Управление движением и автоматизированный процесс пакетирования

У большинства людей, особенно занятых в тяжелой промышленности (например, автомобильной), словосочетание „производственная автоматизация“ не вызывает ассоциаций с уборкой хлопка, его пакетированием и хранением. Тем не менее, хлопковая промышленность сталкивается с тем же критериями цен и производительности, что и компании из других обрабатывающих отраслей. С учетом этого, компания Kennesaw, GA разработала уникальную систему для пакетирования хлопка, позволяющую сократить время и затраты, и улучшающую общую согласованность работы.

 

Система Ultra-Twist, разработанная компанией Factory Solutions, дочерней компанией Interstate Electrical Supply, позволяет волокноотделителям формировать тюки одинаковой формы с высокой точностью и более эффективно, чем это делают другие системы. Компания заявляет, что Ultra-Twist способна полностью автоматизировать процесс пакетирования за счет управления движением, используя встроенные компоненты от Schneider Electric, такие как контроллеры перемещения, сети и программируемые логические контроллеры.

Разработанная для International Fiber Packaging (подразделения Leggett & Platt, поставщика волокноотделителей) система Ultra-Twist используется на 15 волокноотделителях расположенных в штатах Техас и Джорджия. Недавно завершилось ее трехлетнее тестирование и она готова для запуска в серийное производство. Об этом заявил Стив Филлипс (Steve Phillips), вице-президент Interstate Electric.

 

Комплексная функциональность

В процессе пакетирования устройство с шестью обвязывающими головками использует 13 серводвигателей, а также 13 усилителей (по одному на ось) на панели управления

 

„Чтобы обвязать тюк, нужно совершить сложные движения, – говорит Джейсон Дуттон (James Dutton), руководитель подразделения Factory Solutions. «Сначала каретка, на которой располагаются от 3 до 6 обвязывающих головок, устанавливается в нужное положение. Затем проволока, подающаяся с бобины, перемещается по желобу вокруг тюка и обратно к головке, где останавливается в заранее заданном положении. Проволока зажимается, отрезается от бобины и заданное число раз завязывается в узел. Допуски измеряются тысячными долями дюйма, таким образом гарантируется прочное удержание хлопка, и при этом проволока не оставляет на нем зарубок“.

Система управления перемещением оптимизирована для обеспечения максимума функциональности, – говорит Дуттон. – Это очень важно, поскольку приходится независимо контролировать до 13 различных осей“.

Обработка хлопка начинается еще до того, как уборочные машины уйдут с поля. Сразу после сбора устройства, называемые изготовителями модулей, прессуют хлопок в блоки длиной около 20 м.  Эти блоки грузят на безбортовые грузовики и перевозят к ближайшему волокноотделителю, который в уборочный сезон обычно работает круглосуточно, чтобы ускорить цикл обработки урожая фермеров.

Фирма Faktory Solutions тестирует компоненты панели управления перед установкой. Внешние устройства подключены через дополнительные каналы

На волокноотделителе „модуль“ хлопка разделяется на отдельные коробочки. Затем он проходит через различные стадии обработки для удаления семян, разделения волокон, очистки и регулирования влажности.

Хлопковое волокно передается на пакетировщик, в котором для создания блоков нужной формы и веса (около 250 кг каждый) используются гидравлические прессы („Они прессуются так плотно, что потребуется молоток, чтобы вбить гвоздь в тюк хлопка“, – говорит Филлипс). И, наконец, пакеты взвешиваются, упаковываются в мешки и перевозятся на склад для хранения.

Высокопроизводительный волокноотделитель работает со скоростью до 60 тюков в час, поэтому Factory Solutions старалась добиться максимально возможной производительности и рентабельности волокноотделителей. К уникальным особенностям относится использование круглого стального кабеля вместо пластмассовой ленты.

 

Управление упаковкой

„Обвязка тюков стальной проволокой – эта давняя идея, и сейчас пришло ее время“, – говорит Филлипс. До перехода на широко распространенную пластмассовую ленту для обвязки тюков использовались плоские стальные ленты, но они были громоздкими, требовали наличия на пакетировочной машине большого количества обвязывающих головок и зажимов на ленте для ее удержания в нужном положении. Появление проволоки, достаточно прочной, чтобы удерживать тюки, позволило Factory Solutions вновь использовать в этом процессе сталь. „Поскольку сталь можно использовать повторно, провод оказывается дешевле, чем пластмасса, на 50 центов на тюк“, – утверждает Филлипс.

