Gdzie proces modernizacji maszyn produkcyjnych zaczyna się komplikować?

Modernizacja maszyn produkcyjnych rzadko sprowadza się do prostej wymiany kilku podzespołów. Najczęściej problem pojawia się tam, gdzie sama maszyna nadal jest użyteczna, ale warstwa automatyki przemysłowej nie umożliwia stabilnej diagnostyki, nie zapewnia wygodnego serwisu i utrudnia integrację z systemami nadrzędnymi.

Najczęstsze trudności przy modernizacji linii produkcyjnych

Najbardziej typowe problemy przy modernizacji starszych maszyn i linii produkcyjnych to:

• Brak dostępnych części zamiennych, szczególnie w przypadku wycofanych sterowników, paneli HMI, napędów i układów bezpieczeństwa.
• Niepełna dokumentacja techniczna lub dokumentacja niezgodna ze stanem faktycznym.
• Trudna integracja nowych rozwiązań ze starym układem sterowania.
• Konieczność przebudowy systemu bezpieczeństwa wynikająca z niespełniania obowiązujących norm i wykorzystania przestarzałych przekaźników.

W praktyce dochodzą też problemy mniej oczywiste, ale bardzo kosztowne. Przykładem są zakłócenia elektromagnetyczne, błędnie poprowadzone przewody, pętle masy i brak rozdziału torów mocy oraz sygnałów w szafie sterowniczej, co po modernizacji może powodować niestabilną pracę czujników i wejść sterowników.

To właśnie dlatego retrofit maszyn wymaga wcześniejszej szczegółowej analizy zakresu prac oraz źródła problemu (audytu). I jeżeli są nim awarie elektroniki, brak części zamiennych, ubogie funkcje diagnostyczne, trudna obsługa, przestarzałe układy bezpieczeństwa lub niewystarczająca komunikacja z nowymi systemami, to w takich przypadkach modernizacja automatyki przemysłowej jest po prostu konieczna.

Czytaj też: Kiedy warto modernizować starą automatykę zamiast wymieniać ją w całości?

Stare maszyny przemysłowe, nowe wymagania

Dziś sterowanie produkcją nie kończy się na reakcji wejścia i wyjścia w sterowniku PLC. Współczesne zakłady produkcyjne potrzebują danych do bieżącego sterowania maszynami, diagnostyki i utrzymania ruchu, a także do planowania, zarządzania produkcją i kosztami w systemach nadrzędnych.

Dlatego jednym z najczęstszych wyzwań jest integracja nowych systemów z maszynami, które projektowano w czasach, w których obowiązywały inne standardy komunikacji, inne wymagania bezpieczeństwa i zupełnie inne podejście do danych procesowych. Starsze układy często nie współpracują z systemami SCADA, MES czy ERP, nie oferują zdalnej diagnostyki i nie pozwalają wygodnie archiwizować danych z produkcji.

Dlatego modernizacja linii produkcyjnej i maszyn coraz częściej nie oznacza tylko wymiany sterowników czy paneli operatorskich. Chodzi głównie o to, by system i maszyny zaczęły komunikować się i dostarczać wiarygodne dane procesowe, które można wykorzystać zarówno do sterowania, jak i do podejmowania decyzji na poziomie całego przedsiębiorstwa.

Czujniki i enkodery to nie tylko sygnał, ale przede wszystkim cenna informacja

W praktyce jednak rozwiązywanie problemu zaczyna się od warstwy detekcji, ponieważ wymiana czujników w maszynach jest potrzebna nie tylko wtedy, gdy element jest uszkodzony, ale także wtedy, gdy nie zapewnia odpowiedniej dokładności, powtarzalności oraz jakości informacji potrzebnej w nowoczesnym systemie sterowania.
Dotyczy to szczególnie takich elementów jak enkodery, czujniki indukcyjne i czujniki optyczne.

• Enkodery odpowiadają za informację o położeniu, przesunięciu lub prędkości, dlatego mają bezpośredni wpływ na dokładność pozycjonowania i stabilność procesu.
• Czujniki indukcyjne są podstawą wielu aplikacji, ale przy modernizacji systemu sterowania należy zweryfikować ich zasięg, sposób montażu, typ wyjść oraz rzeczywiste warunki pracy. Jest to szczególnie ważne, gdy automatyzacja starszych maszyn ma nie tylko odtworzyć ich wcześniejszy stan, ale poprawić niezawodność i umożliwić zwiększenie wydajności parku maszynowego do poziomu aktualnych potrzeb produkcyjnych.
• Podobnie wygląda sytuacja z czujnikami optycznymi. W nowoczesnych systemach detekcji przemysłowej liczy się już nie tylko sama obecność obiektu, ale też stabilność wykrywania, odporność na warunki środowiskowe i możliwość łatwej parametryzacji. Czujniki refleksyjne dobrze sprawdzają się na liniach produkcyjnych, ale wymagają prawidłowego doboru do rodzaju obiektu i warunków otoczenia.

