Rozwiązania automatyzacji B&R dla przemysłu pakującego

W branży konsumenckich towarów pakowanych, opakowanie produktu odgrywa kluczową rolę. Jako ogniwo pośrednie między konsumentem a produktem, opakowanie musi zapewniać doskonałą równowagę pomiędzy funkcjonalnością i formą oraz techniką i ekonomią. Aby osiągać harmonię pomiędzy wszystkimi tymi konkurującymi czynnikami, potrzebne są maszyny pakujące - niezwykle elastyczne i w pełni zautomatyzowane. Potrzebne są linie pakujące, które synergizują wszystkie korzyści wynikające z najnowocześniejszego sterowania ruchem, robotyki, bezpieczeństwa, przetwarzania obrazu i łączności informatycznej.

Jakie funkcje systemu automatyzacji są szczególnie ważne dla zapewnienia tej innowacyjności?

Poniżej przedstawiamy wybrane rozwiązania , doceniane przez automatyków i szefów utrzymania ruchu.

Napełnianie z synchronizacją na poziomie µs

Warto korzystać  z systemów, który potrafią sterować zarówno grawimetrycznym (opartym na poziomie) jak i objętościowym (opartym na przepływie) procesem napełniania z synchronizacją zaangażowanych zaworów i czujników w czasie rzeczywistym, najlepiej na poziomie µs. Maszyny, które pracują z taką dopkladnością spełniają najostrzejsze wymagania rynku.

Klejenie, znakowanie oraz wykrywanie odpadów z precyzją 1 µs

Również dla takich  zadań maszyn, jak klejenie czy znakowanie precyzja synchronizacji ma kluczowe znaczenie. Warto wiec znaleźć dostawcę, który oferuje wydajną synchronizację w czasie rzeczywistym, a pozycje  enkodera (rzeczywiste lub wirtualne) i rozproszone kanały we/wy (analogowe lub cyfrowe) synchronizowany są zapewniane z precyzją 1 µs. Eliminuje to konieczność stosowania urządzeń zewnętrznych do cyfrowego przełączania krzywek wymaganych przez wysokowydajne maszyny do pakowania dla zastosowań takich jak dozowanie kleju, znakowanie produktów i odrzucanie odpadów.

Automatyczną identyfikację jednostki klejącej

Użytkownicy końcowi wymagają maksymalnej elastyczności w produkcji, dlatego wciąż inwestują w modułowe, mechatroniczne maszyny do etykietowania. Elementy przyklejane muszą być przekazane z maszyny do maszyn bardzo szybko - to właśnie kolejny powód, dla którego należy dokładnie wybrać sieć komunikacji. I tu również deterministyczna sieć czasu rzeczywistego jest najlepszym rozwiązaniem. Warto też zwrócić uwagę czy wybrana sieć posiada standardowe funkcje automatycznego wykrywania węzłów i czy ma możliwości podłączania podczas pracy. Takie rozwiązania są bowiem niezwykle korzystane dla producentów i użytkowników maszyn, gdyż dają możliwość szybkiego i bezproblemowego wprowadzanie zmian bez zatrzymywania produkcji, a to zwiększa dostępność i całkowitą efektywność sprzętu.

Wyrównanie butelek i etykiet bez kamery

Na rynku dostawców automatyki są firmy, które opracowały wydajny algorytm przetwarzania obrazu określający ustawienie butelki bez użycia kamery. Zamiast tego, do wykrywania wytłoczeń na butelce służy standardowy czujnik. Standardowy moduł wejścia analogowego odczytuje dane analogowe w tempie próbkowania 100 µs i zapisuje dane w buforze bezpośrednio w module. Następnie algorytm analizuje buforowane dane i wylicza wymagany ruch pozycjonujący płyty obrotowej.

Cały proces ustawiania zajmuje niecałe 400 ms, włączając:

Uchwycenie wytłoczenia / obrazuTransfer danych i przetworzenie algorytmu obrazuGenerowanie profili ruchuRuch płyty obrotowejEtykietowanie

Kontrola folii

Wszystkie rodzaje materiałów do opakowań, włączając ultra-cienkie i elastyczne folie, mogą być doskonale przetwarzane. W przypadku folii automatycy zadbać muszą o konieczne naprężenie folii podczas faz przyspieszania i zwalniania w wysokowydajnych maszynach pakujących, a tu z pomocą przychodzi automatyczna regulacja kontroli prędkości oraz funkcja sterowania z wyprzedzeniem dla prędkości i przyspieszenia. Tam gdzie mamy do czynienia z folią warto sprawdzić następujące rozwiązania:

