Elastyczność systemu sterowania, niezbędna we wszystkich gałęziach przemysłu, zapewnia wiele korzyści. Są wśród nich: łatwe ponowne wykorzystanie kodu z jednego sterownika w innym, skalowanie układów napędowych za pomocą tego samego oprogramowania zarówno w prostych maszynach dwuosiowych, jak i modelach wieloosiowych, redukcja kosztów, wreszcie zmniejszenie liczby szkoleń oraz ograniczenie procedur awaryjnych.
Firmy wytwarzające opakowania muszą być elastyczne, by sprostać wciąż ewoluującym potrzebom rynku, dotyczącym zmianwyglądu produktu, jego wymiarów czy wolumenu produkcji. Odnosi się to również do wykorzystania różnych prędkości maszyny i utrzymania przy tym odpowiedniej jakości, a w konsekwencji wywołuje potrzebę sięgnięcia po mechanizmy automatycznej zmiany procedur, by dopasować proces do innego materiału opakowań lub typu produktu.
Ważnymi elementami uelastycznienia systemu sterowania są elementy wykonawcze sterownika oraz oprogramowanie. Użytkownik powinien mieć możliwość łatwego wykorzystania kodu z jednego sterownika w innym.
Z uwagi na dążenie do obniżenia kosztów produkcji, skalowalność jest niezbędna we wszystkich dziedzinach przemysłu. Jedno oprogramowanie powinno obsłużyć prostą dwuosiową maszynę oraz wieloosiowe urządzenie o złożonych ruchach. Skalowanie na linii produkcyjnej wyposażonej w sterowniki obniża koszt sprzętu, czas szkoleń i ogranicza wysiłek przy rozwiązywaniu problemów w sytuacjach awaryjnych.
Wstępne narzędzia
Kolejną kwestią jest znalezienie tzw. wstępnych narzędzi odpowiadających wymaganiom branży. Zaprojektowanie układu sterowania dla maszyny pakującej ze sterownikiem przeznaczonym dla potrzeb kontroli procesu nie jest łatwym zadaniem. Wytwórca sprzętu (OEM) potrzebuje rozwiązań od dostawców rozumiejących wymagania branży, znających potrzeby konkretnych maszyn i mających narzędzia wstępne odpowiadające tym potrzebom.
W przypadku opracowywania elastycznego systemu sterowania ważnym elementem jest również konstrukcja szafy sterującej. Właściwym rozwiązaniem będzie użycie zintegrowanego silnika z serwomechanizmem, z napędami zamocowanymi poza szafą sterującą na ramie maszyny. Wyobraźmy sobie, że producent chce zbudować układ sterujący obsługujący niedużą liczbę osi sterowanych, ale użyje tej samej szafy sterującej do sterowania maszyną wyposażoną w wiele osi. Dodawanie wówczas większej liczby napędów do szafy sterującej w celu obsługi dodatkowych osi sterowanych oznacza mniej miejsca w szafie, większą liczbę użytych części i więcej czasu potrzebnego do budowy, wraz z wielokrotnym powtarzaniem tych samych procedur w procesie konstruowania.
W przypadku części systemów oznacza to dodawanie zbędnych elementów, takich jak płytki montażowe czy dodatkowe wejścia, które mogą zostać wykorzystane (lub nie) w celu zwiększenia uniwersalności układu, lecz przy większych kosztach. Zintegrowany silnik z napędem umożliwia zastosowanie dodatkowych serwomechanizmów, bez zmian w szafie sterującej. Dodatkowe napędy serwomechanizmów mogą być dodane do systemu przez modyfikacje istniejącego układu serwomechanizmów w maszynie. Pozwala to również na użycie tej samej szafy sterującej do obsługi całej rodziny maszyn i sprawia, że szafa sterująca nie musi być dopasowywana do każdej maszyny.
Na rynku funkcjonują producenci maszyn pakujących, którzy wykonują cztery lub pięć różnych linii pakujących, a każda z tych linii składa się z wielu maszyn o różnych rozmiarach. Poprzez lokalizację napędów serwomechanizmów poza szafą sterującą są oni w stanie użyć jednej standardowej szafy sterującej dla wszystkich maszyn. Każda z nich ma te same rozmiary, a większość podzespołów jest taka sama, nawet dla różnych linii produkcyjnych. Znacząco obniża to koszty, ponieważ lista części pozostaje prawie taka sama dla każdego urządzenia.
Mniej pozycji w inwentarzu
Koncepcja uniwersalnego i elastycznego systemu sterującego pozwala również na zmniejszenie liczby części zapasowych. Gdy technicy i montażyści przywykną do otoczenia oraz pracyz jednym systemem, czas potrzebny na montaż elementów i części zamiennych będzie krótszy, zmniejszy się również liczba problemów i sytuacji awaryjnych w okresie eksploatacji. Znajomość systemu sterowania pomoże również technikom w szybkiej lokalizacji ewentualnej usterki.
Autor: Allen Tubbs jest menedżerem projektu (dział napędów i sterowników) w firmie Bosch Rexroth Corp.
Tekst pochodzi z nr 4/2016 magazynu "Control Engineering". Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.
