PLC-kaappien johdotusaika lyhenee merkittävästi pistokeliittimillä varustetuilla 5,08 mm:n rasterijaolla varustetuilla DIN-kiskoliittimillä – mitä teollisuusautomaation laitevalmistajat hyötyvät kokoonpanotehokkuudesta

Perinteisen ruuviliittimien johdotuksen työvoimasisältö

Keskitason pakkauskoneiden, kuljetinjärjestelmien tai ruiskuvalukoneiden ohjauksen PLC-ohjauskaapissa on tyypillisesti 600–1 200 yksittäistä johdinliitäntää. Jokainen perinteisen ruuvipuristimella varustetun läpivientiliittimen liitäntä vaatii: 8–10 mm:n eristeen kuorinnan johtimen päästä kalibroidulla kuorintatyökalulla, kuoritun johtimen asettamisen liittimen aukkoon, ruuvin kiristämisen määritettyyn vääntömomenttiin (tyypillisesti 0,5–0,8 Nm 2,5 mm²:n johtimelle liittimen valmistajan ohjeiden mukaisesti) ja liitännän tarkistamisen vetokokeella standardin IEC 60947-7-1 mukaisesti. Täydellinen kuorinnan, asettamisen, kiristämisen ja tarkistamisen sykli kestää 45–90 sekuntia johdinta kohden riippuen teknikon kokemuksesta, liittimen sijainnin saavutettavuudesta tiheästi pakatussa kaapissa ja siitä, vaatiiko johtimien reititys lisäkaapelointivaiheita. Keskimäärin 60 sekuntia liitäntää kohden ja 800 liitäntää kaappia kohden tarkoittaa, että pelkästään suora johdotustyö kestää 800 minuuttia – yli 13 tuntia kaappia kohden.

Tämä ei sisällä kytkentäkaavion tulkitsemiseen ja sen yhdistämiseen fyysisiin liitinpaikkoihin kuluvaa aikaa. Kytkentäkaavio näyttää loogiset liitännät: "I0.0 → liitin X1:47." Teknikon on paikannettava liitin X1 DIN-kiskolla, laskettava kohtaan 47 60–80 identtisen näköisen liittimen rivillä ja asetettava oikea johdin. DIN-kiskotiheydellä 60 liitintä metriä kohden liitinten 47 ja 48 visuaalinen erottelu vaatii keskittynyttä huomiota jokaiseen yksittäiseen liitäntään. Virheprosentti tuotanto-olosuhteissa – joissa teknikot johdottavat kaappeja 7–8 tuntia vuorossa – on keskimäärin noin 2–5 kytkentävirhettä kaappia kohden tarkastelemieni kojeistoverstaiden laatutietojen perusteella. Kunkin virheen diagnosointi ja korjaaminen toiminnallisen testauksen aikana kestää 15–45 minuuttia, mikä lisää 30–225 minuuttia uudelleentyöstöaikaa kaappia kohden. Nämä virheet johtuvat lähes kokonaan manuaalisesta yhdistämisvaiheesta – teknikon sormet osuivat oikeaan johtimeen, mutta väärään liitinpaikkaan – ja niitä on käytännössä mahdotonta poistaa pelkästään koulutuksella tai prosessikurilla.

Kytkettävän paradigman mukaan: Pääte johtosarjasta, ei kaapista

Kytkettävät riviliittimet muuttavat johdotuksen perusparadigmaa kaappiin kytkemisestä johtosarjaan kytkemiseen. Sen sijaan, että yksittäiset johtimet tuotaisiin kaappiin ja jokainen niistä kytkettäisiin sille tarkoitettuun liitinpaikkaan DIN-kiskossa, kojeistorakentaja saa esikootut johtosarjat, joissa on kytkettävät liittimet johdinten päissä. Liitinlohko – 2–24-napainen pistoke, jonka rasteri on 5,08 mm – yhdistetään DIN-kiskoon asennettuun kiinteään liittimeen. Kojeistorakentajan tehtävä siirtyy 800 yksittäisestä johdinliitännästä 20–40 esikootun liitinlohkon kytkemiseen vastaaviin liittimiin.

Tämä on perustavanlaatuisesti erilainen kokoonpanomalli, jonka vaikutukset ulottuvat paljon suoria työvoimasäästöjä pidemmälle. Tarkka ja virhealtis johdotustyö siirretään johdinsarjan valmistusvaiheeseen, jossa se voidaan suorittaa penkillä paremmissa valaistusolosuhteissa, esteettömän pääsyn ansiosta liitinpinnoille ja – mikä ratkaisevaa – automaattisella johdinsarjan testauslaitteistolla, joka tarkistaa jokaisen liitännän jatkuvuuden, oikean nastojen järjestyksen ja eristysresistanssin ennen kuin johdinsarja toimitetaan kojelautaan. Cirris- tai vastaavaa automaattista testeriä käyttävä johdinsarjan testausjärjestelmä voi tarkistaa 50-napaisen liitinkokoonpanon alle 30 sekunnissa ja tuottaa testiraportin, joka toimii objektiivisena laatutodisteena kojelaudan tulevalle tarkastukselle. Siirtyminen tapahtuu teknikon huomion luottamisesta testilaitteiston objektiiviseen mittaukseen luottamiseen.

