Timpul de cablare a dulapului PLC scade semnificativ cu ajutorul blocurilor terminale conectabile pe șină DIN cu pas de 5,08 mm — Ce câștigă producătorii de echipamente originale de automatizare industrială în ceea ce privește eficiența asamblării

Conținutul de muncă al cablajului tradițional cu borne cu șurub

Într-un tablou de comandă PLC de complexitate medie pentru mașini de ambalat, sisteme de transportoare sau controlul mașinilor de turnare prin injecție, există de obicei 600-1.200 de terminații individuale de cabluri. Fiecare terminație pe un bloc de terminale tradițional cu clemă cu șurub necesită: dezizolarea a 8-10 mm de izolație de la capătul cablului folosind un instrument de dezizolare calibrat, introducerea cablului dezizolat în orificiul terminalului, strângerea șurubului la cuplul specificat (de obicei 0,5-0,8 Nm pentru un cablu de 2,5 mm², conform specificațiilor producătorului terminalului) și verificarea conexiunii cu un test de tracțiune conform IEC 60947-7-1. Ciclul complet dezizolare-introducere-strângere-verificare durează 45-90 de secunde per cablu, în funcție de experiența tehnicianului, de accesibilitatea poziției terminalului în cadrul tabloului dens și de necesitatea unor etape suplimentare de gestionare a cablurilor pentru rutarea cablurilor. Cu o medie de 60 de secunde per conexiune și 800 de terminații per tablou, numai munca directă de cablare este de 800 de minute - peste 13 ore per tablou.

Aceasta nu include timpul necesar pentru interpretarea schemei de cablare și maparea acesteia la pozițiile fizice ale terminalelor. O schemă de cablare prezintă conexiuni logice: „I0.0 → terminalul X1:47”. Tehnicianul trebuie să localizeze terminalul X1 pe șina DIN, să numere până la poziția 47 într-un rând de 60-80 de terminale identice și să introducă firul corect. La o densitate de 60 de terminale pe metru de șină DIN, discriminarea vizuală între terminalul 47 și terminalul 48 necesită o atenție concentrată asupra fiecărei conexiuni. Rata de eroare în condiții de producție - unde tehnicienii cablează dulapurile timp de 7-8 ore pe tură - este de aproximativ 2-5 erori de cablare pe dulap în medie, pe baza datelor de calitate din atelierul de panouri pe care le-am analizat. Fiecare eroare durează 15-45 de minute pentru a fi diagnosticată și corectată în timpul testării funcționale, adăugând 30-225 de minute de timp de reluare per dulap. Aceste erori sunt aproape în întregime o funcție a etapei de mapare manuală - degetele tehnicianului au aterizat pe firul corect, dar în poziția greșită a terminalului - și sunt practic imposibil de eliminat doar prin instruire sau disciplină de proces.

Paradigma conectabilă: Terminarea la cablaj, nu la dulap

Blocurile terminale conectabile schimbă paradigma fundamentală de cablare de la terminare în dulap la terminare la cablaj. În loc să aducă firele individuale în dulap și să termine fiecare în poziția terminalului desemnată pe șina DIN, constructorul de tablouri primește cablaje preasamblate cu conectori conectabili deja terminați la capetele firelor. Blocul de conectori - un ștecher cu 2-24 poziții și pas de 5,08 mm - se conectează la un conector fix montat pe șina DIN. Sarcina constructorului de tablouri se schimbă de la 800 de terminații individuale de fire la conectarea a 20-40 de blocuri de conectori preasamblate în conectorii corespunzători.

