Takılabilir 5,08 mm Aralıklı DIN Raylı Terminal Blokları ile PLC Kabin Kablolama Süresi Önemli Ölçüde Azalıyor — Endüstriyel Otomasyon OEM'leri Montaj Verimliliğinde Ne Kazanıyor?

Geleneksel Vidalı Terminal Kablolamasının İşçilik İçeriği

Ambalaj makineleri, konveyör sistemleri veya enjeksiyon kalıplama makinesi kontrolü için orta karmaşıklıkta bir PLC kontrol kabininde, tipik olarak 600-1200 adet ayrı kablo bağlantısı bulunur. Geleneksel vidalı kelepçeli geçişli terminal bloğundaki her bir bağlantı için şunlar gereklidir: kalibre edilmiş bir soyma aleti kullanılarak kablo ucundan 8-10 mm yalıtımın soyulması, soyulmuş kablonun terminal açıklığına yerleştirilmesi, vidanın belirtilen torka kadar sıkılması (terminal üreticisi tarafından belirtildiği gibi 2,5 mm² kablo için tipik olarak 0,5-0,8 Nm) ve IEC 60947-7-1'e göre bir çekme testi ile bağlantının doğrulanması. Tüm soyma-yerleştirme-sıkma-doğrulama döngüsü, teknisyenin deneyimine, yoğun şekilde paketlenmiş kabin içindeki terminal konumunun erişilebilirliğine ve kablo yönlendirmesinin ek kablo yönetimi adımları gerektirip gerektirmediğine bağlı olarak kablo başına 45-90 saniye sürer. Bağlantı başına ortalama 60 saniye ve kabin başına 800 sonlandırma göz önüne alındığında, yalnızca doğrudan kablolama işçiliği 800 dakika sürüyor; bu da kabin başına 13 saatten fazla bir süre anlamına geliyor.

Bu, kablolama şemasını yorumlamak ve fiziksel terminal konumlarına eşleştirmek için gereken süreyi içermez. Bir kablolama şeması mantıksal bağlantıları gösterir: "I0.0 → terminal X1:47." Teknisyen, DIN rayındaki X1 terminalini bulmalı, 60-80 adet aynı görünümlü terminalden oluşan bir sırada 47. konuma kadar saymalı ve doğru kabloyu takmalıdır. DIN rayının metre başına 60 terminal yoğunluğunda, 47. terminal ile 48. terminal arasındaki görsel ayrım, her bir bağlantıya odaklanmış dikkat gerektirir. Üretim koşullarında -teknisyenlerin vardiya başına 7-8 saat boyunca kabinleri kabloladığı durumlarda- incelediğim panel atölyesi kalite verilerine göre, kabin başına ortalama 2-5 kablolama hatası meydana gelir. Her hata, fonksiyonel test sırasında teşhis ve düzeltme için 15-45 dakika sürer ve kabin başına 30-225 dakika yeniden işleme süresi ekler. Bu hatalar neredeyse tamamen manuel eşleştirme adımının bir fonksiyonudur -teknisyenin parmakları doğru kabloya ancak yanlış terminal konumuna denk gelmiştir- ve yalnızca eğitim veya süreç disipliniyle ortadan kaldırılması neredeyse imkansızdır.

Takılabilir Paradigma: Kablo Demetinde Sonlandırın, Kabinde Değil

Takılabilir terminal blokları, temel kablolama paradigmasını kabin içinde sonlandırmaktan kablo demetinde sonlandırmaya dönüştürür. Tek tek kabloları kabine getirip her birini DIN rayındaki belirlenmiş terminal konumuna bağlamak yerine, panel üreticisi, kablo uçlarına takılabilir konektörler zaten takılmış önceden monte edilmiş kablo demetleri alır. Konektör bloğu (5,08 mm aralıklı 2-24 pozisyonlu bir fiş), DIN rayına monte edilmiş sabit bir başlıkla eşleşir. Kabin üreticisinin görevi, 800 ayrı kablo bağlantısından, 20-40 adet önceden monte edilmiş konektör bloğunu ilgili başlıklarına takmaya dönüşür.

Bu, doğrudan işçilik tasarruflarının çok ötesine uzanan etkileri olan, temelde farklı bir montaj modelidir. Yüksek hassasiyetli, hataya açık kablolama işi, daha iyi aydınlatma koşullarında, konektör yüzeylerine engelsiz erişimle ve -kritik olarak- her bağlantının sürekliliğini, doğru pin atamasını ve izolasyon direncini doğrulayan otomatik kablo demeti test ekipmanıyla bir tezgah üzerinde gerçekleştirilebileceği kablo demeti üretim aşamasına kaydırılır. Cirris veya benzeri bir otomatik test cihazı kullanan bir kablo demeti test sistemi, 50 pozisyonlu bir konektör tertibatını 30 saniyeden kısa sürede doğrulayabilir ve panel atölyesinin gelen denetimi için objektif kalite kanıtı görevi gören bir test raporu üretebilir. Değişim, teknisyenin dikkatine güvenmekten, test ekipmanının objektif ölçümüne güvenmeye doğrudur.

