„Jeździ, więc nie ruszaj” to słowa, które za pewne zna bardzo dobrze każdy Automatyk, Programista PLC i Robotyk. Czy na pewno takie podejście do programowania jest właściwie? Postaramy się bardziej rozwinąć temat w dalszej części artykułu. Zaprezentujemy różne perspektywy postrzegania problemu optymalizacji.
W pierwszej kolejności przyjrzyjmy się projektom, w których założenia projektowe zostały spełnione. Czas cyklu oraz moc produkcyjna (liczba części wyprodukowanych na godzinę) zgadzają się z pierwotnymi założeniami. Wtedy faktycznie może się wydawać, aby nie ruszać działających programów PLC, które nie wykazują żadnych problemów podczas produkcji. Mowa tutaj o potencjalnych stanach maszyny, które nie zostały przewidziane przez programistę i maszyna znajdzie się w stanie, który uniemożliwia dalsze produkowanie w trybie automatycznym i jest konieczna ingerencja ręczna. Załóżmy, że wszystko jednak jest w porządku. Czy wtedy, aby na pewno nie powinniśmy ruszać niczego w programie? Otóż możemy zwrócić wtedy uwagę na optymalizację programu pod kątem zużycia energii elektrycznej.
Optymalizacja systemu sterowania w projektach linii produkcyjnych, które bardzo często są niepowtarzalne i jedyne na całym świecie jest skomplikowanym zagadnieniem, ale jest możliwa w dużej mierze do przeprowadzenia „na logikę” przez programistę PLC.
Można wskazać tutaj obszary, na które programista powinien zwrócić uwagę przy programowaniu sterownika PLC:
- czy nie są bez potrzeby uruchamiane napędy elektryczne (przykład: system przenośników, w których niektóre przenośniki nie są okupowane w danym momencie)
- czy wyjścia sterownika PLC są niepotrzebnie wysterowane (przykład: wyjścia na zawory, których konstrukcja nie wymaga podtrzymywania sygnału lub oświetlenie przy systemach wizyjnych)
- częstotliwość i czas przedmuchów w sterowaniu układami z podciśnieniem (przykład: ssawki, które pobierają detale i moment ich uruchomienia)
- czas cyklu sterownika PLC oraz rozmiar programu (o tym punkcie w dalszej części artykułu)
Warto mieć na uwadze, że niepotrzebnie uruchomiony napęd, niepotrzebnie lub zbyt szybko wysterowane wyjścia, zbyt długie i częste przedmuchy mogą prowadzić do dużych strat energii w skali roku. Przy każdym systemie automatyki, który jest integrowany do linii produkcyjnej, zaleca się konsultacje z producentem danego urządzenia, aby poznać jego optymalne wykorzystanie lub przynajmniej zapoznać się z dołączoną dokumentacją.
Wróćmy teraz do tematu czasu cyklu sterownika PLC i rozmiaru programu, czyli jak duży jest program i jak dużo czasu potrzebuje sterownik PLC, aby przetworzyć i wykonać cały program. Jedna z dużych firm nawet ogłosiła w ostatnim czasie konkurs na zoptymalizowany kod źródłowy pod kątem zużycia energii elektrycznej. Przede wszystkim dążymy tutaj do jak najmniejszych rozmiarów programu i korzystania z gotowych funkcji, które również zawierają w sobie jak najmniejszą ilość kodu. Skupiamy się tu na redukcji linijek kodu, złożoności programu, rozmiarów bloków danych, struktur oraz redukcji używania obszernych wbudowanych funkcji przy jednoczesnym pełnym zachowaniu funkcjonalności. Cykl sterownika PLC przy mocnych jednostkach CPU to często jedynie kilka milisekund. Słabsze jednostki to nawet 100-150 milisekund. Jednakże przy pracy sterownika przez lata bez zmiany jego programu można spodziewać się znacznych oszczędności energii.
Innym zagadnieniem jest z kolei optymalizacja ze względu na czas cyklu oraz wydajność produkcji. Dobrą praktyką jest nagrywanie pracującej linii oraz dokładna analiza wideo. Również można posłużyć się materiałem wideo do analizy pod względem zużycia energii. Optymalizacja czasu cyklu to przede wszystkim szukanie możliwości, gdzie można „urwać” kolejne sekundy. Mogą to być dodatkowe warunki zapewniające pracę linii zawsze z pełnym zapełnieniem detali lub niejednokrotnie wprowadzenie zmian w sekwencji. Kwestia zmian w sekwencji jest bardzo indywidualna i jest zależna od pomysłowości programistów i analityków.
Skala optymalizacji w zużyciu energii elektrycznej i wydajności produkcyjnej zależy od indywidualnego przypadku. Zakres spodziewanych efektów może być bardzo różny – może to być zwiększona wydajność produkcyjna o kilka procent, a w skrajnych przypadkach może to być optymalizacja powodująca wzrost wydajności o 100%, 150%, a nawet i ponad 200%.
