Systém regálových vozítek získává vyšší inteligenci pro plnění požadavků e-commerce

Dynamický dvoupatrový výtah převáží krabice a přepravky tažené regálovými vozítky CycloneCarrier k vychystávacím stanicím nebo paletizačním robotům. Obrázek poskytla společnost Swisslog Dynamický dvoupatrový výtah převáží krabice a přepravky tažené regálovými vozítky CycloneCarrier k vychystávacím stanicím nebo paletizačním robotům. Obrázek poskytla společnost Swisslog

Případová studie řídicího systému: Díky řízení na bázi EtherCAT a PC poskytuje systém regálových vozítek společnosti Swisslog datově řízené řešení distribučního centra, které ve skladech snižuje náklady na hardware o 25 %.

S rostoucími požadavky e-commerce a pod tlakem omezené kapacity pracovního trhu vyžadují dnešní chytré sklady a distribuční centra technologie stále více řízené daty, včetně automatizovaného polohování. Pro společnost Swisslog, specialistu na intralogistiku, vyžaduje řešení této výzvy stroje s vyšší inteligencí, jako je její systém regálových vozítek CycloneCarrier.

„E-commerce je nejrychleji rostoucím segmentem americké ekonomiky,“ uvedl Tom Rentschler, marketingový ředitel společnosti Swisslog Warehouse and Distribution Solutions – Americas. „Intralogistické operace vyžadují mnohem flexibilnější, škálovatelnější, přizpůsobivější a uživatelsky přívětivější řešení. Tyto technologie mohou doplňovat spíše než nahrazovat člověka a mohou pomáhat pracovníkům zvyšovat objem zpracování v distribučním centru, aniž by museli při vychystávání zboží nachodit 25 kilometrů denně jako doposud.“

Společnost Swisslog využívá mnoho logistických řešení, včetně softwaru systému skladového hospodářství (Warehouse Management System – WMS), vychystávání položek pomocí robotů, paletizace položek, mobilních robotů, které přesouvají police do vychystávacích stanic, a řadu dalších vymožeností. Společnost Swisslog také poskytuje tradiční skladovací systémy, jako jsou paletizátory, paletové jeřáby a technologie přepravy palet.

CTL2009 MAG2 F1 APC Beckhoff Swisslog Fig2Ramena regálových vozítek pro manipulaci s nákladem se vysunují a upravují pro manipulaci s kartony a přepravkami různých šířek. Obrázek poskytla společnost Swisslog

Intralogistické polohovací aplikace, řízení na bázi PC

Kompaktní regálová vozítka pro kartony a přepravky jezdí rychlostí až 4 m/s po regálové konstrukci, která může být až 150 m dlouhá a 25 m vysoká. Ramena pro manipulaci s nákladem se vysunují na obě strany a rozteč mezi nimi je přizpůsobitelná, aby vozítka bezpečně manipulovala s položkami různých šířek. Regálová vozítka vykládají položky na dopravníky, které slouží jako vyrovnávací úseky pro dynamické jednopatrové nebo dvoupatrové vertikální výtahy. V závislosti na velikosti regálů a počtu vozítek může systém dosáhnout objemu zpracování v desítkách tisíc položek za hodinu. Každé vozítko musí často komunikovat se systémem WMS za účelem protokolování umístění položek v neustále rotujících skladových zásobách. „Musí reagovat rychle, pokud se například změní objednávka nebo dojde ke změně v požadavcích na řazení SKU,“ připomněl Douglas.

Společnost Swisslog si uvědomila potřebu řídicí platformy, která by dokázala zpracovávat větší množství dat a komunikovat horizontálně a vertikálně, případně i do cloudu. Toto uvědomění se časově krylo s vývojem firemního systému WMS a potřebou větší konektivity napříč systémy firmy. Proto začala společnost Swisslog převádět své portfolio na technologie řízení na bázi PC a standardizovala použití hardwarových a softwarových řešení od nového dodavatele automatizace.

„Učinili jsme toto strategické rozhodnutí, protože tento dodavatel měl v dané době nejkompletnější a cenově nejvýhodnější portfolio,“ uvedl Douglas.