Zaman tasarrufu önemli ve endüstriyel pano yapımında iyi belgelenmiştir. 12 önceden sonlandırılmış kabloya sahip bir konektör bloğu, DIN ray başlığına 5-10 saniye içinde takılır; bu süre, konektörü başlıkla hizalamak, kilitleme tırnağı duyulabilir bir tık sesiyle yerine oturana kadar itmek ve konektör yüzeyinin başlık yüzeyiyle aynı hizada olduğunu kontrol ederek tam yerleştirmeyi görsel olarak doğrulamak için gereken süredir. 12 pozisyonlu geleneksel vidalı terminal bloğunun kabine sonlandırılması 12-18 dakika sürer. Takılabilir yaklaşım, kabin tarafındaki işlem için bunu 30 saniyenin altına indirir; bu da 12 bağlantı için kabin tarafındaki işçilikte %95'ten fazla bir azalma anlamına gelir. Takılabilir konektörlere sahip 800 bağlantılı bir kabinde, kabin tarafındaki kablolama süresi 13+ saatten yaklaşık 2-3 saate düşer. Tezgahta yapılan sonlandırılmış kablo demeti montaj süresi 4-6 saat ekler ve toplam kablolama işçiliğinde %35-45'lik net bir azalma sağlar.

Sabit Pin Çıkışı ile Hata Giderme

Takılabilir terminal bloklarının ekonomik açıdan en önemli avantajı, işçilik tasarrufu değil, kablolama atama hatalarının neredeyse tamamen ortadan kaldırılmasıdır. Bir kablo demeti üreticisi, 1'den 12'ye kadar olan pozisyonlarda kablolar bulunan 12 pozisyonlu bir konektör ürettiğinde, pin düzeni fiziksel olarak sabittir. Panel üreticisi, 7. pozisyona yanlış kablo takamaz çünkü 7. pozisyon için kablo zaten konektörde 7. pozisyonda sonlandırılmıştır ve kesilip yeniden sonlandırılmadan hareket ettirilemez. Kabin içindeki tek montaj işlemi, konektörü, hem kablolama şemasıyla hem de kablo demeti tarafındaki konektör gövdesindeki fiziksel etiketle eşleşen konektör tanımlayıcısı (örneğin, "X101") ile etiketlenmiş doğru başlığa takmaktır.

Kablo başına doğrulama yönteminden konektör başına doğrulama yöntemine geçiş, hata tespit profilini temelden değiştirir. Geleneksel noktadan noktaya kablolu bir kabinde, 800 bağlantının her biri kablolama şemasına göre ayrı ayrı kontrol edilmelidir; bu doğrulama işlemi 4-6 saat sürer ve orijinal kablolamada olduğu gibi insan hatası oranına tabidir. Takılabilir konektörlerle doğrulama şu şekilde azalır: (1) kablo demetinin kablo demeti üreticisinde süreklilik ve pin çıkışı testinden geçtiğini ve test raporunun mevcut olduğunu doğrulamak ve (2) her bir konektör fişinin doğru başlıkta olduğunu, etiketi kabin yerleşim çizimine göre görsel olarak kontrol ederek doğrulamak. 2. adım 30 konektör için 10-15 dakika sürer. Toplam doğrulama işçiliği 4-6 saatten bir saatin altına düşer. Kablolama hata oranı kabin başına 2-5'ten sıfıra yakın bir değere düşer çünkü pin çıkışı konektör tarafından fiziksel olarak uygulanır; hangi kablonun nereye gideceği konusunda operatör kararı yoktur, sadece iki etiket arasında görsel bir eşleşme vardır.

O UL 508A endüstriyel kontrol panelleri için standart ve IEC 61439 Düşük voltajlı şalt ve kontrol tertibatları için, fabrika kablolama kalitesini iyileştirmenin bir yolu olarak takılabilir bağlantı teknolojisine atıfta bulunulmaktadır. UL 508A, özellikle takılabilir konektörlerin, konektörün uygulama için listelenmiş olması ve voltaj/akım değerlerinin konektör üreticisinin spesifikasyonları dahilinde olması koşuluyla, kabul edilebilir bir kablolama yöntemi olarak izin vermektedir.

