Aktuální vydání

celé číslo

12

2021

Automatizace v chemickém a petrochemickém průmyslu

Průtokoměry a regulační ventily

celé číslo

Rychlé svařování etiket lahví na nápoje

Rychlé svařování etiket lahví na nápoje

Aby vratné polyethylenové láhve na osvěžující nápoje vypadaly stále „jako nové“, opatřují se vždy novými etiketami. K tomu je nutné natáhnout na láhev připravenou plastovou manžetu. Aby dokonale přilehla a neposouvala se, je její obvod poněkud menší než obvod lahve a je navlékána za pomoci stlačeného vzduchu. Při svařování manžet využívá firma Schmidt Verpackungstechnik řízené pohony firmy Lenze.

Výrobní postup

Firma Schmidt Verpackungstechnik GmbH & Co. KG z Hagenu u Osnabrücku vyvinula stroj Rotatronik, který efektivně vyrábí etikety na láhve (obr. 1). Stroj se skládá v podstatě ze tří částí. V odvíjecí části se potisknutá fólie přivádí do zásobníku materiálu (obr. 2) a podle polohy okrajů se nastaví do přesné polohy. Následuje skládací a svařovací stanice, ve které se fólie dále zpracovává na manžetu správné velikosti. V navíjecí stanici odebírají zpracovaný materiál dvě navíjecí zařízení s řízeným tahem. Aby se výrobní postup nepřerušoval, střídají se obě navíjecí zařízení bez zastavení pásu (letmé střídání).

Obr. 1.

Obr. 1. Stroj Rotatronik vybavený řídicí technikou firmy Lenze

Použitím nově vyvinutého postupu svařování a letmého střídání při navíjení je možné dosáhnout výrobní rychlosti až 300 m·min–1 a tuto rychlost udržovat až do spotřebování balíku fólie na vstupní straně. Ke zvýšení účinnosti přispívá i pohonná a automatizační technika Lenze.

Řízení a zobrazování

Pro řízení funkcí, které nejsou přímo přiřazeny žádné ose, je použit přístroj Lenze Drive PLC, jenž je v podstatě malou jednotkou pro vykonávání nadřazených řídicích funkcí, ale také pro individuální úkoly pohonu. Do Drive PLC bylo např. jednoduše integrováno řízení polohy okrajů (obr. 3). Pro snímání polohy materiálu postačí jeden digitální optický snímač. Na výstupní straně je zapotřebí jen servomotor 24 V, který pohybuje výkyvným rámem a tím se mění směr postupu materiálu. Vysoká zatížitelnost digitálních výstupů (až 2 A) umožňuje spínat proud motoru přímo v Drive PLC.

Obr. 2.

Obr. 2. Zásobník pro přísun fólie do stroje

Pro zobrazení stavových informací a zadávání parametrů procesu byl použit jednoduchý dotykový displej H505 firmy Lenze. Zobrazování je omezeno pouze na to, co obsluha stroje skutečně potřebuje. Důraz je kladen na přehledné uspořádání všech symbolů, aby byl zachován dobrý přehled i při poruše. Vzhledem k tomu, že stroje Rotatronik jsou používány na celém světě, a ne vždy jsou obsluhovány kvalifikovanými pracovníky, nebyl by na místě velký obslužný panel s množstvím nabídek.

K propojení regulátorů pohonu s Drive PLC a dotykovým panelem byla použita systémová sběrnice na bázi CAN, která je standardně zabudována ve všech přístrojích. Pouze bezpečnostní funkce, jako je povolení činnosti regulátoru nebo rychlé zastavení, byly řešeny konvenčně pomocí řídicích svorek. Proto byl rozváděč v krátkém čase zapojen a připraven pro uvedení do provozu.

Servoměnič 9300 Servo PLC

Řízení pohonů všech technologických funkcí obstarává servoměnič 9300 Servo PLC firmy Lenze s integrovanou funkcí PLC. Přístroj 9300 Servo PLC je variantou servoměniče konstrukční řady 9300 pro jmenovité příkony pohonu 0,37 až 75 kW. Dynamickou regulaci synchronních a asynchronních motorů zajišťuje signálový procesor vyvinutý speciálně pro servoměniče. Obr. 3. Pro zpětnou vazbu s řízením otáček nebo polohy je možné kromě robustních rezolverů použít také inkrementální snímače s pravoúhlým výstupem nebo výstupem sin-cos, popř. absolutní snímače. Kombinací tohoto přístroje se servomotory vyvinutými pro provoz s měničem frekvence vznikne pohonný systém, který se již osvědčil v mnoha aplikacích.

Programování 9300 Servo PLC

Servoměnič 9300 Servo PLC se programuje pomocí programového vývojového nástroje Drive PLC Developer Studio. Pro každou úlohu si lze vybrat jeden z pěti programovacích jazyků podle normy IEC 61131-3 nebo jazyk CFC-Editor. Projektování usnadňují početné funkce v knihovnách navržené pro řízení pohonů a také vyřešené funkce. Mezi jiným jsou zde již vyřešeny příklady pohonů linek, u nichž je nutné synchronizovat otáčky nebo úhly natočení. Příklady lze přizpůsobit danému řešení prostou změnou parametrů. Programátora je třeba hledat jen pro řešení speciálních funkcí.

V zařízení pro výrobu manžet na plastové láhve musí pohon pásu (obr. 4) pro přivádění k navíjecímu zařízení regulovat otáčky podle rychlosti hlavního posuvu zařízení. Jen při letmém střídání je třeba rychlost krátkodobě zvýšit, aby se materiál určeným způsobem přetrhl a bezpečně se vystřídala navíjecí zařízení. Úlohou programátora je nastavit synchronní chod tak, aby bylo optimálně podporováno letmé střídání.

Obr. 4.

Obr. 3. Kompaktní jednotka pro řízení pohonu Drive PLC
Obr. 4. Pohon pásu pomocí servomotorů firmy Lenze

Pro obě aplikace s řízením tahu mohla firma Schmidt použít již zpracovaný příklad. Zvláštní programový balíček (Winder) je určen pro navíjecí pohony, popř. s řízením nebo regulací tahu, k dispozici je také balíček pro pohony k nastavování polohy z bodu do bodu (Positioner) nebo pro skupinové pohony s individuálními profily pohybu (Cam). Pro každý případ jsou podrobně zpracovány předlohy a příklady aplikací, takže skutečné programování je třeba, až když je nutné připojit další funkce blízké zaměření pohonu. Programovací prostředí Drive PLC Developer Studio lze doplnit dalšími programovými balíčky tak, aby bylo možné v krátkém čase dovést do konce i rozsáhlé úlohy řízení pohonů.

Závěr

Popisovaný příklad zařízení pro výrobu manžet na láhve objasňuje, že inteligentní regulátory pohonu ideálně podporují koncepci modulárního uspořádání stroje. Při rozdělení a účelném přiřazení funkcí vzroste přehlednost programu, a tím se také usnadní údržba. Použití předloh a příkladů aplikací dále podstatnou měrou zkracuje proces vývoje a konstrukce.

Dipl.-Ing. Hartmut Hahn,
Lenze AG, Hameln

Lenze, s. r. o.
Central Trade Park D1 1577
396 01 Humpolec
tel.: +420 565 507 111
fax: +420 565 507 399
e-mail: info@lenze.cz
http://www.lenze.cz