Atualização da automação da máquina de corte: o papel fundamental do controle PLC e da parametrização

No contexto da manufatura moderna que busca alta eficiência, alta qualidade e produção flexível, a atualização da automação de máquinas de corte tradicionais tornou-se a única maneira de as empresas aumentarem sua competitividade. Nesse processo de transformação, os controladores lógicos programáveis ​​(CLPs) desempenham um papel fundamental e insubstituível em suas principais funções de controle e refinamento de parâmetros, como o "cérebro" de todo o sistema. Juntos, eles transformam um simples dispositivo mecânico em uma unidade de produção inteligente, precisa e estável de alto desempenho.

1. Limitações e requisitos de atualização das máquinas de corte tradicionais

Máquinas de corte tradicionais, como aquelas com acionamentos mecânicos, controle de relé ou microcontroladores simples, são comumente associadas aos seguintes problemas:

• Baixa eficiência: a velocidade de troca de pedidos é lenta e o ajuste depende da experiência do mestre, o que consome tempo e esforço.

• Baixa precisão: O controle de tensão é instável, o que é propenso a problemas como serpenteamento, enrugamento e quebra do material, e o rendimento é baixo.

• Flexibilidade insuficiente: difícil adaptação a diferentes materiais, diferentes larguras e diâmetros de bobinas.

• Baixo grau de informatização: falta de registro de dados de produção, diagnóstico de falhas e funções de monitoramento remoto.

• Manutenção difícil: A linha de relés é complexa e de fácil solução de problemas.

O objetivo principal das atualizações de automação é resolver esses problemas por meio de transmissões elétricas e controle de computador, e os CLPs são a base para atingir esse objetivo.

2. O papel central do CLP na atualização da automação da máquina de corte

O CLP não é mais apenas um simples controlador lógico que substitui relés; ele evoluiu para uma plataforma abrangente que integra controle lógico, controle de movimento e controle de processo.

1. Centro de comando e coordenação central

O CLP é o núcleo de todo o sistema de controle da máquina de corte longitudinal. Ele recebe instruções e sinais da interface homem-máquina (IHM) e de diversos sensores (como EPC de correção, sensor de tensão, encoder) e emite comandos de controle para o atuador (como servomotor/motor de frequência variável, componentes pneumáticos, válvulas solenoides) por meio de operação lógica e processamento de programas internos, coordenando o trabalho ordenado e sincronizado de diversas unidades, como desenrolamento, tração, corte longitudinal e enrolamento.

2. Controle de tensão de alta precisão

O controle de tensão é a alma da máquina de corte longitudinal e afeta diretamente a qualidade da máquina. Ao integrar algoritmos avançados de controle PID, o CLP processa o sinal de feedback do sensor de tensão em tempo real, ajusta dinamicamente o torque ou a velocidade dos servomotores de desenrolamento e rebobinamento e realiza o controle de tensão constante ou tensão cônica. Isso é essencial para o manuseio de filmes extremamente finos, fibras elásticas ou papéis pesados, evitando efetivamente a tração, a flacidez e o enrugamento do material.

3. Controle preciso de movimento síncrono

As máquinas de corte modernas frequentemente utilizam sistemas multi-servo. O CLP controla múltiplos servoacionamentos por meio de barramentos de alta velocidade (por exemplo, EtherCAT, Profinet) para obter sincronização eletrônica precisa entre os eixos. Por exemplo, o eixo de enrolamento deve ajustar automaticamente a velocidade conforme o diâmetro do rolo aumenta para manter a velocidade linear constante, e o eixo do cortador precisa ser rigorosamente sincronizado com a taxa de alimentação do material para garantir um corte preciso. Tudo isso é calculado e executado com precisão pelo bloco de funções de controle de movimento dentro do CLP.

4. Alteração automática de pedidos e gerenciamento de receitas

Esta é a chave para melhorar a eficiência. Os operadores podem predefinir "Receitas" para diferentes produtos na interface gráfica, incluindo:

◦ Largura de corte

◦ Comprimento/quantidade do corte

◦ Ponto de ajuste de tensão

◦ Retrair cone

◦ Parâmetros de velocidade

Ao alterar pedidos, chame a receita correspondente com um clique, e o CLP acionará automaticamente o servomotor para mover o porta-ferramentas até a largura especificada e definirá todos os parâmetros operacionais, o que reduz bastante o tempo de ajuste e a dependência de habilidade do operador, além de perceber a flexibilidade da produção.

