Los buenos resultados de un sistema inalámbrico para un fabricante de vehículos

La aplicación

Planta de fabricación de automóviles en la India. En Chakan, Pune (India), un fabricante de vehículos utilitarios líder en el mercado construyó una moderna instalación de nueva planta con equipos de última generación.

En el corazón de la planta se encuentra el transportador del Sistema Monorraíl Electrificado (EMS), diseñado para ofrecer un transporte fiable, seguro, silencioso y eficiente de los vehículos de una estación de trabajo a otra a lo largo de la línea de montaje. El EMS recorre toda la longitud de la línea de montaje del vehículo en el taller de montaje general. El camión ligero fabricado en estas instalaciones es transportado por un transportador EMS inalámbrico. La línea TCF se considera la fase final de la producción, en la que se añaden componentes al vehículo, incluidos los componentes accesorios, como el cristal del parabrisas y los asientos, y los componentes operativos, como el motor y las ruedas, antes de la prueba final del vehículo.

Automatización de control y comunicación

Para el asesoramiento, la especificación y la planificación de este proyecto, el fabricante trabajó con Yantra Automation, uno de los mayores distribuidores de Rockwell Automation® en la India, junto con su gestor de cuentas local de Rockwell Automation, y con la empresa de integración de sistemas Precision Automation and Robotics India Limited (PARI). El equipo trabajó estrechamente para desarrollar la mejor solución global para este sofisticado proyecto.
  
Al tratarse de un sistema nuevo y de una planta nueva, no estaban obligados a cumplir con las restricciones asociadas a algunos de los sistemas de monorraíl más antiguos que se encuentran en las plantas de fabricación. Así, pudieron diseñar un sistema que se ajustara fácilmente a los objetivos del proyecto y al compromiso del fabricante con la fabricación flexible y ajustada. Esto implicaba los siguientes objetivos:

• Eliminar los problemas de comunicación y las preocupaciones asociadas a las barras conductoras de cobre rígidas y a los colectores de escobillas que se utilizan habitualmente para la comunicación con los portadores de EMS.
• Optimizar la fiabilidad y el tiempo de funcionamiento del sistema de transporte EMS
• Proporcionar comunicación en tiempo real con los controladores de automatización programables (PAC) y los módulos de entrada/salida (E/S) para mejorar el control del transportador
• Lograr tiempos de respuesta óptimos para la gestión de los transportadores de vehículos EMS

 
Desde Yantra Automation, Ajay Kulkarni y Manish Sahni iniciaron el reto de diseñar un complejo sistema de comunicación inalámbrico para la línea de fabricación de ensamblaje, un objetivo ambicioso en un proyecto a gran escala que implica múltiples portadores en movimiento continuo a lo largo del sistema de monorraíl eléctrico aéreo. Juntos, el equipo seleccionó una solución de control de Rockwell Automation apoyada por radios Ethernet inalámbricas de ProSoft Technology.
El reto: crear un sistema de comunicación fluido y fiable entre cada portador y el controlador mientras se mueven por la planta.

Implementación

Se encargó a PARI el diseño y la implementación de la línea de montaje específica. PARI es una empresa de integración llave en mano especializada en el diseño de sistemas de transporte de arriba abajo, robótica y automatización de controles y comunicaciones en la industria del automóvil en la India.
  
PARI diseñó la línea de ensamblaje de vehículos completa para operar en tiempo real en la red de control EtherNet/IP™, utilizando varios PACs ControlLogix® de Rockwell Automation y periféricos de apoyo en el taller, incluyendo E/S y variadores de frecuencia. La decisión de optar por las radios Industrial Hotspot de ProSoft Technology se tomó principalmente por su hardware industrial y su sólida reputación de soportar sin problemas los controles y las interfaces de comunicación de Rockwell Automation, además de la facilidad de manejo.
  
El movimiento de los portadores EMS para el transporte de vehículos a través de las diferentes etapas de montaje se maneja a través de una red EtherNet/IP inalámbrica. El sistema de control consta de un PAC ControlLogix en el transportador y un PAC ControlLogix en el sistema de cubierta del motor para el matrimonio de la carrocería. El PAC del transportador está conectado a dos radios maestros de ProSoft Technology, mientras que el PAC de la cubierta del motor está conectado a un tercer radio maestro. El PAC del transportador está conectado de forma inalámbrica con 33 portadores individuales a lo largo del EMS, mientras que el PAC de la cubierta del motor está conectado de forma inalámbrica con 3 portadores de motor. Cada portadora independiente del EMS tiene un panel de control local con E/S de Rockwell Automation y una unidad de frecuencia variable (VFD), y un punto de acceso de ProSoft Technology que actúa como repetidor para establecer la comunicación inalámbrica entre el equipo del panel de control principal y su respectivo PAC. Las radios portadoras se comunican entre sí, así como con las radios maestras.
  
Esta aplicación EMS es de tiempo crítico, por lo que cada radio repetidora está conectada con su radio maestra principal en todo momento para evitar retrasos en la conmutación cuando las comunicaciones cambian de una radio maestra a otra mientras los transportadores están en movimiento. La radio maestra de cada transportador PAC tiene dos antenas Omni con un divisor para hacer frente al efecto de desvanecimiento por trayectos múltiples. La arquitectura admite plenamente la itinerancia sin fisuras de las portadoras.

Resultados

Después de algunos problemas iniciales con la línea de visión, que se resolvieron añadiendo otra radio principal y elevando sus ubicaciones, el sistema es ahora capaz de proporcionar comunicación en tiempo real entre los portadores EMS y los PAC en la planta de montaje, incluyendo el estado de E/S en tiempo real para el control del movimiento del transportador. El sistema también permite la sincronización inalámbrica entre los carros de motor montados en el suelo y el portador EMS aéreo, para el entablado suave del motor.
  
La arquitectura flexible permite el funcionamiento independiente de cada portavehículos, lo que permite programar los portavehículos para diferentes velocidades en función de su ubicación en el recorrido del transportador. Las velocidades del transportador se conmutan sin problemas en las zonas de proceso, las zonas de tránsito, las zonas rectas y de curva, las zonas de velocidad manual y las zonas de velocidad lenta y de parada. Los interruptores de límite en los elevadores verticales permiten velocidades de subida y bajada en los cambios de elevación, garantizando la seguridad de los transportistas en la línea. Los topes de los transportadores pueden ajustarse en función de los sistemas de tracción de la producción.
  
Al optar por esta red inalámbrica, el fabricante pudo obtener varias ventajas, entre ellas

• La capacidad de controlar el transportador EMS y el portador de cubierta del motor en tiempo real y sincronizar los VFD con los portadores de cubierta del motor
• Eliminación del complejo cableado y de las vías cat para el cable de comunicación
• Eliminación de barras de bus adicionales para las comunicaciones con las complejas interfaces de comunicación asociadas
• Comunicación fluida y robusta entre los PAC y las E/S
• Determinismo con todas las E/S en cada soporte EMS para una mejor gestión del tiempo de exploración
   

Lo que sucedió después

Desde que el proyecto se puso en marcha, el fabricante ha visto un aumento en el tiempo de actividad, la fiabilidad y la consistencia en la producción, mejorando su compromiso con la fabricación ajustada.