Inteligentní řízení strojů umožňuje vytvořit jedinečný třídicí systém

-- 30.05.10 13:03

V prostředí velkoobjemové distribuce má rychlost toku balíků systémem (rychlost je daná třídicím zařízením) často určující vliv na rychlost výroby. Nějakou dobu je již standardem, že pro zvýšení objemu výroby je nutno zvýšit rychlost, jakou běží třídicí zařízení. Ale rychlejší provozování třídičky zvyšuje vektorové namáhání zařízení a balíků, což znamená menší kontrolu nad balíky a větší nároky na údržbu. Dalším důsledkem je snížení životnosti zařízení a nakonec i zvýšení nákladů na vlastnictví zařízení. Společnost Dematic (dříve Rapistan) změnila tento scénář svým třídicím systémem FlexSort SL s paralelním odkláněním, který využívá inteligentní řídicí prvky.

Tento systém dokáže zpracovat 300 kartonů za minutu, a to při stejné rychlosti, při níž současné vysokorychlostní třídičky zpracovávají 250 kartonů. A naopak dokáže zpracovat stejný počet kartonů při rychlosti 180 m/min ve srovnání s průmyslovým standardem 198 m/min. Typická třídicí zařízení se zkosenými odkláněči natáčejí krabice, aby tak usnadnila jejich přesun na odebírací dopravníky. Když je balík natočen, v podstatě se tím prodlužuje, protože se jeden z rohů dostane dozadu, což vyžaduje větší rozestup mezi balíky. Zařízení FlexSort Sl nepotřebuje balíky natáčet, a proto může být mezera mezi dopravovanými produkty menší (2,5–8 cm namísto 15–30 cm). FlexSort navíc běží pomaleji a balíky vystavuje menšímu dynamickému zatížení (působícímu na balíky při změně směru nebo rychlosti systému).

Pro FlexSort je charakteristická jeho jedinečná systémová integrace. Logika způsobu řízení systému je poněkud odlišná v tom, že veškeré funkce třídění jsou řízeny tak, jako by šlo o jediný sjednocený stroj. Od předřazování a zařazování přes vyplňování mezer dopravníky, samotnou funkci řízení mezer, lineární třídění až po odebírací dopravníky proces funguje s řízením z jednoho zdroje a s plnou integrací. Systém FlexSort je rovněž charakteristický svou celosystémově distribuovanou proměnlivou regulací rychlosti – automaticky upravuje po krocích rychlost podle potřeby.

To vše díky automatizaci

Tyto cenné vlastnosti třídicího systému FlexSort umožnila právě automatizace.

• Zařízení PLC. PLC Rockwell Automation Allen-Bradley ControlLogix nebo CompactLogix. PLC zajišťuje celkový dohled nad třídicím systémem. PLC řídí proměnnou rychlost třídičky. Obsahuje vstupy monitorující množství produktů přicházejících do systému a vycházejících z něj. Řídí všechny frekvenční měniče a rychlosti. Byla zvolena společnost Allen-Bradley, protože jde o dodavatele převážně akceptovaného jeho zákazníky v USA.

• Řídicí prvek na bázi PC. Řídicí prvek PC třídičky FlexSort využívá procesor třídy Intel Pentium a skříň speciálně vyztuženou podle specifikací společnosti Dematic. Počítač sestavila a společnosti Dematic dodala společnost Systel (www.systelusa.com). Provozuje pouze třídicí a mezerová zařízení v třídicím subsystému.

• Programové vybavení. U PLC se pro řízení celého systému využívá jazyk liniových schémat. Operační systém na PC je QNX 6.4. Jde o operační systém reálného času. Program vyvinula společnost Dematic v jazyce C++.

• Fotosenzor a impulzní indikátor polohy (Pulse Position Indicator – PPI). Jako fotosenzor společnost Dematic využívá fotoelektrické senzory Right- Sight společnosti Allen-Bradley. Mimo Spojené státy používá společnost Dematic jako alternativu prvky společnosti Sick. Indikátor polohy PPI vyrábí společnost Photocraft Encoders. Společnost Dematic s touto firmou spolupracuje již přes 20 let, a to pro její spolehlivost.

• Elektromagnetické odkláněcí přepínače. Byly navrženy a patentovány společností Dematic. Nikdo jiný na trhu elektromagnetické odkláněcí spínače nemá.