„Záměrem společnosti Swisslog je v blízké budoucnosti upravit nabídku všech svých produktů tak, aby zahrnovaly ovládání na bázi PC, včetně tradičnějších paletových jeřábů a dopravníků. Dosud jsme po celém světě nainstalovali více než 1 000 strojů, které jsou vybaveny novými řídicími prvky.“

CTL2009 MAG2 F1 APC Beckhoff Swisslog Fig5Automatizační software TwinCAT 3 od společnosti Beckhoff Automation umožnil společnosti Swisslog snadno importovat více funkčních bloků IEC 61131-3 pro CycloneCarrier a další systémy. Obrázek poskytla společnost Swisslog

Automatizace, systém regálových vozítek, řídicí jednotka stroje

Systém regálových vozítek využívá vedle jiných automatizačních technologií hardware řídicí jednotky na bázi vestavného PC. Specifická řídicí jednotka stroje pro montáž na lištu DIN měří jen 124 × 100 × 92 mm. Pouze s jednojádrovým procesorem zpracovává tato řídicí jednotka střední třídy všechny procesy logiky stroje a získávání dat s rychlými cykly, jak dodal Douglas.

„Řídicí jednotka nám poskytuje výpočetní výkon potřebný ke spolehlivému zvládání všech funkcí stroje. Důležitým faktorem byl také rozměrový formát, ale kompaktní vestavné PC se do regálového vozítka bez problémů vejde,“ informoval Douglas a pokračoval, „hardware řídicí jednotky nabízí všestrannost a rozšiřitelnost, kterou potřebujeme pro další vývoj systému regálových vozítek.“

Flexibilní automatizační software jakožto univerzální běhové a technické prostředí pro programování strojů poskytuje podobné výhody, částečně díky extrémní přenositelnosti kódu do nových projektů. Kromě toho, že integrace automatizačního softwaru do Microsoft Visual Studio umožňuje programování v jazycích počítačových věd, je také ideální pro všechny programovací jazyky IEC 61131-3, včetně objektově orientovaných rozšíření. 

CTL2009 MAG2 F1 APC Beckhoff Swisslog Fig7Vestavné PC CX5120 na palubě každého regálového vozítka CycloneCarrier zajišťuje robustní řízení stroje a komunikaci se systémy vyšší úrovně. Obrázek poskytla společnost Beckhoff Automation

Programovací jazyky pro polohování, průmyslový Ethernet

Technici společnosti Swisslog tuto schopnost ocenili, protože před standardizací na nového dodavatele automatizace napsali většinu svého kódu pomocí jazyků IEC 61131-3, jako jsou strukturovaný text (ST) a funkční blokové schéma (FBD).

Douglas se k tomu vyjádřil takto: „Protože funkční bloky měly tak zásadní postavení, nechtěli jsme při přechodu na jiné projekty přijít o práci odvedenou na vývoji. Nový dodavatel nám umožnil opětovné použití kódu bez komplikací.“

Pro síťový provoz používá systém regálových vozítek průmyslový Ethernet EtherCAT, který poskytuje flexibilitu v oblasti topologií a podporuje až 65 535 zařízení v jedné síti. EtherCAT pomáhá při komunikaci mezi dodavateli a umožňuje společnosti Swisslog připojit se podle potřeby k zařízením Profinet nebo EtherNet/IP jiných výrobců. Firma však při výběru výrazně upřednostňuje zařízení, jako jsou snímače čárových kódů, tedy zařízení, která výslovně podporují EtherCAT. Pokud jde o hardware, systém regálových vozítek využívá kompaktní, ale rozšiřitelné I/O moduly, které se připojují přímo k řídicí jednotce prostřednictvím sdílené základní desky a jež mohou být široce distribuovány mezi aplikacemi prostřednictvím spojek EtherCAT a připojovacích terminálů.

Programovatelné bezpečnostní terminály jsou v regálových vozítkách integrovány do stejného segmentu jako jiná I/O bez bezpečnostní specifikace. Princip „černého kanálu“ u koncepce (functional) Safety over EtherCAT (FSoE) zajišťuje komunikaci po síti EtherCAT certifikovanou TÜV.