Acesta este un model de asamblare fundamental diferit, cu implicații care se extind mult dincolo de economiile directe de manoperă. Lucrările de cablare de înaltă precizie, predispuse la erori, sunt mutate în amonte, către etapa de fabricație a cablajului, unde pot fi efectuate pe o bancă de lucru în condiții de iluminare mai bune, cu acces neobstrucționat la fețele conectorilor și - în mod esențial - cu echipamente automate de testare a cablajului care verifică continuitatea fiecărei conexiuni, alocarea corectă a pinilor și rezistența izolației înainte ca cablajul să fie expediat către atelierul de panouri. Un sistem de testare a cablajului care utilizează un Cirris sau un tester automat similar poate verifica un ansamblu de conectori cu 50 de poziții în mai puțin de 30 de secunde și poate produce un raport de testare care servește drept dovadă obiectivă a calității pentru inspecția de intrare a atelierului de panouri. Trecerea este de la încrederea în atenția tehnicianului la încrederea în măsurătorile obiective ale echipamentului de testare.

Economiile de timp sunt substanțiale și bine documentate în construcția de panouri industriale. Un bloc de conectori cu 12 fire pre-terminate se conectează la conectorul de șină DIN în 5-10 secunde - timpul necesar pentru alinierea conectorului cu conectorul, împingerea acestuia până când clapeta de blocare se angajează cu un clic sonor și confirmarea vizuală a inserției complete verificând dacă fața conectorului este la același nivel cu fața conectorului. Un bloc de terminale cu șurub tradițional cu 12 poziții necesită 12-18 minute pentru a se conecta în dulap. Abordarea conectabilă reduce acest timp la sub 30 de secunde pentru operarea pe partea dulapului - o reducere de peste 95% a manoperei de lucru pe partea dulapului pentru acele 12 conexiuni. Într-un dulap cu 800 de conexiuni și conectori conectabili, timpul de cablare pe partea dulapului scade de la peste 13 ore la aproximativ 2-3 ore. Timpul de asamblare a cablajului terminat, efectuat pe bancul de lucru, adaugă 4-6 ore, pentru o reducere netă de 35-45% a manoperei totale de cablare.

Eliminarea erorilor prin pinout fix

Cel mai semnificativ beneficiu economic al blocurilor terminale conectabile poate să nu fie economiile de manoperă - ci eliminarea aproape completă a erorilor de atribuire a cablajului. Atunci când un producător de cablaje construiește un conector cu 12 poziții cu fire în pozițiile 1 până la 12, pinarea este fixată fizic. Constructorul de tablouri nu poate introduce firul greșit în poziția 7, deoarece firul pentru poziția 7 este deja terminat în conectorul de la poziția 7 și nu poate fi mutat fără tăiere și reterminare. Singura acțiune de asamblare în dulap este conectarea conectorului în antetul corect, care este etichetat cu identificatorul conectorului (de exemplu, „X101”) care corespunde atât schemei de cablare, cât și etichetei fizice de pe corpul conectorului de pe partea cablajului.

Această trecere de la verificarea per fir la verificarea per conector schimbă fundamental profilul de detectare a erorilor. Într-un tablou tradițional cablat punct-la-punct, fiecare dintre cele 800 de conexiuni trebuie verificată individual în funcție de schema de cablare - un proces de verificare care necesită 4-6 ore și este supus aceleiași rate de eroare umană ca și cablarea originală. Cu conectorii conectabili, verificarea se reduce la: (1) confirmarea faptului că continuitatea și pinarea cablajului au fost testate la producătorul cablajului și că raportul de testare este disponibil și (2) confirmarea faptului că fiecare fișă a conectorului se află în conectorul corect prin verificarea vizuală a etichetei în raport cu desenul tabloului. Pasul 2 durează 10-15 minute pentru 30 de conectori. Munca totală de verificare scade de la 4-6 ore la mai puțin de o oră. Rata de erori de cablare scade de la 2-5 per tablou la aproape zero, deoarece pinarea este impusă fizic de conector - nu există nicio decizie din partea operatorului cu privire la ce fir merge unde, ci doar o potrivire vizuală între două etichete.

Cel/Cea/Cei/Cele UL 508A standard pentru panouri de control industriale și IEC 61439 Ambele ansambluri de tablouri de distribuție și control de joasă tensiune fac referire la tehnologia de conectare detașabilă ca mijloc de îmbunătățire a calității cablajului din fabrică. UL 508A permite în mod specific conectorii detașabili ca metodă de cablare acceptabilă, cu condiția ca conectorul să fie listat pentru aplicație, iar valorile nominale de tensiune/curent să se încadreze în specificațiile producătorului conectorului.