Saha Servisi: Yatırım Getirisinin Katlandığı Yer

Montaj süresindeki tasarruf, pano atölyesinde takılabilir terminal bloklarının kullanımını haklı çıkarır; saha servisindeki tasarruflar ise yatırım getirisinin ilk satın alma gerekçesinin ötesine geçtiği noktadır. Geleneksel vidalı terminallerle kablolanmış bir PLC kabininde bir I/O modülü arızalandığında, saha servis prosedürü son derece zaman alıcıdır: Arızalı modüle bağlı her kablonun fotoğrafını çekin veya etiketleyin (kablo yoğunluğuna ve mevcut etiketleme kalitesine bağlı olarak 10-30 dakika), 20-40 ayrı kablonun tamamını ayırın (5-15 dakika), arızalı modülü çıkarın ve yerine yenisini takın (5-10 dakika), 1. adımda çekilen fotoğraf veya etiketlere bakarak tüm kabloları yeni modüldeki doğru terminallere yeniden bağlayın (20-45 dakika) ve her bağlantıyı doğrulayın (5-10 dakika). Toplam geçen süre: Üretim makinesinin çalışmadığı 45-105 dakika kalifiye teknisyen çalışması.

Takılabilir konektörlerle, işlem şu şekilde basitleşir: arızalı modülden konektör bloğunu çıkarın (5 saniye), arızalı modülü çıkarın ve yerine yenisini takın (5-10 dakika) ve konektör bloğunu yeni modüle takın (5 saniye). Hiçbir kablo bağlantısı kesilmez. Hiçbir kablo yeniden bağlanmaz. Aynı konektör, aynı kablolar ve aynı pin konumlarıyla artık özdeş bir yedek modüle takılı olduğundan, hiçbir bağlantının doğrulanması gerekmez. Toplam süre - mekanik modül değişimi ve PLC yeniden başlatması nedeniyle 10 dakikanın altında - geleneksel prosedüre göre %80-90 oranında azalma sağlar. Makine arıza süresinin saatte 500-5.000 ABD doları maliyeti olduğu sektörlerde (otomotiv montaj hatları, gıda ve içecek ambalajlama, ilaç üretimi, yarı iletken üretimi), 90 dakikalık bir onarım ile 10 dakikalık bir onarım arasındaki fark, I/O modülü arızası başına 650-7.500 ABD doları arıza süresi maliyetinden tasarruf sağlar. Bir makinenin 10-15 yıllık kullanım ömrü boyunca, 3-6 giriş/çıkış modülü değişimi göz önüne alındığında, yalnızca saha servis maliyetlerinden elde edilen tasarruf, takılabilir terminal bloklarının ek maliyetini 3-5 kat aşabilir.

Bağlantı Başına Maliyet Ekonomisi

Bileşen düzeyinde, geleneksel 2 konumlu vidalı kelepçeli geçişli terminal bloğunun maliyeti, seri üretimde (5.000+ konum) konum başına yaklaşık 0,30-0,60 ABD dolarıdır. DIN rayına monte edilen başlık ve kablo demeti tarafındaki fiş konektöründen oluşan takılabilir 5,08 mm'lik bir terminal bloğu sisteminin maliyeti ise konum başına yaklaşık 0,80-1,50 ABD dolarıdır. Bileşen maliyetindeki bu fark, konum başına 0,50-1,00 ABD doları gibi önemli bir miktardır ve 800 konumlu bir kabinde malzeme maliyetinde 400-800 ABD doları ek maliyet anlamına gelir.

Ancak, bileşen maliyeti yalnızca bir kalemdir. Kuzey Amerika veya Batı Avrupa'daki bir pano atölyesinin tam maliyetli montaj işçilik ücreti saatte 35-55 ABD dolarıdır. Bağlantı başına işçilik tasarrufu (yaklaşık 30-50 saniye), bu oranlarda bağlantı başına 0,29-0,76 ABD dolarına denk gelir. Her aralığın orta noktaları kullanıldığında, 0,75 ABD dolarlık bileşen primi, 0,50 ABD dolarlık işçilik tasarrufuyla dengelenir ve pozisyon başına net 0,25 ABD doları (800 pozisyonlu bir kabin için 200 ABD doları) prim kalır. Saha servis tasarrufları, azaltılmış fonksiyonel test süresi ve garanti kapsamındaki kablolama taleplerinin ortadan kaldırılması da dahil edildiğinde, toplam sahip olma maliyeti, saha operasyonunun 1-2. yılında takılabilir konektörler lehine kesin olarak değişir.