Aggiornamento dell'automazione della macchina da taglio: il ruolo chiave del controllo PLC e dell'impostazione dei parametri

Nel contesto della produzione moderna, volta a garantire elevata efficienza, elevata qualità e flessibilità, l'aggiornamento dell'automazione delle tradizionali macchine da taglio è diventato l'unico modo per le aziende di migliorare la propria competitività. In questo processo di trasformazione, i controllori logici programmabili (PLC) svolgono un ruolo chiave insostituibile nelle loro funzioni di controllo fondamentali e nella raffinata impostazione dei parametri, fungendo da "cervello" dell'intero sistema. Insieme, trasformano un semplice dispositivo meccanico in un impianto di produzione intelligente, preciso, stabile e ad alte prestazioni.

1. Limitazioni e requisiti di aggiornamento delle tradizionali macchine da taglio

Le macchine da taglio tradizionali, come quelle con azionamenti meccanici, controllo a relè o semplici microcontrollori, sono comunemente associate ai seguenti problemi:

• Bassa efficienza: la velocità di modifica degli ordini è lenta e la regolazione si basa sull'esperienza del master, il che è dispendioso in termini di tempo e denaro.

• Scarsa precisione: il controllo della tensione è instabile, il che è soggetto a problemi quali sbandamento, grinze e rottura del materiale, e la resa è bassa.

• Flessibilità insufficiente: difficoltà di adattamento a materiali diversi, larghezze e diametri di bobine diversi.

• Basso livello di informatizzazione: mancanza di registrazione dei dati di produzione, diagnosi dei guasti e funzioni di monitoraggio remoto.

• Manutenzione difficile: la linea di relè è complessa e richiede una risoluzione dei problemi.

L'obiettivo principale degli aggiornamenti dell'automazione è risolvere questi problemi tramite trasmissioni elettriche e controllo computerizzato, e i PLC sono la pietra angolare per raggiungere questo obiettivo.

2. Il ruolo fondamentale del PLC nell'aggiornamento dell'automazione della macchina da taglio

Il PLC non è più solo un semplice controllore logico che sostituisce i relè, ma si è evoluto in una piattaforma completa che integra controllo logico, controllo del movimento e controllo dei processi.

1. Centro di comando e coordinamento centrale

Il PLC è il cuore dell'intero sistema di controllo della macchina da taglio. Riceve istruzioni e segnali dall'interfaccia uomo-macchina (HMI) e da vari sensori (come il correttore EPC, il sensore di tensione, l'encoder), e invia comandi di controllo agli attuatori (come servomotori/motori a frequenza variabile, componenti pneumatici, elettrovalvole) attraverso il funzionamento logico e l'elaborazione di programmi interni, e coordina il lavoro ordinato e sincrono di varie unità come lo svolgimento, la trazione, il taglio e l'avvolgimento.

2. Controllo della tensione ad alta precisione

Il controllo della tensione è l'anima della taglierina e ne influenza direttamente la qualità. Integrando algoritmi di controllo PID avanzati, il PLC elabora il segnale di feedback del sensore di tensione in tempo reale, regola dinamicamente la coppia o la velocità dei servomotori di svolgimento e riavvolgimento e realizza un controllo costante della tensione o della tensione conica. Questo è essenziale per la gestione di film estremamente sottili, fibre estensibili o carte pesanti, evitando efficacemente la trazione, il cedimento e la formazione di pieghe del materiale.

3. Controllo preciso del movimento sincrono

Le moderne macchine da taglio impiegano spesso sistemi multi-servo. Il PLC controlla più servoazionamenti tramite bus ad alta velocità (ad esempio EtherCAT, Profinet) per ottenere una precisa sincronizzazione elettronica delle camme tra gli assi. Ad esempio, l'albero di avvolgimento deve regolare automaticamente la velocità all'aumentare del diametro del rotolo per mantenere costante la velocità lineare, mentre l'albero di taglio deve essere rigorosamente sincronizzato con la velocità di avanzamento del materiale per garantire un taglio netto. Tutto questo viene calcolato ed eseguito con precisione dal blocco funzione di controllo del movimento all'interno del PLC.

4. Gestione automatica delle modifiche degli ordini e delle ricette

Questa è la chiave per migliorare l'efficienza. Gli operatori possono preimpostare "Ricette" per diversi prodotti sull'HMI, tra cui:

◦ Larghezza di taglio

◦ Lunghezza/quantità di taglio

◦ Punto di regolazione della tensione

◦ Ritrarre la conicità

◦ Parametri di velocità

Quando si modificano gli ordini, basta richiamare la ricetta corrispondente con un clic e il PLC azionerà automaticamente il servomotore per spostare il portautensili alla larghezza specificata e imposterà tutti i parametri operativi, riducendo notevolmente i tempi di regolazione e la dipendenza dalle competenze dell'operatore e realizzando la flessibilità della produzione.

