restrictions suscitèrent automatiquement la question de
savoir quelles fonctions en place méritaient d’être extraites de l’armoire
de commutation pour être installées sur le terrain. Ce fut le cas de la
gestion du moteur via Interbus. Les départs-moteurs et convertisseurs de
fréquence de la série IBS IP 400, utilisés à cet effet et présentant un
indice de protection IP54, disposent en outre d’entrées Interbus.
Celles-ci permettent la collecte des signaux de fin de course des
dispositifs de transport. D’autres entrées et sorties numériques
décentralisées sont également collectées par des modules Interbus du type
Rugged Line, affichant un indice de protection IP67. A l’instar des
départs-moteurs et des convertisseurs de fréquence, ce groupe de modules
se distingue par un boîtier fonctionnel, une interchangeabilité rapide et
un diagnostic sur site. L’alimentation en énergie peut également être
décentralisée via le module de fonction IBS IP PS-500-2. Ce robuste
appareillage, présentant un indice de protection IP54, alimente les
parties de l’installation en tension 400 V et les modules décentralisés en
tension 24 V. Il permet le montage d’un système d’arrêt d’urgence
redondant pour l’alimentation du réseau et l’alimentation en 24 VDC, en
vue de pouvoir stopper les machines selon la norme EN 954-1, jusqu’à la
catégorie 3. L’appareil communique son état à la commande PLC via le
système Interbus. Cette centralisation a permis de limiter le nombre de
conduites à poser, ce qui a naturellement eu des répercussions positives
sur la durée de mise en service.
Intégration dans les armoires existantes
Cela n’aurait eu aucun sens de remplacer l’ensemble des armoires de
commutation et appareils de régulations, d’autant qu’ils ne dataient que
des précédentes modernisations ou extensions. A ces endroits, l’équipement
existant n’a souvent été remplacé que partiellement. Dans ces cas et ceux
d’autres armoires de commutation décentralisées, le système Inline E/A
modulaire a permis de s’adapter en toute souplesse à la fonction à
remplacer. En outre, le système de câblage Varioface de Phoenix Contact a
assuré de manière simple et compacte la liaison avec les 400 à 500 relais
120 V existants. Cela peut se traduire par un gain d’espace allant jusqu’à
30%.
Disponibilité assurée par une analyse soutenue des pannes
Cette modernisation facilite grandement l’entretien de l’installation. Le
personnel de maintenance doit pouvoir trouver et résoudre les pannes
rapidement et de manière ciblée afin d’éviter à l’avenir les arrêts et d’augmenter
la disponibilité de l’installation. Le logiciel DIAGNet relie le logiciel
de diagnostic Diag+ à un service unidirectionnel. Il affiche non seulement
l’endroit où est survenu le défaut mais établit également des liens avec
les pages concernées du schéma de câblage, des feuilles de données et des
schémas de l’installation, tout cela afin de localiser plus vite la panne.
Le personnel de maintenance peut ainsi visualiser sur site, si nécessaire,
les documents exigés et ne doit pas retourner vers le point de support
central. Le paramétrage du logiciel de base Diag+ est réalisé via
l’interface ActivX par simple drag-and-drop. La plupart des systèmes Scada
disposent de cette interface. Etant donné que ce logiciel affiche si
nécessaire toutes les descriptions et solutions des pannes, la
visualisation des textes décrivant les pannes n’engendre plus aucun coût.
Plus besoin non plus, dans ce cadre, de prévoir les composants de fonction
dans la commande PLC.
En résumé
«Nous avons réussi à intégrer dans la structure de l’installation les
principaux appareils nécessaires à la communication et à la commande de l’installation,
et ce de manière synoptique et compacte. Nous le devons aussi à la
solution de Phoenix Contact.» Selon l’ingénieur responsable de l’atelier
de peinture, cette transparence accrue du réseau, la simplification de l’installation,
la robustesse des appareils, la rigueur du diagnostic et la facilité de l’entretien
des installations, sont aussi le fruit des modules d’automatisation
‘Automationworx’ de Phoenix Contact. <<
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