Ajansäästöt ovat huomattavia ja hyvin dokumentoituja teollisuuskeskusten rakentamisessa. Liitinlohko, jossa on 12 esipäätettyä johdinta, kytketään DIN-kiskon liittimeen 5–10 sekunnissa – aika, joka tarvitaan liittimen kohdistamiseen liittimeen, sen työntämiseen sisään, kunnes lukituskieleke napsahtaa kuuluvasti, ja täydellisen työntämisen varmistamiseksi visuaalisesti tarkistamalla, että liittimen pinta on tasassa liittimen pinnan kanssa. 12-napaisen perinteisen ruuviliittimen kytkeminen kaappiin kestää 12–18 minuuttia. Pistokelattava lähestymistapa lyhentää tämän alle 30 sekuntiin kaapin puoleisessa käytössä – yli 95 %:n vähennys kaapin puoleisessa työssä näillä 12 liittimellä. 800-napaisessa kaapissa, jossa on pistokelaitteiset liittimet, kaapin puoleinen johdotusaika lyhenee yli 13 tunnista noin 2–3 tuntiin. Pöydällä suoritettava päätetyn johtosarjan kokoonpanoaika lisää 4–6 tuntia, jolloin johdotuksen kokonaistyömäärä vähenee 35–45 %.

Virheiden poistaminen kiinteän pinniasetuksen avulla

Pistokelattavien riviliittimien taloudellisesti merkittävin etu ei ehkä ole työvoiman säästöt – vaan johdotusvirheiden lähes täydellinen poistuminen. Kun johtosarjan valmistaja rakentaa 12-napaisen liittimen, jossa johtimet ovat kohdissa 1–12, nastajärjestys on fyysisesti kiinteä. Kojeistorakentaja ei voi asettaa väärää johtoa kohtaan 7, koska kohdan 7 johto on jo päätetty liittimessä kohdassa 7, eikä sitä voida siirtää ilman katkaisua ja uudelleenpäättämistä. Ainoa kokoonpanotoimenpide kaapissa on liittimen kytkeminen oikeaan liittimeen, joka on merkitty liittimen tunnuksella (esim. "X101"), joka vastaa sekä kytkentäkaaviota että johtosarjan puoleisen liittimen rungon fyysistä merkintää.

Tämä siirtyminen johdinkohtaisesta varmentamisesta liitinkohtaiseen varmennukseen muuttaa perusteellisesti virheiden havaitsemisprofiilia. Perinteisessä pisteestä pisteeseen -johdotetussa kaapissa jokainen 800 liitännästä on tarkistettava erikseen kytkentäkaaviota vasten – varmennusprosessi kestää 4–6 tuntia ja siinä on sama inhimillisten virheiden määrä kuin alkuperäisessä johdotuksessa. Pistokeliittimillä varmennus supistuu seuraavasti: (1) varmistetaan, että johtosarja on testattu jatkuvuuden ja pinnien asettelun osalta johtosarjan valmistajalla ja että testiraportti on saatavilla, ja (2) varmistetaan, että jokainen liitin on oikeassa kohdassa tarkistamalla etiketti visuaalisesti kaapin piirustusta vasten. Vaihe 2 kestää 10–15 minuuttia 30 liittimelle. Kokonaistarkastustyö laskee 4–6 tunnista alle tuntiin. Johdotusvirheiden määrä laskee 2–5:stä kaappia kohden lähes nollaan, koska nastajärjestys määräytyy fyysisesti liittimen mukaan – käyttäjä ei päätä, mikä johto menee minne, ainoastaan ​​kahden etiketin visuaalinen vastaavuus.

The UL 508A standardi teollisuuden ohjauspaneeleille ja IEC 61439 Pienjännitekojeistoissa ja ohjauslaitteissa molemmat viittaavat pistokeliitäntätekniikkaan keinona parantaa tehdasjohdotuksen laatua. UL 508A sallii nimenomaisesti pistokeliittimet hyväksyttävänä johdotusmenetelmänä, edellyttäen, että liitin on luettelossa sovellukselle ja jännite-/virta-arvot ovat liittimen valmistajan spesifikaatioiden mukaisia.

