Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 12/2016 vyšlo tiskem
7. 12. 2016. V elektronické verzi na webu od 6. 1. 2017. 

Téma: Měření, měřicí přístroje a měřicí technika; Zkušebnictví a diagnostika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu (2. část – dokončení)

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

Jednoduché vykonávání složitých pohybů

číslo 8-9/2004

Mezinárodní strojírenský veletrh

Jednoduché vykonávání složitých pohybů
Automatizace balicího stroje pomocí Drive-Based-Automation

Dipl.-Ing. Frank Jochim,
management výrobků, Lenze AG, Hameln,
Dipl.-Ing. Hans-Gerhard Müller,
vedoucí konstrukce, Gevas Verpackungsmaschinen GmbH, Halle/Westfalen,
Dipl.-Ing. Matthias Pauli,
vývoj automatizace, Lenze AG, Hameln

Moderní balicí stroje musejí být flexibilní a mají zvládnout zadanou činnost v krátkých výrobních cyklech. Aby byl celkový proces optimální, je nezbytné přesně koordinovat pohyby různých nástrojů. Flexibility je v současné době dosahováno s využitím standardizovaných modulů, které lze podle přání zákazníka individuálně kombinovat. Vlivem flexibilní koncepce strojů se koncový zákazník stále více dostává do pozice, v níž může sám stanovovat komplikované pohyby a předávat je do řízení stroje. Důvodem mohou být např. malé výrobní dávky a časté změny výrobků. Lenze splnil tyto požadavky trhu a vyvinul systém pohonu s integrovaným řízením pohybů a s řízením PLC v jednotce pohonu.

Obr. 1

Moduly v modulárním stroji

Balicí stroj Starfill Ultra firmy Gevas Verpackungsmaschinen GmbH z Halle je sestaven ze standardizovaných modulů. Z nich je možné pro každého koncového zákazníka individuálně sestavit stroj, podobně jako ze stavebnice. Moduly stroje byly vyvinuty, vyrobeny a testovány jako samostatné jednotky. Tento princip snižuje nejen výrobní náklady, ale také náklady na uvedení stroje do provozu. Na obr. 1 je ukázán systém a jednotlivé moduly stroje.

Koncepce decentralizované automatizace

Modul stroje může obsahovat nástroj nebo několik nástrojů, které jsou poháněny motory. Každý nástroj vykonává určité vlastní pohyby, které je nutné synchronizovat s pohyby jiných nástrojů. Dále je třeba přiřadit funkce periferních zařízení a funkce pro hlídání činnosti. Modul stroje musí mít schopnost „bezešvého„ integrování do stroje, ale musí být také schopen pracovat samostatně.

Pro splnění potřebných požadavků je vhodné využít automatizování s řízením pohybů a s integrovanou řídicí jednotkou. Lenze pro tyto účely vyvinul servoregulátor 9300 Servo PLC s integrovaným řízením pohybů a jednotkou PLC zabudovanou přímo v pohonu. Nástroje jsou synchronizovány po integrované datové sběrnici CANbus.

Obr. 2

Řízení pohybů pomocí automatizačních funkcí

Krátké doby pro uvedení do provozu jsou v současné době stejně důležité jako nízké náklady na pořízení součástí systému. Aby bylo možné dosáhnout krátké doby vývoje a uvádění do provozu při řízení pohybů, poskytují výrobci tzv. templates čili předlohy. Na obr. 2 je struktura Lenze Servo-PLC. V úseku PLC-Logic uživatel programuje specifické funkce stroje, přičemž používá známé jazyky uvedené v normě IEC 61131-3. Má k dispozici obsáhlé knihovny předem definovaných funkcí (např. funkce vačky). Pomocí User-Interface uživatel řídí funkce předloh (templates) Předloha již obsahuje všechny pohybové funkce pro řízení osy nástroje, od ručního posuvu, přes najetí na referenční bod až po výrobní funkce. Předlohu doplňují další funkce, jako je nastavení offsetu, roztahování a stlačování.

Drive Interface tvoří rozhraní k příslušnému pohonnému systému Lenze. Všechna potřebná propojení mezi předlohou a mezi projektem již existují. Předloha není vázána na přístrojové vybavení servomechanismu. Jestliže jsou na přesnost a dynamiku kladeny menší požadavky, mohou zde být použity také jiné pohonné systémy.