5. Controlli di sicurezza integrati

Il PLC può integrare moduli di sicurezza (o collegare relè di sicurezza tramite bus di sicurezza) per elaborare segnali provenienti da apparecchiature di sicurezza quali pulsanti di arresto di emergenza, barriere fotoelettriche di sicurezza e sensori di area, e realizzare funzioni di arresto sicuro che soddisfano i livelli di sicurezza (come SIL2/PLd) per garantire la sicurezza del personale e delle apparecchiature.

6. Raccolta dati e reti di comunicazione

In quanto nodo informativo, il PLC può raccogliere e registrare lo stato operativo dell'apparecchiatura, l'output, gli allarmi di guasto e altri dati in tempo reale e caricare questi dati sul sistema SCADA o MES (sistema di esecuzione della produzione) tramite Ethernet industriale per realizzare la visualizzazione dei dati a livello di fabbrica e la gestione della produzione, gettando le basi per le fabbriche digitali.

3. Impostazione dei parametri: trasformare le funzioni PLC in un ponte per la produttività effettiva

Indipendentemente dalla potenza del PLC, è necessario che i parametri corretti siano impostati correttamente. L'impostazione dei parametri è il processo di "traduzione" dei requisiti di processo in comandi eseguibili dalla macchina, e il grado di perfezionamento determina direttamente l'effetto finale sulla produzione.

Le categorie di parametri chiave includono:

• Parametri meccanici: come rapporto di trasmissione, diametro del rullo, numero di linee dell'encoder, ecc., sono la base per il PLC per eseguire calcoli precisi di posizione e velocità.

• Parametri di tensione:

◦ Punto di regolazione della tensione iniziale: impostato in base alle diverse proprietà del materiale (ad esempio, PP, PET, foglio di alluminio).

◦ Parametri PID (scala, integrale, differenziazione): la regolazione di questi tre parametri determina direttamente la velocità di risposta, la stabilità e la capacità anti-interferenza del controllo di tensione. Il tecnico addetto alla messa in servizio deve apportare regolazioni di precisione in base alle condizioni del sito.

◦ Coefficiente di conicità: controlla la curva della tensione decrescente con l'aumento del diametro della bobina durante l'avvolgimento, per evitare che il nucleo venga schiacciato o che il materiale esterno scivoli.

• Parametri di velocità: tra cui tempo di accelerazione e decelerazione (curva a S), velocità massima di corsa, ecc., un'accelerazione e una decelerazione fluide contribuiscono a ridurre l'impatto sul materiale e a garantire un avvio e un arresto fluidi.

• Parametri di correzione della guida (EPC): controllano la sensibilità e la velocità di risposta del sensore di guida e dell'attuatore per garantire che il bordo o la linea centrale del materiale siano sempre allineati.

• Parametri degli assi: per il taglio circolare con lama, è necessario impostare la quantità di sovrapposizione della lama, la profondità di taglio, ecc.; per il taglio e la fessura con lama, è necessario calcolare con precisione la sincronizzazione di fase tra la lama volante e la lama inferiore.

Il valore dell'impostazione dei parametri: un'eccellente impostazione dei parametri può dare pieno sfogo alle prestazioni hardware dell'apparecchiatura, trovare il miglior equilibrio tra velocità, precisione e stabilità ed è il "segreto" per ottenere una produzione efficiente e di alta qualità.

4. Riepilogo

L'aggiornamento dell'automazione della macchina da taglio la trasforma sostanzialmente da un dispositivo "azionato meccanicamente" a un dispositivo intelligente "definito dal software". In questa transizione:

• Il PLC fornisce la base hardware e la piattaforma di capacità per un controllo complesso, un movimento ad alta precisione e un processo decisionale intelligente.

• L'impostazione dei parametri è "l'anima" e la "conoscenza" iniettate nella piattaforma, che trasporta il processo di produzione specifico e l'esperienza operativa.

I due aspetti si completano a vicenda e sono indispensabili. Solo investendo in un sistema PLC potente e aperto, integrato da un'ottimizzazione dei parametri e da una ricerca di processo approfondite e meticolose, le aziende possono sfruttare appieno il potenziale della macchina da taglio e, in ultima analisi, ottenere significativi ritorni in termini di qualità, efficienza e controllo dei costi, conquistando vantaggi di mercato.