Wireless-Technologie ermöglicht es FTS, die Produktionseffizienz zu steigern

Der Hersteller beauftragte das schwedische Unternehmen Löfqvist Engineering AB mit der Konzeption und Implementierung einer neuen automatisierten Lösung für seine große Produktionsfläche. Löfqvist Engineering ist ein Unternehmen für industrielle Automatisierung und Robotik, das Hersteller bei der Implementierung von Lösungen zur Eliminierung manueller und schwerer Hebeprozesse innerhalb von Produktionslinien und in Fabrikhallen unterstützt.

Neue automatisierte Fertigungszellen

Die Lösung bezieht die bestehenden Bearbeitungszentren des Herstellers mit ein, die alle Produktionsfunktionen wie Drehen, Reiben und Härten übernehmen. An ihre Stelle treten nun acht automatisierte, funktionsspezifische Fertigungszellen, in denen die verschiedenen Fahrzeugkomponenten produziert werden.

Entscheidend für das Projekt war die Integration dieser Produktionszellen und der effiziente Transport von Komponenten zwischen den Zellen sowie in und aus der Produktionsanlage. 

Diese arbeitsintensive Aufgabe wurde zuvor manuell ausgeführt, was viel schweres Heben erforderte und ineffizient war. Der Hersteller zog zunächst feste Förderbänder in Betracht, kam aber zu dem Schluss, dass FTS eine produktivere Lösung wären, die auch eine größere Flexibilität bei der Anpassung an sich ändernde Produktionsanforderungen bieten würde. 

Löfqvist Engineering entwickelte und implementierte drei FTS, um bestimmte Komponenten in die entsprechenden Produktionszellen zu bringen, während ein viertes mit einem hochflexiblen mobilen kollaborativen Roboter (Cobot) ausgestattet wurde, um Qualitätskontrollen an den Teilen durchzuführen. Da sich die FTS frei zwischen den Produktionszellen bewegen können, um Bauteile bedarfsgerecht zu- und abzuliefern, ist eine zuverlässige drahtlose Kommunikation unerlässlich. 

David Lundgren von Löfqvist Engineering war dafür verantwortlich, das System in der Fabrik in Betrieb zu nehmen. Die Implementierung eines Funknetzwerks in einer solchen industriellen Umgebung erfordert Wissen und Planung, die HMS Networks bei Bedarf auch im Rahmen seines Serviceangebots bereitstellen kann. 

Die Anybus-Lösung

Löfqvist Engineering pflegt eine lange und vertrauensvolle Beziehung zu HMS Networks und entschied sich für die Implementierung einer wireless Kommunikationslösung von Anybus für dieses neue Produktionssystem. Die Anybus-Technologie ist in der Automobilindustrie weit verbreitet, damit Geräte, Maschinen und Roboter drahtlos mit dem industriellen Netzwerk einer Fabrik kommunizieren können. 

Die Ingenieure von HMS Networks unterstützten Löfqvist Engineering bei der Implementierung der Lösung, die die Montage von zwei Anybus Wireless Bolt an jedem FTS umfasste, um eine Verbindung zu einem drahtlosen Netzwerk über Bluetooth oder Wireless LAN zu ermöglichen.

Ein Wireless Bolt ist ein kompaktes Funk-Gateway, das Stecker, Kommunikationsprozessor und integrierte Antenne in einer Komplettlösung vereint und dank Schutzart IP67 auch in rauen Umgebungen wie in der Fabrikautomatisierung zuverlässig funktioniert. Aufgrund des begrenzten Platzangebots in den FTS war dieser kompakte Formfaktor von entscheidender Bedeutung. 

Ein Wireless Bolt ist mit einer integrierten SPS von Omron verbunden (die die Bewegungs- und Sicherheitsfunktionen des FTS verwaltet) und stellt die Kommunikation mit einem zentralen SPS-Überwachungssystem her.

Der zweite Wireless Bolt ist mit der Robotersteuerung des FTS verbunden und bietet drahtlosen Zugriff, um die FTS über einen Browser auf einem Handheld-Gerät wie einem Tablet, Laptop oder Smartphone aus der Ferne zu konfigurieren oder Fehler zu beheben. Dadurch entfällt die Notwendigkeit eines externen HMIs am Cobot, was Flexibilität und Mobilität bietet, und Kosten spart, da kein HMI erforderlich ist. Es bedeutet auch, dass sich ein Maschinenbediener oder Techniker nicht physisch an der Maschine befinden muss, um Zugang zu erhalten, wodurch die Sicherheit des Personals erhöht wird. 