Kenttäpalvelu: Missä ROI moninkertaistuu

Kokoonpanoajan säästöt oikeuttavat pistokeliittimien käyttöönoton keskusverstaalla; kenttähuollon säästöt puolestaan ​​nostavat sijoitetun pääoman tuottoa huomattavasti alkuperäistä ostopäätöstä suuremmaksi. Kun perinteisillä ruuviliittimillä kytketyssä PLC-kaapissa oleva I/O-moduuli vikaantuu, kenttähuolto on kohtuuttoman aikaa vievä: valokuvaa tai merkitse jokainen vialliseen moduuliin kytketty johdin (10–30 minuuttia johtimien tiheydestä ja olemassa olevien merkintöjen laadusta riippuen), irrota kaikki 20–40 yksittäistä johdinta (5–15 minuuttia), poista viallinen moduuli ja asenna uusi moduuli (5–10 minuuttia), kytke kaikki johdot takaisin oikeisiin liittimiin uusitussa moduulissa viittaamalla vaiheessa 1 otettuun valokuvaan tai tarroihin (20–45 minuuttia) ja tarkista jokainen liitäntä (5–10 minuuttia). Kokonaiskulunut aika: 45–105 minuuttia ammattitaitoisen teknikon työtä, jonka aikana tuotantokone ei ole käynnissä.

Pistokelattavien liittimien tapauksessa toimenpide tiivistyy seuraavasti: liitinlohko irrotetaan viallisesta moduulista (5 sekuntia), viallinen moduuli poistetaan ja vaihdetaan (5–10 minuuttia) ja liitinlohko kytketään vaihdettuun moduuliin (5 sekuntia). Nollajohtimet irrotetaan. Nollajohtimet päätetään uudelleen. Nollaliitännät vaativat tarkistuksen, koska sama liitin samoilla johtimilla samoissa nastapaikoissa on nyt kytketty identtiseen vaihdettuun moduuliin. Kokonaisaika – alle 10 minuuttia, josta suurin osa on mekaanisen moduulin vaihtoa ja PLC:n uudelleenalustusta – on 80–90 % lyhyempi kuin perinteisessä menettelyssä. Teollisuudenaloilla, joilla koneiden seisokkiajat maksavat 500–5 000 Yhdysvaltain dollaria tunnissa (autojen kokoonpanolinjat, elintarvike- ja juomapakkaukset, lääketeollisuus, puolijohteiden valmistus), 90 minuutin ja 10 minuutin korjauksen välinen ero säästää 650–7 500 Yhdysvaltain dollaria seisokkikustannuksissa I/O-moduulin vikaantumista kohden. Koneen 10–15 vuoden käyttöiän aikana, kun I/O-moduuleja vaihdetaan 3–6, pelkästään kenttähuollon säästöt voivat ylittää pistokeliittimien lisäkustannukset 3–5-kertaisesti.

Yhteyskohtaisten kustannusten taloustiede

Komponenttitasolla perinteinen kaksinapainen ruuvipuristimilla varustettu läpivientiliitin maksaa noin 0,30–0,60 Yhdysvaltain dollaria napaa kohden suuruusluokissa (yli 5 000 napaa). Pistokelattava 5,08 mm:n riviliitinjärjestelmä – joka koostuu DIN-kiskoon asennettavasta liittimestä ja johtosarjan puoleisesta pistoliittimestä – maksaa noin 0,80–1,50 Yhdysvaltain dollaria napaa kohden. Komponenttien kustannuslisä on merkittävät 0,50–1,00 Yhdysvaltain dollaria napaa kohden, mikä 800-napaisessa kaapissa vastaa 400–800 Yhdysvaltain dollaria lisäkustannuksina materiaaliluettelossa.

Komponenttikustannukset ovat kuitenkin vain yksi rivi. Pohjois-Amerikassa tai Länsi-Euroopassa sijaitsevan paneeliverstaan ​​täysi kokoonpanotyöhinta on 35–55 Yhdysvaltain dollaria tunnissa. Työvoimasäästöt liitäntää kohden – noin 30–50 sekuntia – vastaavat näillä hinnoilla 0,29–0,76 Yhdysvaltain dollaria liitäntää kohden. Käyttämällä kunkin vaihteluvälin keskipisteitä 0,75 Yhdysvaltain dollarin komponenttipreemio kompensoidaan 0,50 Yhdysvaltain dollarin työvoimasäästöillä, jolloin nettopreemioksi jää 0,25 Yhdysvaltain dollaria paikkaa kohden – tai 200 Yhdysvaltain dollaria 800-paikkaisella kaapilla. Kun mukaan lasketaan kenttähuollon säästöt, lyhyempi toiminnallisen testauksen aika ja takuun piiriin kuuluvien johdotusvaatimusten poistuminen, kokonaiskustannukset siirtyvät ratkaisevasti pistokeliittimien eduksi kenttäkäytön ensimmäisen–toisen vuoden aikana.