Sistem de producție automatizat pe bază de PC pentru calendare foto
Durrer Spezialmaschinen AG, cu sediul în Immensee, Elveția, dezvoltă – de la faza de proiectare până la punerea în funcțiune și nu numai – o mare varietate de mașini speciale. Un nou sistem de producție pentru calendare foto dovedește la prima vedere importanța deosebită a expertizei complexe în controlul mișcării: Servomotoarele AM8000 și servodrive-urile AX5000 de la Beckhoff pentru peste 90 de axe controlate dinamic sunt distribuite pe o lungime a sistemului de 15,5 m, adăpostite în două dulapuri de control-comandă mari.
Sistemul în două părți FOURCUT/WIRO 500 automatizează etapele de procesare dintre imprimare și linia de ambalare sau logistică, care anterior erau adesea efectuate manual. Sistemul este extrem de flexibil și poate procesa produse într-o gamă largă de formate și calități de hârtie, atât din tipărirea digitală, cât și din cea offset. În plus față de calendarele de perete, calendarele de birou pot fi, de asemenea, produse direct din mașina de paleți sau de colectare. Acest lucru este posibil numai datorită unui grad ridicat de automatizare, care asigură timpi scurți de configurare și schimbare, operarea fiabilă a sistemului de către una sau două persoane și o producție ridicată de 1 600 până la 1 800 de calendare pe oră.
Sistemul constă dintr-un FOURCUT pentru numărarea și tăierea foilor de semnături în secțiuni individuale și linia de procesare complet automată WIRO 500 pentru perforarea găurilor și legarea cu inele sau stivuirea și sortarea pentru etapele succesive de ambalare și logistică. Linia WIRO 500 a fost special concepută pentru asamblarea calendarelor foto și, în special, pentru a răspunde cererii tot mai mari de producție de tip lot-size-of-one, de cantități mici individualizate și de modele speciale de produse – fie pentru calendare foto private, fie în sectorul promoțional și al cadourilor.
Mișcări sofisticate și calitate superioară
Un total de 93 de axe – realizate folosind servomotoare AX5000 și servomotoare AM8000 – preiau secvențele sofisticate ale procesului. Sistemul integrează, de asemenea, o mașină de adunat prin I/O digitale și un robot SCARA prin PROFINET. În plus, există numeroase funcții de testare și monitorizare pentru a asigura o calitate ridicată a produselor, de exemplu, pentru a compensa abaterile în imaginea de imprimare de la diferite prese. Toate acestea sunt automatizate utilizând tehnologia de control bazată pe PC de la Beckhoff. Potrivit lui Patrick Suter, Durrer CTO, portofoliul larg și fin scalabil de produse oferă avantaje deosebite pentru un constructor de mașini personalizate: „Tehnologia de control bazată pe PC este, de asemenea, ideală pentru instalarea pe un computer a software-ului terț necesar, de exemplu, pentru robot, un cititor de coduri QR sau camera de inspecție. Ne bazăm în mod constant pe Beckhoff Drive Technology de unsprezece ani, deoarece s-a dovedit a fi un sistem PLC, de mișcare și de siguranță omogen și foarte bine coordonat.”
Nicola Ritzmann, șeful dezvoltării mecanice la Durrer, adaugă: „Servodrive-urile și servomotoarele sunt extrem de fiabile, ceea ce este foarte important pentru mașinile noastre. În plus, am putut configura fiecare axă și implementa fiecare aplicație de mișcare până acum, chiar dacă cerințele axelor s-au schimbat în timpul punerii în funcțiune. Ca să nu mai vorbim de faptul că ne putem baza întotdeauna pe experții de la Beckhoff Elveția sau Verl pentru asistență ori de câte ori avem nevoie. Procesul de implementare este simplificat și de faptul că Beckhoff își dezvoltă continuu software-ul cu numeroase blocuri funcționale. De exemplu, am reușit să optimizăm perfect o axă dificilă într-o rețea master-slave utilizând noua diagramă Bode.” Tehnologia One Cable (OCT) oferită de tehnologia de acționare Beckhoff oferă beneficii tangibile în ceea ce privește costurile, datorită numărului mai mic de trasee de cabluri și a lanțurilor de tracțiune mai mici, ceea ce duce la reducerea timpului total de asamblare și a materialelor.
