Automazione_Oggi

MACHINE AUTOMATION 2014

La soluzione proposta

Dopo un’attenta analisi tecnico/commerciale mirata a raggiun-

gere le più alte prestazioni possibili al minimo costo unitario,

The Canovas System e TEX Computer hanno deciso di proporre

a Castellvall l’impiego dei controllori PowerF per le macchine con

carica manuale (Filet 620) e PowerN per quelle con carica automa-

tica (Filet 650) gestite però tramite lo stesso programma applica-

tivo. In questo modo, grazie alle caratteristiche di scalabilità dei

controllori della famiglia Power, anche l’investimento necessario

per la messa a punto e la manutenzione del programma si sa-

rebbe potuto spalmare su un maggior numero di macchine ren-

dendo così più competitivi i prezzi finali di vendita.

Dovendo gestire, nella sua configurazione più completa, 12 assi

brushless e 5 motori asincroni regolati da inverter, è stato deciso

di impiegare il fieldbus Mechatrolink-II per interfacciare gli azio-

namenti brushless, e di puntare all’efficace sfruttamento delle

abbondanti risorse analogico/digitali disponibili a bordo del con-

trollore per gestire tutto il resto dei componenti d’automazione,

tranne che per i 2 centri di pesatura dinamica da interfacciare via

Canopen. Il cuore della macchina è il sistema di taglio orbitale che

è composto da una ruota principale, denominata ‘eccentrica’ che

supporta, in posizione disassata, il disco di taglio (lama), motoriz-

zato in modo indipendente.

Poiché la lama sporge abbondantemente dalla circonferenza

esterna dell’eccentrica, durante la sua rotazione il taglio può av-

venire solo in un ben determinato settore angolare. La rotazione

dell’eccentrica è costantemente monitorata tramite un encoder

incrementale che viene utilizzato sia come posizione di riferi-

mento (master) per regolare in camming i movimenti di alcuni

assi sia per sincronizzare i movimenti di quasi tutti gli altri assi

della macchina.

Le fasi di lavorazione

Nella prima fase della lavorazione, il prodotto deve essere ag-

ganciato all’asse pinza che in questa fase si muove in modo indi-

pendente dalla posizione dell’eccentrica; dopo aver eseguito una

procedura prestabilita che comprende anche la misurazione ef-

fettiva della sua lunghezza, il prodotto viene portato rapidamente

in prossimità della posizione di taglio. Da questo momento in poi,

l’asse pinza si muoverà sempre in camming rispetto alla posizione

dell’eccentrica. La camma che ne determina i movimenti viene

calcolata in base ai parametri della ricetta in uso cercando di ap-

plicare, in ogni fase di accelerazione/decelerazione, una ‘rampa a

S’ con il valore di jerk più basso possibile; in questo modo si ridu-

cono al minimo gli stress indotti sia alla meccanica sia al prodotto.

La camma viene continuamente ricalcolata durante la lavorazione

per poter applicare eventuali variazioni di spessore alle fette in

modo da ottenere che il peso complessivo del pacchetto rientri

sempre nei limiti di tolleranza previsti. Se richiesto nella ricetta,

può venire attivato un altro movimento in camming necessario

per effettuare lo svolgimento della pellicola separa-

trice; anche in questo caso è necessario un perfetto

sincronismo rispetto alla lama perché la pellicola

dovrà venire tagliata dalla lama esattamente alla

misura prestabilita. Durante il taglio, e in base a

una ‘macchina a stati finiti’ che tiene in considera-

zione gli scarti di prodotto iniziali e finali nonchè

il numero di fette mancanti per completare il pac-

chetto, vengono effettuati anche i movimenti dei 3

assi relativi alla raccolta del prodotto. La cinematica

applicata a questo gruppo non è di tipo cartesiano

in quanto l’asse che regola l’altezza della raccolta è

infulcrato al successivo nastro di trasporto perciò

non esegue un movimento lineare ma bensì ango-

lare. Questo gruppo di assi, muovendosi sempre

in sincronismo alla posizione della lama, realiz-

zano il deposito tridimensionale delle fette secondo una dispo-

sizione geometrica a piacere oppure eseguono una qualunque

sequenza di deposito decisa arbitrariamente dall’utente. Tutti i

parametri relativi alla ricetta sono accessibili da un’unica pagina

di supervisione che segnala all’operatore anche eventuali criticità

o incongruenze; tramite dei comodi TAB, i dati sono presentati

raccolti per aree di pertinenza. Oltre alle classiche funzioni di mo-

vimentazione manuale degli assi sono previste esaustive funzioni

diagnostiche con evidenziate, su ampie raffigurazioni sinottiche

dalla macchina, le posizioni e lo stato logico dei vari finecorsa.

Supervisione finale

Segnaliamo anche che a bordo di ogni controllore Power è di-

sponibile un web server che consente sia la sua completa super-

visione sia la gestione di un oscilloscopio multitraccia che può

visualizzare i dati reali di funzionamento degli assi prelevandoli

da un buffer in tempo reale gestito direttamente dal sistema

operativo. La stessa tecnica è stata impiegata per creare un sofi-

sticato meccanismo di debug del ciclo di lavorazione composto

da un buffer in grado di contenere le transizioni di tutte le mac-

chine a stati del PLC, sincronizzate sia al timer di sistema sia alla

posizione di riferimento dell’eccentrica. I dati acquisiti possono

essere esportati in formato .csv per poter essere analizzati suc-

cessivamente tramite un apposito programma applicativo per PC

Windows. In conclusione con questa applicazione TEX Compu-

ter, oltre ad aver centrato tutti gli obiettivi tecnici prefissati dalla

Castellvall in fatto di prestazioni, flessibilità, scalabilità e costi, ha

potuto dimostrare che il suo sistema operativo Power, pur non

essendo basato su tecnologia PC, è stato strutturato in modo tale

da potersi integrare efficacemente anche nei sofisticati sistemi

cyber-fisici delle future smart factory preconizzati dal progetto

strategico Industry 4.0.

TEX Computer -

www.texcomputer.com