Manipulaattorisolun 3D-mallin simulointi ja virtuaalinen käyttöönotto
Kauppinen, Iiro (2020)
Kauppinen, Iiro
2020
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202003263893
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202003263893
Tiivistelmä
Opinnäytetyössä tutkittiin virtuaalisen suunnittelun vaikutusta automaatiolaitteiston käyttöönoton avuksi. Tavoitteena oli saada tehtyä virtuaalinen käyttöönotto manipulaattorisolulle, joka toimi pullojen pakkaussoluna. Pulloja ja kennoja pakattiin päällekkäin kerroksittain lavojen päälle. Virtuaalinen käyttöönotto toteutettiin, koska manipulaattorin sijoituskohde oli kriittinen tuotannon kannalta ja pitkää tuotantokatkosta ei haluttu syntyvän. Tästä syystä haluttiin mahdollisimman tarkasti tietää jo suunnitteluvaiheessa, kuinka manipulaattori toimisi.
Manipulaattorisolua ohjattiin Siemensin ohjelmoitavan logiikan avulla. Manipulaattori itsessään sisälsi neljä servomoottoria, paineilmasylintereitä sekä anturointeja. Muita solussa olevia koneita olivat lavojen purkausasema, kennojen syöttökuljetinlaitteisto, pullojen syöttöpöytä, lavojen siirtovaunu sekä pakkausaseman kuljetinlaitteisto. Opinnäytetyöhön kuuluivat logiikan ohjelman suunnittelu sekä manipulaattorin 3D-mallinnus virtuaaliseksi malliksi. Virtuaaliseen malliin luotiin fysikaalisia ilmiötä, joiden avulla selvitettiin manipulaattorisolun toimintaa. 3D-mallin suunnittelusta vastasi 3D-suunnittelutoimisto. Mallinnuksessa ja virtuaalisessa käyttöönotossa käytettiin Siemensin NX-ohjelmistoa, SIMIT-simulointityökalua sekä TIA Portal-suunnittelutyökalua. NX-ohjelmistosta hyödynsin Mechatronics Consept Desinger -sovellusta. Ohjelmoitavaksi logiikaksi valikoitui Siemensin 1500-sarjan logiikkayksikkö. Logiikan simulointi toteutettiin Siemensin PLCSIM Advanced-simulaattorilla ja rajapinta simulaattorin sekä 3D-mallinnuksen välille luotiin SIMIT-ohjelmalla.
Työssä oli tarkoitus selvittää, kuinka hyödyllistä virtuaalinen käyttöönotto on ja millaisiin tuloksiin sillä päästään. Opinnäytetyössä kartoitettiin resurssien tarvetta suunnittelutyössä, eli suunnittelutyön mahdollista kasvua ennen koneen käyttöönottoa sekä simuloinnin vaikutusta todelliseen käyttöönottoaikaan. Näiden avulla selvitettiin, paljonko projektin suunnittelun vaatii aikaa, mitä etuja virtuaalisella käyttöönotolla saavutetaan sekä miten virtuaalista käyttöönottoa saataisiin hyödynnettyä tulevaisuudessa mahdollisimman hyvin.
Manipulaattorisolua ohjattiin Siemensin ohjelmoitavan logiikan avulla. Manipulaattori itsessään sisälsi neljä servomoottoria, paineilmasylintereitä sekä anturointeja. Muita solussa olevia koneita olivat lavojen purkausasema, kennojen syöttökuljetinlaitteisto, pullojen syöttöpöytä, lavojen siirtovaunu sekä pakkausaseman kuljetinlaitteisto. Opinnäytetyöhön kuuluivat logiikan ohjelman suunnittelu sekä manipulaattorin 3D-mallinnus virtuaaliseksi malliksi. Virtuaaliseen malliin luotiin fysikaalisia ilmiötä, joiden avulla selvitettiin manipulaattorisolun toimintaa. 3D-mallin suunnittelusta vastasi 3D-suunnittelutoimisto. Mallinnuksessa ja virtuaalisessa käyttöönotossa käytettiin Siemensin NX-ohjelmistoa, SIMIT-simulointityökalua sekä TIA Portal-suunnittelutyökalua. NX-ohjelmistosta hyödynsin Mechatronics Consept Desinger -sovellusta. Ohjelmoitavaksi logiikaksi valikoitui Siemensin 1500-sarjan logiikkayksikkö. Logiikan simulointi toteutettiin Siemensin PLCSIM Advanced-simulaattorilla ja rajapinta simulaattorin sekä 3D-mallinnuksen välille luotiin SIMIT-ohjelmalla.
Työssä oli tarkoitus selvittää, kuinka hyödyllistä virtuaalinen käyttöönotto on ja millaisiin tuloksiin sillä päästään. Opinnäytetyössä kartoitettiin resurssien tarvetta suunnittelutyössä, eli suunnittelutyön mahdollista kasvua ennen koneen käyttöönottoa sekä simuloinnin vaikutusta todelliseen käyttöönottoaikaan. Näiden avulla selvitettiin, paljonko projektin suunnittelun vaatii aikaa, mitä etuja virtuaalisella käyttöönotolla saavutetaan sekä miten virtuaalista käyttöönottoa saataisiin hyödynnettyä tulevaisuudessa mahdollisimman hyvin.