• Nawijanie/rozwijanie z kontrolą naprężenia taśmy w otwartej pętli w oparciu o moment obrotowy
• Nawijanie/rozwijanie z kontrolą naprężenia taśmy w zamkniętej pętli, z analogową informacją zwrotną ze swobodnie osadzonego wałka
• Nawijanie/rozwijanie w zamkniętej pętli z kontrolą naprężenia taśmy, z informacją zwrotną z cyfrowego enkodera
• Automatyczna zmiana rolki folii z precyzyjnym obliczeniem średnicy, bez konieczności stosowania czujnikówInteligentna, predykcyjna korekta rejestrów
• Dokładna kontrola temperatury podczas ogrzewania i chłodzenia ze zintegrowanym algorytmem automatycznego dostrajania

Oszczędzanie energii dzięki regeneracji zasilania

Maszyny muszą nieustannie przyspieszać i zwalniać ciężkie ładunki w praktycznie każdym cyklu produkcyjnym. Są na rynku dostawcy, których napędy przekształcają energię kinetyczną generowaną podczas hamowania na moc, a następnie przesyłają ją z powrotem do sieci zasilającej. Można w ten sposób zregenerować do 30% ogólnego zużycia energii - co zapewnia znaczne obniżenie kosztów. Odzyskiwanie energii nie dopuszcza do generowania ciepła przez rezystory hamujące, co sprawia, że nie trzeba montować i konserwować drogich systemów chłodzenia. Zintegrowany system odzyskiwania energii jest nie tylko wysoce wydajny, ale również przyjazny środowisku.

Efektywna integracja robotyki

Czy można łatwo zintegrować i zsynchronizować roboty z daną architekturą automatyki? Są na rynku rozwiązania, które ułatwiają cały proces. Pracujące z wysoką prędkością maszyny do pakowania mogą łatwo zsynchronizować standardowe systemy kontroli ruchu i wszystkie rodzaje kinematyki - portal, delta, SCARA, ramię przegubowe, a nawet kinematykę specjalną - w pojedynczej, kompletnej platformie sterowania.

Np. robotyka firmy B&R umożliwia przeprowadzenie prac konserwacyjnych z bezpośrednią interakcją człowiek-robot, jak np. usuwanie zatorów, bez zatrzymywania pracy. B&R oferuje też bloki funkcyjne z certyfikacją TÜV do wymaganych aplikacji bezpieczeństwa, zintegrowane poprzez otwarty i niezależny od magistrali protokół openSAFETY.

Roboty Stäubli są dostępne bezpośrednio przez technologię automatyzacji B&R. Jest to możliwe dzięki stosowanemu w napędach uniVAL produkcji Stäubli interfejsowi POWERLINK, który pozwala na transfer programów do ogólebego sterowania ruchem np. Genreric Motion Control ze sterownika i ich łatwe uruchomienie.

Powerlink

Ethernet POWERLINK to protokół komunikacyjny czasu rzeczywistego, który może być zaimplementowany na dowolnym standardowym sprzęcie oraz procesorze Ethernet. POWERLINK jest jedynym rozwiązaniem czasu rzeczywistego na bazie przemysłowego Ethernetu z mikrosekundową prędkością i precyzją, które nie wymaga obsługi poprzez dedykowane układy ASIC. Do konfiguracji sieci POWERLINK nie jest też wymagany specjalny sprzęt (np. w postaci zarządzalnych switchy), gdyż może on pracować na standardowych urządzeniach sieciowych. Ta wyjątkowo szybka sieć jest kluczowa dla wielu branż, gdzie czasy reakcji poniżej 0.5 milisekundy wymagane są nawet w podstawowych operacjach przełączania. Wykorzystując funkcje Direct Cross Traffic, Poll Response Chaining czy Multiplexing ten protokół potrafi z wyjątkową dokładnością zsynchronizować wiele osi wraz z przesyłem dużej ilości danych asynchronicznych. Światowy rekord prędkości sieci należy do Ethernet POWERLINK i polega na synchronizacji 728 osi w czasie cyklu 400 mikrosekund. Dzięki zastosowaniu mechanizmu Poll Response protokół ten jest niezwykle odporny na zakłócenia EMC, a odporność ta nie maleje wraz ze zwiększaniem liczby punktów w sieci. POWERLINK jest protokołem otwartym, zatem może go stosować każdy bez żadnych opłat licencyjnych.

www.ethernet-powerlink.org

B&R NetTime zapewnia wydajną synchronizację w czasie rzeczywistym poprzez POWERLINK. Pozycje enkodera (rzeczywiste lub wirtualne) i rozproszone kanały we/wy (analogowe lub cyfrowe) synchronizowany są z precyzją 1 µs. Wyjścia cyfrowego modułu NetTime mogą być kontrolowane przy niezwykle krótkich czasach wysokiego/niskiego sygnału z rozdzielczością 125 ns. W taki sam sposób, zbocza szybkich wejść takie jak rejestry lub znaki wykrycia produktu są odnotowywane ze znacznikiem czasu 1 µs. Wszechstronna biblioteka technologii oferuje prosty interfejs użytkownika do skonfigurowania interakcji między czujnikami pozycji a siłownikami - z automatyczną konwersją czasu/pozycji i kompensacją czasu opóźnienia.