PC-uri industriale ultra-compacte și comunicative
În conformitate cu construcția modulară de mașini, Durrer utilizează mai multe calculatoare Beckhoff – care comunică între ele prin protocolul EAP – pentru a controla FOURCUT/WIRO 500. Potrivit lui Patrick Suter, PC-urile industriale ultracompacte au fost alese pentru acest lucru în primul rând datorită puterii de calcul perfect scalabile, designului compact și numeroaselor interfețe de comunicare: câte un C6030 pentru FOURCUT și WIRO 500, precum și câte un C6015 pentru un modul de transfer opțional și comunicația OPC UA cu sistemul clientului de nivel superior.
Patrick Suter explică experiența sa cu abilitățile de comunicație în contextul controlului bazat pe PC: „Cu libertatea sa de topologie, EtherCAT ne permite să creăm o arhitectură de fieldbus simplă, care este perfect adaptată la mașini. Pentru a simplifica cablarea, peste 98% din semnale sunt înregistrate direct pe mașină cu ajutorul modulelor EtherCAT Box din seria EP: 62 în FOURCUT și 52 în WIRO 500. Acest lucru explică de ce avem absolut nevoie de un fieldbus atât de performant și robust. Datorită utilizării pe scară largă a EtherCAT, putem, de asemenea, să integrăm direct în rețea numeroase componente terțe, cum ar fi codificatoarele compatibile EtherCAT. Iar protocolul EAP s-a dovedit a fi, de asemenea, o soluție rapidă, simplă și fiabilă pentru comunicația de la control la control.”
Patrick Suter descrie un alt aspect al comunicației: „Colectarea complexă și fiabilă a datelor constituie baza pentru o mentenanță predictivă reală. Putem localiza și remedia rapid defecțiunile și putem evalua datele, de exemplu, pentru a evalua influența diferitelor defecțiuni asupra duratei de oprire a mașinilor. Acest lucru oferă un mare potențial pentru optimizarea proceselor.” Funcțiile de siguranță necesare sunt, de asemenea, integrate în sistem prin Safety over EtherCAT, EL6910 TwinSAFE Logic și alte terminale TwinSAFE sau module box, precum și prin cardurile opționale de acționare AX5805 TwinSAFE: SOS, SS1, SS2 și SLS.
TwinCAT ca soluție software universală
La fel ca și PC-urile industriale, software-ul Beckhoff TwinCAT constituie, de asemenea, inima sistemului de automatizare. Acest lucru este confirmat de Patrick Suter: „Toate secvențele mașinii sunt programate cu TwinCAT 3 PLC/NC PTP, iar blocurile funcționale de mișcare ne oferă un număr aproape infinit de opțiuni foarte simple pentru proiectarea mișcărilor pentru funcția corespunzătoare. Exemplele principale în acest sens sunt combinația master-slave, suprascrierea, angrenajul electronic, precum și MC_TorqueControl pentru a comuta o axă ghidată NC în modul CST (controlul cuplului) și MC_MoveSuperImposed pentru mișcări suprapuse relative. Suntem foarte impresionați de ușurința cu care axele NC pot fi integrate în PLC.” HMI TwinCAT 3 asigură operarea convenabilă a sistemului.
În plus față de performanța tehnică a controlului bazat pe PC, Nicola Ritzmann consideră că și alte aspecte sunt importante: „Tehnologia de control și acționare de la Beckhoff oferă o calitate ridicată. Acest lucru înseamnă că ne confruntăm foarte rar cu opriri ale sistemului. Și chiar dacă sistemul nostru se oprește, putem conta pe un ajutor extrem de rapid și competent din partea Beckhoff Elveția și, de asemenea, de la sediul lor din Verl – nu numai pentru a asigura funcționarea fără probleme a sistemului, ci și în timpul fazei de inginerie a proiectului.”
Având în vedere că Durrer a fost recent numit furnizor de soluții Beckhoff pentru a sprijini alți utilizatori de sisteme de control bazate pe PC cu expertiza sa cuprinzătoare, este o dovadă că acest sprijin nu este necesar foarte des.