Rychlé a jednoduché uvedení předlohy do provozu je podporováno integrovaným prostředím. Funkce se parametrizují nebo jejich vykonávání (např. posouvání s využitím tlačítek po jednotlivých taktech nebo pomocí ručního kolečka) se řídí přímo z uživatelské obrazovky (obr. 3). Zobrazení on-line polohy nástroje, poloha hlavní hřídele a integrované diagnostické dialogy v otevřeném textu podporují uvedení do provozu či pomáhají při analýze příčin poruch.

Obr. 3

Výsledné funkce předlohy jsou uspořádány do menších, přehledných funkcí a jsou řízeny přes jednoduchá globální rozhraní (User Interface) a s respektováním stanovených parametrů (obr. 4). Vyhodnocením stavových výstupů je možné kontrolovat stav určité funkce.

Průběhy pohybů

Pro popsání průběhu pohybů a řízení je v současné době používán výkonný software. Pro řešení těchto úloh nabízí Lenze program Global Drive CamDesigner (obr. 5). S jeho pomocí je možné průběhy pohybů pro všechny pohony zpracovat současně. Zatímco v popředí je zpracováván pohyb jednoho nástroje, v pozadí lze zobrazit barevně odlišené průběhy pohybů závislých nástrojů. V jednom z dalších oken je možné vytvářet vačkové řízení periferních zařízení (ventily, svářečka atd.), která jsou tomuto nástroji přiřazena. Dynamizovatelné spínací body tím získávají přímou vazbu na polohu nástroje nebo na vodicí úhel. Tento nástroj je řešen tak, aby i obsluha stroje mohla zadávat profily pohybů a vaček nebo je optimalizovat. Přitom je uživatel veden všemi úkony potřebnými pro vytvoření kompletní datové sady.

Obr. 4

Uživatel tak má přehled o modulu stroje s ohledem na výrobek, jenž je v procesu právě zpracováván. Jestliže má být na stejném stroji vyráběn jiný produkt, je často třeba změnit pouze pohyby nástrojů a jinak řídit ventily. Ke splnění uvedené úlohy uživatel vytvoří další datovou sadu. Kliknutím myší jsou vyvolány všechny relevantní údaje pro výrobu určitého produktu, poté mohou být využívány. Dalším kliknutím myší se zvolí nástroj, pro který mají být zadávány profily pohybů nebo vaček.

Při vytváření nebo optimalizaci profilu pohybu je nutné přímo zadávat pouze skutečně relevantní polohy. CamDesigner automaticky vytvoří jejich propojení, optimalizované s ohledem na rychlost, zrychlení a rázy za použití VDI 2143. Takto sestavené datové sady výrobku je možné opět kliknutím myší přenést po řídicí datové sběrnici do nadřazeného řízení.

V zásadě může být profil pohybu sestaven z libovolného množství dílčích pohybů. Na přání jsou tyto kliknutím myší automaticky seskupeny do jednoho průběhu pohybu (obr. 6). Uvedený postup podstatně zjednodušuje vytváření a optimalizaci procesu zpracování. Je tomu tak proto, že uživatel se musí cíleně věnovat pouze zmíněným dílčím pohybům.

Řízení poruchových stavů

Na případné předpokládané poruchy vznikající při výrobě je třeba brát zřetel již v návrhu stroje. Jak různé mohou být jejich příčiny, tak různé jsou reakce vedoucí k jejich odstranění. Jestliže se např. nahromadí materiál ve stroji nebo jsou nekontrolovaně otevřena dvířka, je předáno chybové hlášení (virtuální) nadřízenému řídicímu (master) PC, které stroj ihned zastaví. Přitom zůstane zachováno propojení ze vzájemného přiřazení nástrojů, protože všechny pohyby jsou zastaveny podle jejich profilu pohybu. Stroj může být uveden do servisní polohy ručně nebo polohovacím příkazem přes virtuální master, popř. může být odstraněn překážející materiál, a stroj je následně znovu spuštěn.

Obr. 5 Obr. 6

Výhled

Regulátory pohonu s funkčními možnostmi PLC mohou v současné době přebírat kromě úkolů při řízení pohybů také úlohy řízení zařízení. Tak lze uspořit finanční prostředky, tj. jejich nevynaložením na nákup dodatečné jednotky PLC. Možnost volného programování podle mezinárodní normy IEC 61131-3 s doplňujícími knihovnami s příklady řízení pohybů a řízení minimalizují náklady na vývoj zařízení.

Lenze s. r. o.
Central Trade Park D1
396 01 Humpolec
tel.: 367 507 111
fax: 367 507 399
e-mail: lenze@lenze.cz
http://www.lenze.com