Modulárne výrobné linky na uteráky vyžadujú flexibilnú a kompaktnú technológiu riadenia pohybu

Spoločnosť Texpa Maschinenbau GmbH and Co. KG v Saal an der Saale v Nemecku sa špecializuje na transferové šijacie linky na bytový textil a na pletacie stroje. Aby sa tieto stroje čo najlepšie prispôsobili požiadavkám zákazníka, dosiahla ich modularita maximálnu možnú úroveň. Nový výrobný systém spoločnosti Texpa na froté uteráky stavia na otvorenosti, flexibilite a kompaktnosti vyhotovenia riadiacej a pohonnej technológie na báze PC a EtherCAT od Beckhoff.
Modulárne výrobné linky na uteráky vyžadujú flexibilnú a kompaktnú technológiu riadenia pohybu

Bytový textil zahŕňa výrobky ako posteľné obliečky, obliečky na vankúše, závesy a uteráky, ktoré sa vyrábajú v širokej škále modulárnych strojov. Heiko Hillenbrand, manažér oddelenia elektroniky v spoločnosti Texpa, vysvetľuje: „Naša rozsiahla odbornosť v oblasti procesov, konzistentná modularita zariadenia, vlastná výroba až po vysoko komplexné komponenty, ako sú šijacie nástroje, nám umožňujú dodávať stroje s mimoriadne krátkymi dodacími lehotami. Čas od prijatia objednávky po dodávku môže byť kratší ako tri mesiace.“ Všetky stroje navrhnuté spoločnosťou sa vyznačujú maximálnou flexibilitou, pokiaľ ide o veľkosť produktu a rýchle prepínanie nastavení.

Ovládanie pomocou PC umožňuje flexibilnú konfiguráciu systému

Jedným z ukážkových príkladov, ktoré uvádza H. Hillenbrand, je nová prenosová šijacia linka na uteráky z froté tkaniny s ešte jednoduchšími možnosťami prechodu na nastavenie s možnosťou pre používateľa vyberať z rôznych vyrovnávacích systémov stlačením jediného tlačidla. Zákazník môže nakonfigurovať svoj stroj napríklad z modulárneho súboru nástrojov na základe individuálnych požiadaviek týkajúcich sa napríklad veľkosti švov alebo vhodného automatu na štítky. V tejto súvislosti H. Hillenbrand vysvetľuje dôležitosť riadenia na báze PC takto: „Technológia riadenia pohybu na báze PC a EtherCAT od Beckhoff nám poskytla možnosť uspokojiť celý rad požiadaviek zákazníkov v krátkom čase, pretože je to jediná technológia, ktorá poskytuje potrebnú flexibilitu. Pri konvenčných hardvérových PLC a zodpovedajúcich programových moduloch by sa to nedalo dosiahnuť finančne uskutočniteľným spôsobom. Na druhej strane so softvérom TwinCAT musíme iba povoliť príslušný modul v riadiacom programe.“

Transferová šijacia linka dlhá približne 12 m a široká 7 m môže vyrábať uteráky s veľkosťou od 30 x 30 cm až po uteráky do sauny veľké 2 x 2 m, pričom vstupný materiál sa odvíja z veľkých kotúčov z kontinuálneho textilného materiálu. Stroj využíva vstup obsluhy prostredníctvom vizualizačného systému na automatické nastavenie. Maximálna rýchlosť výstupu pri najmenšej veľkosti je pôsobivých 1 800 uterákov za hodinu.

Na začiatku procesu sa kontinuálna froté látka privádza do vyrovnávacej a rezacej stanice. Toto zariadenie zaisťuje, že látka sa vkladá rovno, čo je obzvlášť dôležité pri froté, aby sa zaručil bezchybný lem. Ďalej je materiál narezaný na požadovanú veľkosť a prenesený na dopravník. Potom nasledujú až štyri značkovacie stanice, na ktorých možno zošiť až osem rôznych značiek, reťazcov alebo pútok. V nasledujúcej stanici na lemovanie sa uteráky ohýbajú a prenášajú do tzv. sekačky vlákna. „Sekačka vyrezáva osnovné vlákna. Je to miesto, kde sme prvýkrát nasadili technológiu eXtreme Fast Control (XFC) a distribuované hodiny v EtherCAT, aby sme kompenzovali čas oneskorenia, ktorý nastane pri prepínaní pneumatických ventilov na obidvoch rezacích kolesách. Týmto spôsobom môžeme pri všetkých prepravných rýchlostiach dosiahnuť oveľa presnejšiu, t. j. potrebnú dĺžku vlákna,“ vysvetľuje H. Hillenbrand.

Christian Rott, technický riaditeľ spoločnosti Texpa, dodáva: „Celý systém využíva 17 V/V svorkovníc XFC EtherCAT, konkrétne EL1252 a EL2262. Využívame najmä časové značky EtherCAT, pomocou ktorých možno koordinovať signálové krivky v systéme, a to vďaka funkcii distribuovaných hodín.“

Výkonná a otvorená platforma riadenia

Hlavným dôvodom, prečo spoločnosť Texpa v roku 2005 prešla na riadenie pomocou PC, bola túžba používať jediný riadiaci hardvér na všetky úlohy stroja, nakoľko predchádzajúce hardvérové PLC už nedokázali splniť tieto požiadavky. Napríklad integráciou funkcií, ako je HMI a riadenie stroja do jedného zariadenia, už nebolo potrebné samostatné PLC.

