Vähemmän kaapeleita, vähemmän virheitä – näin kuorimakoneen automaatiota uudistettiin
Kuorimakoneiden asennus- ja käyttöönottotyö kestää hyvinkin usein pidemmän aikaa. Tuoreessa opinnäytetyössä selvitettiin, voidaanko hajautetulla automaatiolla vähentää tätä työtä ja samalla parantaa koneen asennusvarmuutta.
Kuorimakoneella tarkoitetaan sahateollisuudessa käytettävää konetta, joka poistaa kaarnan tukkien pinnalta ennen sahausta. Kone koostuu lukuisista antureista, moottoreista ja turvalaitteista, jotka kaikki täytyy johdottaa ja liittää koneen ohjaavaan tietokoneeseen eli logiikkaan (PLC, Programmable Logic Controller). Perinteisesti tämä on tehty niin sanotulla keskitetyllä ratkaisulla: kaikki anturien ja moottorien johdot kulkevat pitkinä nippuina koneen ohjauskeskukseen, jossa ne kytketään yksitellen riviliittimiin.
Tämä tapa toimii, mutta se on hidas ja altis virheille. Työssä lähdettiin selvittämään, kannattaisiko sen tilalle ottaa hajautettu ratkaisu, jossa ohjaustekniikka tuodaan lähemmäs antureita ja moottoreita valmiiden pistoliittimien avulla.
Mistä oikein on kyse?
Hajautetussa automaatiossa koneen eri osiin sijoitetaan pieniä ohjausyksiköitä, joihin lähellä olevat anturit ja moottorit kytketään valmiilla, ruuvattavilla liittimillä. Yksiköt viestivät keskenään ja pääohjaimen kanssa yhtä väylää pitkin, jolloin koneen sisälle ei tarvitse vetää valtavaa määrää yksittäisiä johtoja.
Käytännössä ero perinteiseen ratkaisuun on suunnilleen sama kuin USB-liittimen ja vanhan ruuvattavan puhelinpistokkeen välillä: molemmat siirtävät tietoa, mutta toinen on nopeampi ja yksinkertaisempi liittää.
Työssä valittiin tutkittavaksi kohteeksi ValonKone Oy:n VK100-kuorimakone, joka on yrityksen edullisimpia ja yksinkertaisimpia malleja. Juuri tämä teki tapauksesta kiinnostavan: halvassa koneessa jokainen ylimääräinen kustannus näkyy heti hinnassa, joten uuden tekniikan täytyi todella osoittaa hyötynsä.
Mitä tuloksia saatiin?
Työn päätuloksena syntyi toimiva ja fyysisesti testattu automaatiokonsepti, joka perustuu hajautettuun laitteistoon. Konsepti sisältää:
- valmiin ohjelman koneen tietokoneelle (TIA Portal -ohjelmisto)
- valmiit sähkökuvat, joita voidaan käyttää suoraan tulevissa projekteissa
- kustannuslaskelman, jossa uutta ja vanhaa ratkaisua verrataan toisiinsa
- fyysisillä testeillä varmistetun toimivuuden koneen todellisten antureiden kanssa
Testauksessa käytiin läpi koneen kaikki keskeiset anturityypit, kuten valoverhot (turvalaitteet, jotka pysäyttävät koneen), rajakytkimet ja pulssianturit, joilla mitataan esimerkiksi tukin liikettä. Lähes kaikki komponentit saatiin toimimaan uuden järjestelmän kanssa suoraan. Muutamaan erikoistapaukseen, kuten nopeaa pulssia lukevaan anturiin, jouduttiin etsimään erillinen ratkaisu, koska haluttiin ylläpitää kustannustehokkuutta.
Kustannukset yllättivät – mutta ei täysin negatiivisesti
Ehkä mielenkiintoisin tulos liittyi rahaan. Uuden järjestelmän yksittäiset komponentit osoittautuivat kalliimmiksi kuin vanhassa ratkaisussa käytetyt osat. Pelkkä hankintahintojen vertailu olisi siis puhunut vanhan tekniikan puolesta.
Kun laskuihin otettiin mukaan myös asennukseen ja käyttöönottoon kuluva aika, tilanne muuttui. Sähköasentajan haastattelun perusteella pelkkä kaapelointi vie nykyisellä koneella noin kaksi työpäivää, ja sen lisäksi kytkentäkaappien rakentaminen vie useita tunteja. Uudet, valmiiksi suojatut pistoliittimet nopeuttaisivat tätä työtä merkittävästi ja vähentäisivät myös väärinkytkentöjen riskiä.
Väärinkytkennän riski ei ole pelkkä teoreettinen uhka: työssä kuvattiin todellinen tapaus, jossa koneen käyttöönotto viivästyi useita päiviä, koska anturien johdot oli kytketty väärin perinteisillä riviliittimillä. Tällaisten virheiden etsiminen on hidasta ja kallista. Kun tällaiset piilokustannukset lasketaan mukaan, hajautettu ratkaisu näyttää jo huomattavasti kilpailukykyisemmältä, vaikka itse komponentit maksavatkin enemmän.
Mitä tuloksista voi päätellä?
Tulosten perusteella hajautettua automaatiota voidaan pitää varteenotettavana vaihtoehtona kuorimakoneiden kehityksessä, vaikka se ei ole ilmainen ratkaisu. Sen suurin hyöty ei synny konetta ostettaessa, vaan myöhemmin: nopeampana asennuksena, sujuvampana käyttöönottona ja pienempänä virheiden määränä koko koneen elinkaaren aikana.
Työssä nousi esiin myös laajempi havainto: kaikkiin tarpeisiin ei aina löydy suoraan valmista kaupallista tuotetta, vaan osa ratkaisuista täytyy soveltaa itse käytettävissä olevista osista. Tämä ei ole ongelma vaan tavallinen osa insinöörityötä, ja samankaltaisia ratkaisuja on käytetty vastaavissa projekteissa aiemminkin.
Jatkossa samaa konseptia on tarkoitus jalostaa eteenpäin, ja tulosten perusteella konsepti on hyvin varteenotettava vaihtoehto myös muiden kuorimakonemallien nykyaikaistamiseen.
Lähteet
Vuori, E. 2026. Kuorimakoneen hajautettu automaatio. Opinnäytetyö. Turun ammattikorkeakoulu. https://www.theseus.fi/handle/11111/405025