„Použití integrovaných bezpečnostních komponent nám umožňuje spolehlivě a bezpečně řídit každý systém CycloneCarrier podle nejnovějších bezpečnostních standardů, aniž by bylo nutné zastavovat celý systém. Kvůli těmto výhodám používáme programovatelnou bezpečnost u každého projektu,“ potvrdil Douglas. „Samozřejmě že bezpečnost je standardem pro každou aplikaci, ale její integrace v tomto rozsahu skutečně odpovídá našim požadavkům na celkové technické řešení.“ 

CTL2009 MAG2 F1 APC Beckhoff Swisslog Fig9Každý systém CycloneCarrier má několik I/O modulů EtherCAT od společnosti Beckhoff Automation, které umožňují rychlou a spolehlivou komunikaci se softwarem SynQ WMS společnosti Swisslog. Obrázek poskytla společnost Beckhoff Automation

Doby cyklů řízení, náklady na polohování, e-commerce

Díky využití automatizačních technologií od nového dodavatele vytvořila společnost Swisslog flexibilní, škálovatelný a adaptabilní systém regálových vozítek pro distribuční centra. Například nedávný projekt pro významného maloobchodního prodejce z USA zahrnoval 65 vozítek do nepřetržitého provozu pro zpracování 650 000 SKU denně. Zavedení systému regálových vozítek zvýšilo společnosti objem zpracování a zároveň ušetřilo pracovníkům značnou fyzickou námahu.

„Zavedení technologie na principu ,zboží k člověkuʻ (goods-to-person) se spolehlivou automatizační technologií je pro naše zákazníky opravdu důležité, protože již například nemusejí sezónně navyšovat svou pracovní sílu,“ uvedl Rentschler.

Díky konsolidaci řízení a komunikace stroje v jednom vestavném počítači a díky použití kompaktních I/O EtherCAT dosáhla společnost Swisslog také významných úspor. „Celkové náklady na hardware jsou zhruba o 25 % nižší díky použití řešení od nového dodavatele, srovnáváme-li s tím, co by bylo potřeba pro splnění stejných úkolů s komponentami od jiného dodavatele,“ prohlásil Douglas.

Systém regálových vozítek dosáhl těchto schopností prostřednictvím vysokorychlostní komunikace EtherCAT a výpočetního výkonu řízení na bázi PC. Díky vestavným počítačům a automatizačnímu softwaru dosahují stroje společnosti Swisslog doby cyklu v mikrosekundách, nikoli v milisekundách, jak tomu bylo u předchozích řešení. Inteligentní stroje také mohou získávat kritická data nad rámec údajů o výkonu, jako jsou nepravidelnosti teploty v zařízeních, která zpracovávají produkty podléhající zkáze, a mohou zobrazovat tyto informace prostřednictvím přehledových panelů ve firemním systému WMS.

Zatímco tradiční paletizační zařízení obvykle zůstává na stejném místě a beze změny po dobu deseti nebo více let, nová řešení pro e-commerce musejí nabídnout větší flexibilitu, aby vyhověla měnícím se spotřebitelským nebo podnikovým požadavkům. Implementovaná modulární řídicí platforma společnosti Swisslog umožňuje přizpůsobit sestavy regálů i regálová vozítka, ať už jde o drobnou úpravu, nebo rozebrání a přestavbu systému v jiné konfiguraci a v jiném skladu.

„Díky naší standardní platformě s řízením na bázi PC můžeme použít systém regálových vozítek CycloneCarrier v malém systému uzpůsobeném pro konkrétní aplikaci a pak použít stejný stroj v mnohem větším zařízení ke zcela jiné práci,“ dodal Douglas. „K dosažení těchto schopností musí být veškerá flexibilita zabudována do automatizačního systému již od samého začátku.“

James Figy, hlavní obsahový specialista, Beckhoff Automation LLC. Upravil Chris Vavra, zástupce šéfredaktora časopisu Control Engineering, CFE Media and Technology, Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript..

Control Engineering Česko

Control Engineering Česko je přední časopis o průmyslové automatizaci. Je vydáván v licenci amerického Control Engineering, které poskytuje novinky z této oblasti více než 60 let.

www.controlengcesko.com