„Prínosy z hľadiska nákladov boli obrovské,“ hovorí H. Hillenbrand. Okrem toho komunikačná štruktúra založená na EtherCAT eliminovala potrebu nákladných riadiacich komponentov priemyselnej zbernice a výrazne zjednodušila prenos dát. Od roku 2007 spoločnosť tiež preniesla riadenie pohybu, ktoré bolo predtým integrované do riadiacich jednotiek pohonov, do riadiaceho softvéru pomocou TwinCAT NC PTP. „Používanie TwinCAT NC PTP a centralizácia automatizačnej technológie výrazne skrátili čas uvedenia do prevádzky. Ak pridáte možnosti modernej modulárnej programovej štruktúry, celkový optimalizačný faktor bol dvoj- až trojnásobný,“ konštatuje H. Hillenbrand.

„Obmedzený výkon hardvérových PLC bol ďalším faktorom,“ hovorí H. Hillenbrand: „Čoraz častejšie sme narážali na hranice starého systému, čo viedlo k väčšej decentralizácii. Nakoniec sme museli nainštalovať päť alebo viac regulátorov do jedného stroja, čo vyžadovalo veľký nápor na komunikačný systém. Vďaka vynikajúcemu výkonu nám riadenie na báze PC umožnilo centralizovať a zefektívniť riadenie systému.“ H. Hillenbrand si cení otvorenosť riadenia na báze PC. Jedným z príkladov, ktoré spomína, je ľahká integrácia IO-Link do sietí EtherCAT: „IO-Link často využívame na digitálny zber predtým analógových signálov zo snímačov, čo vyžaduje oveľa menej káblovania ako predtým. Viaceré ventilové ostrovy a celková modularita systému sú ďalšie oblasti, ktoré profitujú z riadenia na báze PC. Tu s výhodou využívame hlavný svorkovnicový modul EL6224 IO-Link od spoločnosti Beckhoff, ktorý sa dá ľahko parametrizovať pomocou EtherCAT master.“

Ultrakompaktný priemyselný PC a technológia riadenia pohybu OCT znižujú priestorové požiadavky

Z dôvodu vysokej komplexnosti a rozsiahlej modularity výrobných systémov venuje spoločnosť Texpa vždy osobitnú pozornosť požadovanému priestoru rozvádzača. Našťastie, riadenie pomocou PC ponúka veľa príležitostí na minimalizovanie tohto priestoru, ako vysvetľuje H. Hillenbrand. Ako príklad uvádza nový ultrakompaktný priemyselný počítač C6030: „Model C6030 poskytuje vynikajúci výpočtový výkon v mimoriadne kompaktnom formáte. Zaberá oveľa menej miesta ako IPC C6640 a C6650, ktoré sme používali predtým. Ďalšou výhodou je skutočnosť, že sa zmestí do existujúcich priestorov, ale pritom má z hľadiska funkcionality oveľa väčšiu flexibilitu, napríklad v extrémne plochých skriniach. Napriek svojim malým rozmerom stále disponuje početnými rozhraniami pre aplikácie, ako je poskytovanie prevádzkových údajov koncovým používateľom v spojení s koncepciami Priemyslu 4.0.“

Technológia riadenia pohybu musí byť rovnako kompaktná, pretože má na starosti až 53 NC osí. Vďaka technológii One Cable Technology (OCT) vyžadujú pohony Beckhoff menej káblov, majú menej porúch a zaberajú menej miesta vzhľadom na menšie zdroje napájania. Spoločnosť Texpa ich rozmiestňuje v menších spracovateľských staniciach a na manipuláciu so štítkami. „Používame svorkovnice krokových motorov EL7041 a svorkovnice servomotorov EL7221, ktoré sú kombinované so servomotormi AM8100 OCT. Táto technológia riadenia pohonov vo vyhotovení svorkovnice ďalej znižuje nároky na priestor, minimalizuje straty energie a podporuje decentralizáciu pohonov jednoduchým umiestnením rozvádzačov,“ hovorí H. Hillenbrand.

Bezdrôtové pripojenie a chránené napájanie

Texpa naďalej ťaží z neustáleho rozširovania portfólia výrobkov Beckhoff aj v ďalších aspektoch svojich šijacích liniek. Posledným príkladom je rozvádzač CU8210-M001 so zabudovanými prvkami pre priemyselnú Wi-Fi a mobilnú komunikáciu, ako sú napríklad USB 2.0 CU8210-D00x. Vďaka „kupole“, ktorá vyhovuje štandardu IP66, môže byť USB na bezdrôtové pripojenie napájaný z ovládacej skrinky, pričom je stále bezpečne chránený. H. Hillenbrand objasňuje výhody pre používateľov: „Vždy chceme mať možnosť udržiavať naše systémy na diaľku. Spravidla to robíme cez intranet zákazníka, čo však znamená, že sme závislí od správy siete. No keď nastane neočakávaná situácia, napríklad keď sa stroj vypne, prístup nemusí byť k dispozícii, pretože sa mohla zmeniť konfigurácia siete. Vďaka novému rozvádzaču s kupolou a USB kľúčom môžeme kedykoľvek pristupovať do systému bez toho, aby sme museli prechádzať intranetom zákazníka.“

Spoločnosť Texpa bude v budúcnosti používať aj nový rad zdrojov neprerušovaného napájania (UPS) CU81xx. „Preferujeme UPS CU8110, pretože nevyžaduje údržbu. V tejto súvislosti je osobitne zaujímavé riešenie s jedným káblom UPS-OCT, ktoré využíva napájací zdroj a komunikáciu s káblom 24 V DV, čo výrazne uľahčuje zapojenie,“ dodáva H. Hillenbrand.

Zdroj: Modular towel production lines require flexible and compact control and drive technology. PC Control, Beckhoff Automation GmbH & Co. KG. [online]. Citované 23. 5. 2020. Dostupné na https://www.pc-control.net/pdf/012020/solutions/pcc_0120_texpa_e.pdf.

www.texpa.de
www.beckhoff.com