Da die gesamte Produktionsfläche des Herstellers so groß ist, waren für die Lösung drei Anybus Wireless Access Points (APs) erforderlich. Diese industrietauglichen Infrastruktur-Hubs werden an strategischen Punkten installiert, um das drahtlose Netzwerk zu bilden und einen überlappenden Abdeckungsbereich zu gewährleisten, der das Roaming erleichtert. 

Schnelles Roaming

Die Anybus-Produkte unterstützen den Standard IEEE 802.11r für schnelles Roaming (auch bekannt als schneller BSS-Übergang) innerhalb eines wireless Netzwerks. Dies ist äußerst nützlich für Anwendungen mit FTS, bei denen eine nahtlose Konnektivität über die gesamte Fabrikhalle hinweg erforderlich ist, um sicherzustellen, dass die FTS immer in Kontakt mit dem Netzwerk stehen. 

Von drahtlosem Roaming spricht man, wenn sich ein Client-Gerät in einem Bereich mit mehreren APs bewegt und automatisch von einem AP zu einem anderen mit einem stärkeren Signal wechselt. Ohne schnelle Roamingunterstützung müsste sich der Client bei diesem Übergang erneut authentifizieren. Infolgedessen kann es zu einer Verzögerung und einem Verbindungsverlust kommen, was zu einem Notstopp und damit zu einer Beeinträchtigung der Produktionseffizienz führen kann. 

Beim schnellen Roaming werden Client-Geräte jedoch beim ersten Access Point authentifiziert, und ihre Anmeldeinformationen werden vor dem Roaming an den nächsten Access Point weitergeleitet, wodurch eine erneute Authentifizierung entfällt. Dies verkürzt die Übergabezeit erheblich, während die Netzwerksicherheit erhalten bleibt. 

Die Anybus Wireless Access Points mit Mesh-Funktionen bieten eine hervorragende Netzabdeckung und nahtloses Roaming im gesamten Produktionsbereich. 

"Die Fabrikhalle ist eine raue und anspruchsvolle industrielle Umgebung, daher war es für uns unerlässlich, ein robustes Kommunikationsnetzwerk mit guter Funktionalität zu entwickeln. Das robuste Design und die hohe Zuverlässigkeit der Wireless Bolts und Access Points, die in der Anybus-Lösung von HMS Networks zum Einsatz kommen, waren ideal, um unsere Anforderungen zu erfüllen."

Anybus X-gateway

Ergänzend zur wireless Netzwerkinfrastruktur kommt ein Anybus X-gateway zum Einsatz, um eine nahtlose Kommunikation zwischen der Onboard- und der überwachenden SPS zu gewährleisten. Da die FTS Automatisierungstechnik von unterschiedlichen Herstellern einsetzen, kam es zu unterschiedlichen Datenkommunikationsprotokollen.

Beispielsweise muss die SPS von Omron, die EtherNet/IP-Kommunikation über das drahtlose Netzwerk verwendet, eine Verbindung zu einem Siemens-Überwachungssystem herstellen, das Profinet-Kommunikation verwendet. Das benutzerfreundliche Anybus X-gateway vereinfacht diese herstellerübergreifende SPS-Lösung, indem es Daten zwischen EtherNet/IP und Profinet austauschen kann und quasi als "Übersetzer" fungiert. 

Erfolgreiche Installation

Die FTS sind fast ununterbrochen in Betrieb - 24 Stunden am Tag, was es dem Hersteller ermöglicht hat, die Produktion auf 5000 Einheiten pro Woche zu steigern, wobei weitere Kapazitäten für zukünftiges Wachstum zur Verfügung stehen.

Neben der Steigerung des Durchsatzes stellt der Hersteller auch die Qualität sicher. Die zuverlässige und robuste Anybus-Kommunikationslösung von HMS Networks spielt dabei eine entscheidende Rolle, indem sie eine nahtlose Netzwerkkonnektivität für den Datenaustausch über die gesamte Fabrikhalle hinweg gewährleistet. 

FTS verfügen in der Regel über eine integrierte drahtlose Konnektivität für den regulären Betrieb, z. B. für die Zuweisung neuer Aufgaben und Routen. Bei der Montage zusätzlicher Geräte am FTS, wie in diesem Fall eines Roboterarms, benötigen diese Geräte möglicherweise eine separate drahtlose Verbindung. Der Anybus Wireless Bolt ist mit seinem kompakten Formfaktor perfekt für diese Anwendung geeignet. Die IP- und MAC-Adresse des Geräts kann geklont und dem drahtlosen Netzwerk so zur Verfügung gestellt werden, dass der Anybus Wireless Bolt vollständig transparent ist.