Właśnie dlatego produkty SICK i podobne rozwiązania wyposażone w nowe technologie komunikacyjne, np. IO-Link, są tak istotne przy unowocześnieniu maszyn przemysłowych. Coraz częściej bowiem nie chodzi wyłącznie o sygnał "jest / nie ma", ale o pełne dane procesu, parametryzację i diagnostykę, które można wykorzystać do zdalnego monitoringu w sterowniku i w systemach nadzoru.

Czytaj też: Predykcyjne utrzymanie ruchu: jak czujniki pomagają przewidywać awarie maszyn

Bezpieczeństwo musi nadążać za resztą układu

Podczas modernizacji bardzo szybko okazuje się też, że wydajność i bezpieczeństwo są ze sobą ściśle powiązane. Starsze maszyny często korzystają z rozwiązań, które były wystarczające lata temu, ale dziś utrudniają serwis, rozbudowę i dostosowanie do aktualnych wymagań.

Dlatego integralnym elementem modernizacji musi być wymiana lub montaż wyłączników bezpieczeństwa i pozostałych elementów ochronnych. Dobrze zaprojektowany system bezpieczeństwa porządkuje sposób działania maszyny, poprawia przewidywalność operacji i ułatwia jej integrację z nowymi systemami sterowania.

Kiedy kompleksowa modernizacja parku maszynowego ma sens?

Nie każde urządzenie warto modernizować za wszelką cenę, chociaż w wielu przypadkach dobrze zaplanowany retrofit jest rozsądniejszym podejściem niż spora inwestycja w zakup nowej maszyny. Jeżeli mechanika jest ciągle w dobrym stanie, a główne problemy dotyczą sterowania, detekcji, bezpieczeństwa, komunikacji i dostępu do danych, wtedy modernizacja automatyki może realnie wydłużyć cykl życia maszyny i poprawić jej sposób funkcjonowania w całym procesie produkcyjnym.

Dobrze przeprowadzone unowocześnienie maszyn przemysłowych nie polega więc na samej wymianie podzespołów. Chodzi o to, aby starsza maszyna zaczęła działać jako element nowoczesnego środowiska produkcyjnego, z lepszą diagnostyką, czytelnym sterowaniem, bardziej bezpieczną obsługą i dostępem do danych, które pozwolą zwiększyć jej efektywność i będą wspierać zarówno operatora, jak i zarządzanie firmą.

Najczęściej zadawane pytania

Co to jest integracja systemów?

Integracja systemów to połączenie różnych urządzeń, aplikacji i warstw sterowania w taki sposób, aby mogły wymieniać się danymi i działać jako jedna, spójna całość. W przemyśle dotyczy to najczęściej współpracy maszyn ze sterownikami PLC, HMI, napędami, systemami bezpieczeństwa oraz rozwiązaniami nadrzędnymi, takimi jak systemy zarządzania przedsiębiorstwem MES czy ERP.

Co to jest modernizacja maszyn?

Modernizacja maszyn to proces wymiany, rozbudowy lub uporządkowania wybranych elementów urządzenia, który pozwala uniknąć konieczności inwestycji w nowe maszyny. Zakres modernizacji obejmuje najczęściej sterowanie, napędy, czujniki, systemy bezpieczeństwa i systemy komunikacji, tak aby urządzenie lepiej odpowiadało aktualnym wymaganiom produkcyjnym i serwisowym.

Jakie są trendy w automatyce przemysłowej?

W automatyce przemysłowej coraz większe znaczenie ma dostęp do danych, lepsza diagnostyka, prostsza parametryzacja urządzeń oraz komunikacja pomiędzy czujnikami, sterownikiem i systemami nadrzędnymi. Dobrym przykładem tego kierunku jest funkcjonalność IO-Link pozwalająca przesyłać nie tylko prosty sygnał "tak/nie", ale również dane procesu, informacje diagnostyczne i parametry pracy elementu.