5. Controles de segurança integrados

O CLP pode integrar módulos de segurança (ou conectar relés de segurança por meio de barramentos de segurança) para processar sinais de equipamentos de segurança, como botões de parada de emergência, cortinas de luz de segurança e sensores de área, e realizar funções de desligamento seguro que atendem aos níveis de segurança (como SIL2/PLd) para garantir a segurança do pessoal e do equipamento.

6. Coleta de dados e redes de comunicação

Como um nó de informações, o PLC pode coletar e registrar o status operacional do equipamento, saída, alarme de falha e outros dados em tempo real, e carregar esses dados no sistema SCADA ou MES (sistema de execução de fabricação) por meio de Ethernet industrial para realizar a visualização de dados em nível de fábrica e o gerenciamento da produção, estabelecendo a base para fábricas digitais.

3. Parametrização: transformar as funções do CLP em uma ponte para a produtividade real

Não importa o quão potente seja o CLP, ele precisa dos parâmetros corretos para funcionar. A parametrização é o processo de "traduzir" os requisitos do processo em comandos executáveis ​​pela máquina, e o grau de refinamento determina diretamente o efeito final da produção.

As principais categorias de parâmetros incluem:

• Parâmetros mecânicos: como relação de transmissão, diâmetro do rolo, número de linhas do codificador, etc., são a base para o CLP realizar cálculos precisos de posição e velocidade.

• Parâmetros de tensão:

◦ Ponto de ajuste de tensão inicial: definido de acordo com diferentes propriedades do material (por exemplo, PP, PET, folha de alumínio).

◦ Parâmetros PID (escala, integral, diferenciação): O ajuste desses três parâmetros determina diretamente a velocidade de resposta, a estabilidade e a capacidade antiparasitária do controle de tensão. O engenheiro de comissionamento precisa fazer ajustes finos de acordo com as condições do local.

◦ Coeficiente de conicidade: controla a curva de tensão que diminui com o aumento do diâmetro da bobina durante o enrolamento, para evitar que o núcleo seja esmagado ou que o material externo escorregue.

• Parâmetros de velocidade: incluindo tempo de aceleração e desaceleração (curva S), velocidade máxima de operação, etc., aceleração e desaceleração suaves são propícias à redução do impacto no material e garantem partida e parada suaves.

• Parâmetros de correção de orientação (EPC): controla a sensibilidade e a velocidade de resposta do sensor de orientação e do atuador para garantir que a borda ou linha central do material esteja sempre alinhada.

• Parâmetros do eixo: Para corte circular de faca, é necessário definir a quantidade de sobreposição do cortador, a profundidade do corte, etc.; Para corte e corte de faca, é necessário calcular com precisão a sincronização de fase entre o cortador voador e o cortador inferior.

O valor da configuração de parâmetros: uma excelente configuração de parâmetros pode dar total liberdade ao desempenho do hardware do equipamento, encontrar o melhor equilíbrio entre velocidade, precisão e estabilidade, e é o "segredo" para alcançar uma produção eficiente e de alta qualidade.

4. Resumo

A atualização da automação da máquina de corte essencialmente a transforma de um dispositivo "acionado mecanicamente" em um dispositivo inteligente "definido por software". Nessa transição:

• O CLP fornece a base de hardware e a plataforma de capacidade para controle complexo, movimento de alta precisão e tomada de decisão inteligente.

• A parametrização é a "alma" e o "conhecimento" injetados na plataforma, que carregam o processo de produção específico e a experiência operacional.

Os dois se complementam e são indispensáveis. Somente investindo em um sistema PLC potente e aberto, complementado por uma otimização de parâmetros e pesquisa de processos aprofundada e meticulosa, as empresas podem realmente liberar todo o potencial da máquina de corte e, finalmente, obter retornos significativos em qualidade, eficiência e controle de custos, além de conquistar vantagens de mercado.