Он говорит: „Если учесть, что один волокноотделитель может производить до 100 000 тюков за сезон, это дает существенную экономию“.

Большинство пакетировочных систем используют пластмассовую ленту. Однако, по словам Филлипса, колебания температуры на складе могут привести к растяжению ленты, в результате тюки теряют форму, а в некоторых случаях могут и совсем рассыпаться.

„Это создает настоящую кашу, но гораздо хуже, если тюк загорится. Пластиковая лента плавится и способствует распространению пламени. Металл не разрушается, так что распространение пламени может ограничиться несколькими тюками“.

Кроме того, Factory Solutions значительно усовершенствовала процесс обработки и обвязки тюков за счет включения в систему Ultra-Twist современных возможностей управления перемещением. Все компоненты управления перемещением, включая сервоприводы, бесщеточные двигатели и программируемые логические контроллеры (ПЛК), изготовлены компанией Schneider Electric.

Марк Ольтен (Mark Olten), менеджер по разработке средств управления перемещением компании Schneider Electric,объясняет, что именно использование серводвигателей позволило системе Ultra-Twist достичь такой скорости и точности.

„Благодаря сервотехнологиям можно быстро и с большим разрешением задавать перемещения оборудования. Иными словами, система знает свое местоположение с гораздо большей точностью, чем при использовании двигателей другого типа, – говорит Ольтен. — Эти особенности, а также быстрое и точное ускорение и торможение сокращают цикл обвязки, а это позволяет ускорить обработку хлопка“.

Система Ultra-Twist работает в автоматическом режиме. По словам Ольтена, полуавтоматические и ручные системы обслуживают три человека.

 

Взаимодействие по сети

Factory Solutions выпускает два варианта системы Ultra-Twist – производительную модель с шестью обвязывающими головками и стандартную модель с тремя головками. Производительная модель первоначально управлялась от Schneider Electric TSX Premium PLC, для управления перемещением использовался протокол SERCOS для оптоволоконных кабелей.

„Первоначально мы использовали SERCOS из-за его прекрасной производительности, – говорит Ольтен. – Это было первая реализация автоматической системы обвязки такого типа, и мы хотели иметь возможность работать с любой появляющейся аппаратурой управления“.

По мере развития системы Factory Solutions заменила SERCOS на более дешевую конфигурацию Modbus Plus, что позволило компании сократить различия в рыночной цене между системой Ultra-Twist и системами без сервоприводов.

В стандартный вариант системы входит меньший PLC на DIN-рейке, подключенный через Modbus Plus. В процессе ввода в эксплуатацию каждый PLC программируется Factory Solutions так, чтобы удовлетворить потребностям конкретного волокноотделителя. Для разработки последовательных функциональных диаграмм, функциональных блоков и/или программирования многоступенчатой логики для PLC-контроллеров компания Ultra-Twist использует программные средства Schneider Electric.

По словам Ольтена, отдельные устройства обычно программируются под конкретные эксплуатационные параметры: скорость подачи проволоки, расстояние, натяжение и время цикла.

Кроме того, каждое устройство снабжено цветным сенсорным дисплеем Magelis от Schneider, программируемым с помощью экранов оператора, с цифровой клавиатурой, отображением диагностической информации и техническими страницами для запуска устройства.

Позволяя быстрее, чем другие машины, обрабатывать тюки и сократить стоимость поставок, система Ultra-Twist, кроме того, помогает волокноотделителю увеличить время безотказной работы. Филлипс отмечает, что машины в полевых условиях более 98% времени находятся в работоспособном состоянии.

Эти системы также снабжены модемами, благодаря которым специалисты могут запускать и останавливать машину и выполнять удаленную диагностику через последовательное соединение.

В перспективе Factory Solutions намеревается сократить количество сервоприводов и разрешить доступ к контроллерам через Интернет, чтобы пользователи, владельцы предприятия и технические специалисты могли взаимодействовать с устройствами в режиме онлайн.

Комментарии на “Управление движением и автоматизированный процесс пакетирования

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *