Zsynchronizowany układ sterowania złożoną linią transportową
| TechnikaCzy masz długą, skomplikowaną linię transportową składającą się z wielu oddzielnych segmentów pracujących z różnymi prędkościami i napędzanych niezależnymi silnikami? A może chcesz stworzyć dużą linię produkcyjną z posiadanych maszyn? W artykule opisujemy przykładowe rozwiązania, które ułatwiają sterowanie takimi układami.
Firma Automatech zaprojektowała układy sterowania dla dwóch złożonych zespołów taśmociągów zastosowanych w przemyśle spożywczym. Pierwszy zespół transportuje blok sera do urządzenia kontrolującego obecność ciał obcych w produkcie, odbiera i przenosi go do urządzeń ważących i kontrolujących wygląd, przesuwa do krajalnicy, następnie do maszyny pakującej, a na koniec jeszcze raz na drugą wagę. Po drodze produkt przechodzi przez kilka sekcji transportera, na których realizowana jest obróbka i procesy kontrolne. Podczas transportu kilkakrotnie zmieniany jest kierunek ruchu, co wymaga 8 falowników do sterowania niezależnymi napędami.
Istotne jest dobranie odpowiedniej prędkości taśmociągu i jej synchronizacja z innymi fragmentami linii. Druga maszyna realizuje podobne zadania, lecz jej stopień komplikacji jest znacznie większy. W tym przypadku konieczne było wykorzystanie aż 20 falowników.
ZAŁOŻENIA PROJEKTU
Głównym celem wdrożenia było takie zsynchronizowanie sterowania transporterami z automatyką maszyn, aby zmiana wydajności jednej z maszyn miała wpływ na prędkość pozostałych. Konieczne było też stworzenie interfejsu, za pomocą którego operator w sposób intuicyjny mógłby zarządzać prędkością i innymi parametrami linii.
Do realizacji tych zadań wykorzystano komponenty firmy Panasonic. Sterowanie silnikami zrealizowano w oparciu o falowniki VF-CE połączone w sieć za pomocą modułów komunikacyjnych RS232C/RS485. Z wykorzystaniem dotykowego panelu operatorskiego możliwe jest regulowanie prędkości poszczególnych silników lub całych ich grup. Prędkość konkretnego zespołu silników lub całej linii można zmieniać o jednakową wartość procentową.
W przypadku konwencjonalnych rozwiązań każdy falownik musiałby być programowany ręcznie lub oddzielnie podłączony do sterownika za pomocą wyjść analogowych. Taka struktura wymagałaby bardzo dużej liczby wyjść lub modułów komunikacyjnych w sterowniku przy większej liczbie falowników. Użyte przemienniki częstotliwości udostępniają opcję sterowania za pomocą zmian częstotliwości sygnału wyjściowego sterownika, co eliminuje konieczność użycia podatnego na zaburzenia elektromagnetyczne wyjścia analogowego.
Powyższy sposób jest zalecany dla małej liczby falowników, gdyż przy ich większej liczbie niezbędne staje się wykorzystanie sieci opartej na modułach RS lub ProfiBus (wdrożenie tej drugiej jest znacznie droższe). Połączenie w sieć umożliwia sterowanie dużą grupą konwerterów częstotliwości z wykorzystaniem pojedynczego portu RS232C/ RS485 w sterowniku.
Podczas wdrożeń przydatna jest opcja diagnostyki udostępniana przez moduły komunikacyjne, gdyż dzięki niej można obserwować aktywność sygnałów wejściowych i wyjściowych falownika. Ułatwia to ewentualne szybsze zdiagnozowanie błędu w układzie sterowania.
SYSTEM STEROWANIA Z 8 FALOWNIKAMI
Pierwsza omawiana aplikacja została zrealizowana na ośmiu falownikach VF-CE o mocy 0,2kW każdy, które wykorzystywane były do regulacji prędkości kolejnych sekcji linii transportowej. Transport wymagał przechodzenia produktu przez kolejne procesy, zmiany kierunku poruszania się, przechodzenia z jednego taśmociągu na drugi oraz innych operacji. Dzięki zastosowaniu wyżej wymienianego rozwiązania, kolejne sekcje taśmociągu można było zsynchronizować z pozostałymi urządzeniami linii i regulować prędkość całego zespołu bez konieczności programowania każdego falownika oddzielnie.
Operację tę nadzoruje sterownik FP-X z jednym modułem RS232C/RS485. Wartości wejściowe (start, stop, prędkość linii) są zadawane przez sam sterownik na podstawie sygnałów z czujników lub mogą być ustalane przez operatora za pomocą dotykowego panelu operatorskiego GT01. Linia transportowa została wyposażona w układ bezpieczeństwa bazujący na aparaturze firmy Pilz, zgodny z wymogami normy CE. Do sterowania transporterami zastosowano fotowyłączniki triangulacyjne firmy SunX.
SYSTEM STEROWANIA Z 20 FALOWNIKAMI
Drugi zespół taśmociągów obejmował 20 falowników połączonych w sieć i zasilających kolejne silniki linii transportowej. Został opracowany również dla firmy z branży mleczarskiej. Układ sterowania wyposażono w sterownik FP-X, który wraz z rozszerzeniami obejmuje 80 wejść i 70 wyjść przekaźnikowych (co ciekawe, wykorzystano w ten sposób zaledwie 20% maksymalnej liczby wejść/ wyjść). Gdyby jednak podłączyć falowniki do sterownika bez użycia portu RS232C/RS485, należałoby dodać jeszcze kilka modułów rozszerzeń.
W takiej sytuacji niezbędnych byłoby co najmniej 20 dodatkowych wyjść sterownika. Alternatywą byłoby użycie znacznie droższej sieci ProfiBus. Do sterowania wykorzystano panel operatorski GT32, umożliwiający łatwą obsługę całej linii produkcyjną i zadawanie parametrów w sposób intuicyjny.
W przypadku obu aplikacji szafy sterownicze z układem automatyki zostały zaprojektowane i zmontowane w siedzibie firmy Automatech. Na miejsce dostarczono gotowy do podłączenia produkt. Najważniejsze zalety przedstawionego rozwiązania to połączenie oddzielnych maszyn w jedną dużą linię produkcyjną, zsynchronizowanie ich i umożliwienie sterowania całym zespołem za pomocą jednego dotykowego panelu operatorskiego.
Wykorzystanie sieci komunikacyjnej opartej na modułach RS232C/RS485 łączących wszystkie falowniki ze sterownikiem znacznie obniżyło koszty rozwiązania i zmniejszyło jego komplikację.
mgr inż. Paweł Auguściuk
Automatech
