Modernizacja prasy do form plastikowych

Schneider Electric Polska w ramach zwiększania udziału w rynku automatyki przemysłowej bardzo intensywnie wspiera swoich partnerów techniczno-handlowych. Regularnie organizowane szkolenia i warsztaty podnoszą wiedzę pracowników tych firm w zakresie najnowszych rozwiązań i produktów oferowanych przez francuski koncern. W wyniku takiej współpracy realizowanych jest wiele projektów, w wyniku których powstają nowe maszyny i urządzenia oraz modernizuje się już istniejące urządzenia. Przykład tego ostatniego opisano w artykule.

BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA MASZYNY PRZED MODERNIZACJĄ

Maszyna została zbudowana wiele lat temu, zgodnie z obowiązującymi wówczas wymaganiami i przepisami oraz z wykorzystaniem dostępnych rozwiązań (fot.1). Urządzenie składa się z trzech zasadniczych części: podajnika folii, systemu nagrzewania oraz prasy z układem odbiorczym. Przed modernizacją bęben z folią umieszczany był na stojaku, a następnie za pomocą specjalnego podajnika mechanicznego podawany był w sposób cykliczny do nagrzewnicy.

Fot. 1. Wygląd prasy do form przed modernizacją

Fot. 2. Mechaniczny podajnik folii

Fot. 3. Nagrzewnica folii

Konstrukcję podajnika przedstawiono na fotografii 2. Takie rozwiązanie podawania folii było efektywne wiele lat temu, ale obecnie stało się niedokładne oraz trudne i kosztowne w konserwacji. Odwinięta z bębna folia była nagrzewana przez kilkanaście grzałek (fot. 3), których temperaturę kontrolował regulator analogowy. Nastawy regulatora oraz wszystkich innych parametrów były zadawane przez operatora za pomocą stojącego przy maszynie pulpitu sterowniczego (fot. 4).

Odpowiednio nagrzana folia przesuwana była pod prasę. System próżniowy "przysysał" ją do formy (pompa próżniowa znajduje się pod maszyną), a następnie stempel dociskał materiał i powstawał gotowy produkt. Ostatnim elementem wykonawczym był bęben do nawijania odpadów, które pozostają po wytłoczeniu produktu. Folia odpadowa trafia do ponownej przeróbki.

MASZYNA PO MODERNIZACJI

Dostosowując omawianą prasę do obecnych wymagań technicznych i technologicznych, a także norm bezpieczeństwa, firma wykonująca modernizację zdecydowała się na zastosowanie sterownika Modicon M340. Został on wyposażony w karty wejść i wyjść dwustanowych, moduły wejść analogowych do pomiaru temperatury oraz specjalny moduł licznika szybkiego do podłączenia enkodera inkrementalnego (fot. 5).

Fot. 4. "Stary" pulpit sterowniczy

Fot. 5. Nowe serce maszyny - sterownik Modicon M340

Fot. 6. Układ pomiarowy przesuwu folii oraz system grzałek

Łącznie w sterowniku użyto 16 wejść cyfrowych, 48 wyjść przekaźnikowych, 16 wejść analogowych oraz dwukanałowy moduł licznikowy 40kHz. Zastosowanie sterownika PLC z protokołem CANopen pozwoliło wykorzystać przemiennik częstotliwości do napędu podajnika folii. Przestarzały mechanizm zastąpiono silnikiem elektrycznym. Pomiar długości folii podawanej do nagrzewania realizowany jest przez enkoder, z którego sygnał trafia do sterownika.

Specjalny algorytm realizowany przez PLC M340 oraz zaawansowane bloki funkcyjne Morion Function Block (MFB) umożliwiają precyzyjne ustawienie materiału w strefie grzania (fot. 6). Podawanie to odbywa się również z odpowiednią prędkością, co pozwala na zwiększenie wydajności maszyny. Za regulację prędkości podawania folii odpowiada przemiennik Altivar 71 o mocy 3kW (ATV71HU30N4) (fot. 7), który jest połączony ze sterownikiem poprzez sieć CANopen.

Nagrzewanie folii do zadanej temperatury i w odpowiednim czasie wykonywane jest przez zespół 13 sekcji grzałek o mocach od 1500 do 2500W (fot. 6). Wielopunktowy pomiar temperatury w strefie grzania w połączeniu z precyzyjnymi regulatorami PID zastosowanymi w sterowniku M340 pozwalają na bardzo szybkie i równomierne nagrzanie przetwarzanej folii. Po nagrzaniu folia jest przesuwana pod prasę. Sterownik M340 załącza wówczas system próżniowego docisku foli, po czym uruchamiany jest stempel tłoczący.

Na końcu linii znajduje się bęben, na który nawijane są pozostałości folii po wytłoczeniu. Bęben napędzany jest poprzez przemiennik jednofazowy Altivar12 (ATV12H075M2). Oprócz opisanych modyfikacji elementów wykonawczych, wykonano również dodatkowe zabezpieczenia maszyny, dzięki którym zwiększyło się bezpieczeństwo obsługi urządzenia. Strefy grzania, przesuwu folii i wytłaczania zostały odgrodzone osłoną stałą.

Fot. 7. Napędy Altivar71 i Altivar12

Fot. 8. Nowy pulpit operatorski

Fot. 9. Główna szafa sterownicza

Otwarcie tej osłony kontrolowane jest przez kodowany czujnik bezpieczeństwa serii Preventa (serii XCSDMP). Sygnał z tego czujnika natychmiast zatrzymuje pracę maszyny. Wszystkie parametry pracy maszyny, nastawy regulatorów, alarmy, wykresy temperatur są dostępne dla operatora na ekranie panelu graficznego operatorskiego serii Magelis (XBTGT2110), który znajduje się przy maszynie na nowym pulpicie operatorskim (fot. 8). Główna szafa sterownicza (fot. 9) została umieszczona kilka metrów od maszyny. Jest to dwudrzwiowa szafa Sarel serii 18500, w której umieszczono wszystkie urządzenia sterujące oraz osprzęt elektryczny.

PODSUMOWANIE

Wykonanie modyfikacji prasy do form plastikowych usprawniło w znacznym stopniu jej działanie. Nowe urządzenia wykonawcze są mniej zawodne i jednocześnie bardziej dokładne. Użytkownik zyskał możliwość ustawiania wszystkich parametrów produkcyjnych w prosty sposób. Dzięki zastosowaniu panelu Magelis operatorzy mają możliwość zapamiętania nastaw maszyny w formie receptur, które są przechowywane w pamięci urządzenia. Zwiększono również bezpieczeństwo osób obsługujących maszynę przez zastosowanie urządzeń bezpieczeństwa.

Schneider Electric
www.schneider-electric.pl