Компания OMRON Electronics уже 75 лет производит широкий спектр оборудования для промышленной автоматизации, своевременно реагируя на потребности рынка. При разработке новой продукции особое внимание уделяется высокой надежности и функциональности. Это позволяет легко и эффективно решать различные производственные задачи. Не стал исключением и контроллер динамического управления движением TrajeXia, одной из явных точек приложения которого является упаковочная промышленность. Принцип работы линий розлива, нанесения этикетки и упаковки основан на согласованном управлении несколькими исполнительными механизмами, приводящимися в движение при помощи механических и гидропневматических передач или электромоторами. Применение последних позволяет заметно упростить конструкцию машины и получить лучшую производительность.

Ранние горизонтальные упаковочные машины на базе одного двигателя и цепных передач имели производительность в несколько десятков упаковок flow pack в минуту и требовали постоянного обслуживания подвижных узлов. С приходом электропривода производительность превысила показатель в 200 упаковок в минуту. На таких скоростях важна каждая миллисекунда, тем более когда речь идет о непрерывном согласованном управлении механизмами. И здесь в игру вступает TrajeXia. Обладая высокопроизводительным 32-разрядным процессором, TrajeXia способен управлять по цифровой шине динамического управления Mechatrolink-II до 16 сервоосями и 8 частотными приводами одновременно с циклом обмена информацией в 1 мс. Применение шины Mechatrolink-II сокращает количество проводов, экономит место, упрощает монтаж, одновременно повышая надежность системы управления и обеспечивая доступ к информации всем компонентам системы. Рассмотрим более детально горизонтальную упаковочную машину.

Рисунок. Горизонтальная упаковочная машина

В продвинутых комплектациях система может иметь шесть и более исполнительных механизмов, приводимых в движение электромоторами. При создании системы управления таким объектом, как правило, применяют известные принципы ведущей-ведомой и виртуальной осей. Ведущей осью, или Мастером, в горизонтальной упаковочной машине традиционно именуется Главный конвейер, осуществляющий подачу упаковываемой продукции с постоянной скоростью к узлам запайки. При этом экземпляры продукции должны быть равноудалены друг от друга, что достигается применением  разделительных лопаток или предварительным автоматизированным узлом Подачи продукта. В TrajeXia для описания работы Главного конвейера достаточно одной команды SPEED, ведомые оси описываются командой CONNECT (k, Master), где k — коэффициент сопряжения, а Master — ведущая ось. Как видно, программный аппарат TrajeXia весьма прост и синтаксически напоминает известный язык программирования PASCAL. Широкий набор команд дополняется многозадачностью, позволяющей контроллеру работать с 14 задачами одновременно, и генератором профилей, который проводит перерасчет всех траекторий движения каждую миллисекунду.

Наиболее специфичными по характеру движений являются узлы запайки продольного и поперечного швов. В первом случае имеет место синхронизация протяжки пленки при запайке шва и линейной скорости Главного конвейера. Дополнительную коррекцию на работу узла оказывают данные с датчика фотометки (или дополнительного энкодера), сигналы с которого поступают в контроллер через высокоскоростные входы сервопривода. Такой алгоритм работы машины позволяет получать готовую продукцию, имеющую идентичные внешний вид и характеристики. Принцип «виртуальной оси», или наложения разных профилей движения, реализуется в TrajeXia командой ADDAX.

Во втором случае характер вращательного движения запаечных губок определяется совокупностью параметров: размеры упаковки, текущая производительность машины, количество пар губок. Так, на время запайки поперечного шва линейная скорость губки должна быть синхронизирована с линейной скоростью подаваемого упаковочного материала, фактически с Мастер-осью. За оставшееся время до окончания цикла упаковки одного продукта двигатель должен подвести пару запаечных губок к исходному положению запайки следующего шва. Таким образом, получаем сложный CAM-профиль, реализуемый в TrajeXia командой CAMBOX, зависящий от указанных выше переменных и требующий перерасчета при каждом изменении технологических параметров процесса. Такие актуальные для горизонтальных упаковочных машин функции, как «Нет продукта — нет протяжки» и «Нет зазора — нет запайки», помогают сэкономить на упаковочном материале, избежать выпуска бракованной продукции и уберечь узлы машины от порчи. Упомянутая выше команда ADDAX позволяет накладывать различные расчетные профили движения и освобождает разработчиков программы от рутинного описания каждого цикла движений.

Стоит отметить, что контроллер TrajeXia располагает дискретными встроенными 16 входами и 8 выходами для оперативного получения информации с датчиков о наличии продукта и прочих технологических процессах. Если такого количества сигналов окажется недостаточным, то расширить систему можно за счет устройств распределенного ввода-вывода SmartSlice на базе все той же шины обмена данными Mechatrolink-II, которые способны работать не только с дискретными сигналами, но и с датчиками температуры, углового положения и унифицированными аналоговыми сигналами; обладают самодиагностикой и поддерживают «горячую замену». Узлы Размотки пленки из рулона и Отводящего конвейера готовой продукции не подразумевают динамичных изменений скорости, поэтому зачастую оснащаются асинхронными двигателями. Контроллер динамического управления движением TrajeXia готов к такому повороту событий.

Помимо управления по шине Mechatrolink-II в арсенале TrajeXia имеется модуль Flexible Axis, позволяющий управлять частотным  преобразователем аналоговым сигналом и принимать сигналы с датчиков углового положения, энкодеров. Немаловажным фактором при разработке системы управления горизонтальной упаковочной машины является удобный и наглядный пульт оператора, который все чаще и чаще реализуется при помощи цветных многостроковых сенсорных дисплеев. Обладая встроенными Ethernet и последовательными портами, TrajeXia легко подключается к устройствам HMI, например программируемым сенсорным терминалам OMRON серии NS.

Данная серия устройств характеризуется продленным сроком работы лампы подсветки (50 000 часов), использованием различных матриц (монохромная, STN, TFT) разного размера (диагональю от 5,7 до 12,1 дюймов) и предоставляет широкий набор функциональных объектов. Таким образом, на примере горизонтальной упаковочной машины мы сумели показать широкие возможности оборудования компании OMRON для реализации систем управления объектами упаковочной промышленности. Совмещая в себе мощный программный аппарат и возможности коммуникации с различными функциональными устройствами, такими как частотные преобразователи частоты, сервосистемы, устройства HMI, датчики и температурные регуляторы, контроллер динамического управления движением TrajeXia предоставляет разработчикам оборудования мощный, но в то же время простой инструмент создания систем управления упаковочными машинами. Посетите специализированный сайт www.trajexia.com, чтобы получить еще больше информации о TrajeXia и возможностях его применения в упаковочной отрасли.

www.omron-industrial.ru