Servicii pe teren: Unde se multiplică rentabilitatea investiției

Economiile de timp la asamblare justifică adoptarea blocurilor terminale conectabile în atelierul de panouri; economiile la service-ul pe teren reprezintă aspectele care determină rentabilitatea investiției (ROI) dincolo de justificarea inițială a achiziției. Atunci când un modul I/O se defectează într-un dulap PLC cablat cu terminale cu șurub tradiționale, procedura de service pe teren consumă extrem de mult timp: fotografiați sau etichetați fiecare fir conectat la modulul defect (10-30 de minute, în funcție de densitatea firelor și de calitatea etichetării existente), deconectați toate cele 20-40 de fire individuale (5-15 minute), scoateți modulul defect și instalați modulul de schimb (5-10 minute), reconectați toate firele la bornele corecte de pe modulul de schimb, consultând fotografia sau etichetele făcute la pasul 1 (20-45 de minute) și verificați fiecare conexiune (5-10 minute). Timp total scurs: 45-105 minute de muncă de tehnician calificat, timp în care mașina de producție nu funcționează.

În cazul conectorilor conectabili, procedura se rezumă la: deconectarea blocului conector de la modulul defect (5 secunde), scoaterea modulului defect și instalarea celui de înlocuire (5-10 minute), apoi conectarea blocului conector la modulul de înlocuire (5 secunde). Firurile zero sunt deconectate. Firurile zero sunt reconectate. Conexiunile zero necesită verificare deoarece același conector cu aceleași fire în aceleași poziții ale pinilor este acum conectat la un modul de înlocuire identic. Timpul total - sub 10 minute, dominat de înlocuirea modulului mecanic și reinițializarea PLC - reprezintă o reducere de 80-90% față de procedura tradițională. În industriile în care timpul de nefuncționare a mașinilor costă 500-5.000 USD pe oră (linii de asamblare auto, ambalaje alimentare și de băuturi, producție farmaceutică, fabricarea semiconductorilor), diferența dintre o reparație de 90 de minute și o reparație de 10 minute economisește 650-7.500 USD în costuri de nefuncționare per defect al modulului I/O. Pe durata de viață a unei mașini de 10-15 ani, cu 3-6 înlocuiri de module I/O, economiile din service-ul pe teren pot depăși costul incremental al blocurilor terminale conectabile cu un factor de 3-5x.

Economie a costurilor per conexiune

La nivel de componentă, un bloc terminal tradițional cu clemă cu șurub, cu 2 poziții, costă aproximativ 0,30-0,60 USD per poziție în cantități volumice (peste 5.000 de poziții). Un sistem de bloc terminal conectabil de 5,08 mm - care cuprinde conectorul montat pe șină DIN și conectorul de pe partea cablajului - costă aproximativ 0,80-1,50 USD per poziție. Costul suplimentar al componentelor este semnificativ de 0,50-1,00 USD per poziție, ceea ce, pentru un dulap cu 800 de poziții, reprezintă un cost suplimentar al listei de materiale de 400-800 USD.

Cu toate acestea, costul componentelor reprezintă doar o singură linie de preț. Tariful total pentru manoperă de asamblare pentru un atelier de panouri din America de Nord sau Europa de Vest este de 35-55 USD pe oră. Economiile de manoperă per conexiune - aproximativ 30-50 de secunde - se traduc în 0,29-0,76 USD per conexiune la aceste tarife. Folosind punctele medii ale fiecărui interval, prima de 0,75 USD pentru componente este compensată de economii de 0,50 USD în manoperă, rezultând o primă netă de 0,25 USD per poziție - sau 200 USD pentru un dulap cu 800 de poziții. Atunci când se includ economiile din service-ul pe teren, timpul redus de testare funcțională și eliminarea reclamațiilor pentru cablare în garanție, costul total de proprietate se schimbă decisiv în favoarea conectorilor conectabili în primul sau al doilea an de funcționare pe teren.