Controllo integrato di una confezionatrice verticale…

Dalla rivista:
Automazione e Strumentazione

Pubblicato il 15 novembre 2001

Logica di macchina

La logica di macchina determina la tipologia del ciclo di funzionamento in conseguenza delle impostazioni dell’operatore.

I cicli di funzionamento sono:
• Solo saldatura: viene utilizzato per la regolazione dei parametri principali del ciclo di formazione della busta, senza per questo sprecare film.

Di fatto si “simula” la creazione della busta.

• Solo traino: si utilizza per far scorrere il film “a vuoto” ovvero senza la formazione completa di una busta.

Serve a diversi scopi: per verificare la bontà della saldatura verticale; per far scorrere una certa quantità di film a vuoto; per entrare in sincronismo qualora si lavori con la fotocellula attiva.

• Buste vuote: è il ciclo più utilizzato in fase di messa a punto.

La macchina non genera il segnale di Comando Scarico alla bilancia e nemmeno aspetta la sua risposta.

Crea buste vuote (senza prodotto) in maniera continua.

In questo modo l’operatore ha la possibilità di rifinire la maggior parte delle regolazioni, senza per questo sprecare del prodotto.

• Produzione: in questo caso, oltre al completo ciclo di funzionamento, viene gestito anche il sincronismo con la bilancia.

• Fotocellula: è una opzione di tutti i modi di funzionamento (tranne il ciclo di Solo Saldatura).

La fotocellula ha il compito di verificare il corretto posizionamento della saldatura, ovvero dell’inizio/fine di una busta, rispetto ad una tacca di riferimento stampata su uno del bordi del film.

Sebbene attivata dalla logica di macchina, la fotocellula influisce più che altro sul moto degli assi, per cui si rimanda la descrizioni dei particolari al prossimo paragrafo.

Controllo del moto

Il controllo del moto rappresenta la parte più critica di tutto il software di controllo.

È infatti la sua azione sulla parte meccanica che determina la creazione della busta.

Il coordinamento degli assi deve essere inoltre asservito, attraverso vincoli diretti e sequenziali di spazio-tempo, a dispositivi esterni, quali la bilancia e la fotocellula.

La necessità del sincronismo con la fotocellula ha portato all’introduzione di un asse virtuale (Virtuale), indispensabile per creare un opportuno sfasamento tra il traino del film ed il ciclo di saldatura delle ganasce orizzontali.

Per semplicità nello schema di Figura 3 non è stato riportato l’asse Nip Roller.

Inoltre si ipotizza un ciclo di funzionamento Buste Vuote, per cui non è riportata la gestione della bilancia.

L’asse Master principale è il FilmPull.

Viene messo in movimento da una Maj (motion axix jog) in conseguenza della pressione del tasto Start.

Da questo momento in poi il film, dopo una fase di accelerazione, prosegue a velocità costante.

L’asse Virtuale è in “gear” con rapporto 1-1 con il FilmPull.

Gli assi UpDown e Jaws sono sincroni con il Virtuale attraverso delle camme precalcolate a partire dai parametri dell’utente.

La sincronizzazione con la fotocellula avviene attraverso una serie di stadi:
– il blocco Registration (interno alla scheda motion che gestisce il FilmPull) serve per monitorare la posizione della tacca di riferimento rispetto all’asse FilmPull;
– contemporaneamente viene registrata anche la posizione del Virtuale;
– l’operatore inserisce da pannello la posizione desiderata della tacca di riferimento (Phase).

Questa viene confrontata con quella letta dal blocco Registration;
– attraverso un controllo Proporzionale Integrativo, corregge in maniera incrementale (Mam r) la posizione dell’asse Virtuale.

Siccome ci sono sempre piccole correzioni (1-2 mm), si perde la correlazione assoluta tra l’asse Virtuale e il FilmPull.

D’altra parte, quando si incontra la tacca di riferimento, si registrano entrambe le posizioni assolute.

In questo modo si deriva lo sfasamento relativo dei due assi, necessario per l’arresto in fase.

Infatti, sebbene la posizione di riferimento della busta reale è rappresentata dall’asse Virtuale, la fase di arresto deve essere fatta agendo sull’asse FilmPull, Master Principale di tutta la macchina.

Struttura del programma

Il programma di controllo è suddiviso in diversi sottoprogrammi.

Main Routine chiama in maniera ciclica, condizionata dalla situazione operativa, i vari sottoprogrammi di controllo.

Gestisce inoltre i principali flag relativi alla logica di macchina.

CalcBag, CalcJawsCam e CalcUpDown-Cam, racchiudono tutti i calcoli relativi ai punti critici che definiscono il profilo delle camme in funzione dei parametri della busta e del ciclo di funzionamento.

FilmPull (uno dei sottoprogrammi più importanti) gestisce il movimento dell’asse principale.

Al suo interno racchiuda anche tutta la gestione della sincronizzazione con la fotocellula e tutte le fasi di arresto e di partenza nelle diverse situazioni operative.

Jaws e UpDown contengono le camme per il controllo delle ganasce
DischCmd è la parte relativa al sincronismo con la bilancia.

Sottoprogrammi vari: sono presenti una serie di sottoprogrammi relativi alle varie funzioni della macchina.

Si parte dalle funzioni relative al controllo vero e proprio della macchina (accessori, controllo temperatura) alla gestione delle varie “ricette”, allarmi e relativi messaggi sul pannello operatore ecc.

Oltre al MainTask ci sono solo altri due task periodici.

PeriodicTask (15 ms) si occupa della gestione dei contatori “real time” relativi al tempo di ciclo e ai timer che gestiscono le varie funzione ausiliarie.

LoadCell (10 ms) si occupa invece del controllo di tensione del film attraverso le celle di carico e l’asse NipRoller.

valutazioni strategiche
sulla piattaforma control logix

La Ilapak Mvs ha realizzato macchine sia con piattaforme Plc di varie marche sia con Pc industriale.

Da questa esperienza si deduce che, attualmente, la piattaforma con il migliore rapporto costo/prestazioni per l’applicazione considerata è il Pc industriale.

Ci si domanda allora quale siano le motivazioni che hanno spinto il cliente a richiedere esplicitamente la piattaforma Control Logix sulla specifica della macchina.

La risposta si trova nella valutazione dei costi totali di utilizzo.

Sebbene, a parità di prestazioni, la macchina con Pc industriale abbia un costo di acquisto sensibilmente più basso, nel corso dell’esercizio possono incontrarsi vari “imprevisti”.

• Disponibilità immediata dei componenti in caso di guasto.

Negli Usa (dove risiede il cliente) la Ab/ Rockwell ha una rete di fornitori che assicurano la sostituzione di un qualunque componente in 24 ore.

• Disponibilità a catalogo di una ampia gamma di componenti/periferiche che assicurano una copertura “quasi” totale di tutte le esigenze del cliente.

In particolare sono disponibili, (e supportati dal software), una serie di bus di interconnessione che forniscono una elevatissima flessibilità nella configurazione o successiva espansione del sistema e una sua immediata integrazione nella rete aziendale di supervisione e controllo.

• Sistema di sviluppo software integrato ed aperto che consente un semplice accesso al software di controllo.

Sono incluse anche funzioni che generano, sia pure in maniera limitata, una documentazione automatica del software.

Queste considerazioni, insieme al fatto che l’azienda ha già una pluriennale esperienza positiva con la piattaforma Slc500, ha portato alla scelta di Control Logix.