• Frekvenční měniče (VFD – Variable frequency drive). Pro funkci řízení mezer se vyžaduje velice přesné řízení. Frekvenční měnič na mezerovém zařízení slouží k provedení velmi rychlých korekcí rychlosti pásu pro změnu mezery. Po vyhodnocení nabídky mnoha dodavatelů se společnost Dematic rozhodla pro mezerové zařízení použít frekvenční měniče Mitsubishi z důvodu jejich nízké latence (rychlosti reakce měniče na pokyny). Pro jiné frekvenční měniče na třídicím a přepravním dopravníku společnost Dematic využívá měniče PowerFlex společnosti Allen-Bradley. Byla zvolena společnost Rockwell Automation, protože jde o dodavatele převážně akceptovaného zákazníky společnosti Dematic v USA.

• Lineární indukční motory. Společnost Dematic v současnosti využívá lineární indukční motory společnosti Demag. Použití lineárních indukčních motorů – elektromotorů přesunujících magnetické pole po čele motoru – je unikátním rysem této třídičky. Přesouvají hliníkové lamely třídičky bez mechanického kontaktu. (Mezi elektromagnetem a lamelami – s ocelovými vložkami – je vzduchová mezera.)

Provedení systému přináší unikátní funkce

Většina třídicích linek využívá mechanický odkláněcí přepínač. Linka FlexSort využívá elektromagnetické odkláněcí přepínače, které odstraňují pneumatické vlivy a výrazně snižují opotřebení součástí. Typické třídičky poskytují potvrzení o odklonění, ale nesledují pořadí jednotlivých lamel, což omezuje konkrétní sledování balíků. Zařízení FlexSort má malé magnety na vyhrazených referenčních lamelách, které snímá senzor. Data jsou průběžně odesílána a aktualizována řídicím prvkem a slouží k určení polohy, rychlosti a provozního stavu lamely. Z hlediska nastavení rychlosti se třídička chová jako hlavní („master“) zařízení, podle něhož se řídí vše ostatní v subsystému. FlexSort využívá řízení rychlosti s uzavřenou smyčkou.

Třídička je jednotkou s proměnlivou rychlostí – systém sleduje, jak rychle třídička běží, a veškerá ostatní zařízení subsystému se tomu přizpůsobují. Celý systém je řízen z jednoho místa. Jeho PLC se stará o řízení systému, zatímco mezerové a třídicí zařízení je z důvodu různých typů I/O řízeno pomocí PC. Program SortDirector společnosti Dematic tvoří rozhraní mezi hostitelským systémem a systémovými scannery a vydává pokyny, co s balíky dělat, jakmile jsou identifikovány. Typické systémy pro řízení mezer využívají jeden fotosenzor a impulzní indikátor polohy (PPI) na každém pásu mezerového zařízení. Indikátor PPI je elektronické kolo, které fyzicky monitoruje pás a odesílá signál, obvykle několik set impulzů za jednu otáčku.

Když se kolo PPI otáčí, PLC získává impulzní signály, které indikují konkrétní vzdálenost, kterou pás urazil. PLC poté „řekne“ servořízení mezerového zařízení, jak velká mezera mezi balíky musí být. Řídicí prvek je pomocí fotosenzoru informován o tom, kde se každý balík na pásu nachází, a pomocí PPI může předvídat, kde se balík nachází i poté, co jej fotosenzor zaregistroval. Když se balík blíží k následujícímu pásovému přechodu, řídicí prvek upraví rychlost, aby bylo dosaženo potřebné mezery. Linka FlexGap zvládá tento úkol jinak a přesněji. Namísto indikátoru PPI využívá horizontální pole senzorů a diskrétní fotosenzory. Po délce mezerového zařízení je nainstalováno pole polovodičových fotosenzorů s velmi malými rozestupy (2 mm).

Protože systém sleduje balíky mezeru mezi nimi v reálném čase, může upravovat rychlost pásu a tím i velikost mezery mnohem přesněji. Opuštěním indikátoru PPI bylo odstraněno obvyklé místo selhání u tradičních subsystémů.
Jim McMahon (jim.mcmahon@zebracom.net) je autor píšící pro společnost Dematic, Grand Rapids, Michigan. Společnost Dematic dodává integrovaná řešení manipulace s materiálem, která zahrnují optimalizaci procesů, technologie pro tok materiálu, řídicí prvky a software.

Referencewww.dematic.us

Autor: Jim McMahon, společnost Dematic