การอัพเกรดระบบอัตโนมัติของเครื่องตัด: บทบาทสำคัญของการควบคุม PLC และการตั้งค่าพารามิเตอร์

ในบริบทของการผลิตสมัยใหม่ที่มุ่งเน้นการผลิตที่มีประสิทธิภาพ คุณภาพสูง และมีความยืดหยุ่นสูง การยกระดับระบบอัตโนมัติของเครื่องตัดแบบดั้งเดิมได้กลายเป็นหนทางเดียวที่องค์กรต่างๆ จะสามารถเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันได้ ในกระบวนการเปลี่ยนแปลงนี้ ตัวควบคุมลอจิกแบบตั้งโปรแกรมได้ (PLC) มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งยวดในฟังก์ชันการควบคุมหลักและการตั้งค่าพารามิเตอร์ที่ปรับแต่งได้ ในฐานะ "สมอง" ของระบบทั้งหมด เมื่อนำมารวมกันแล้ว ตัวควบคุมเหล่านี้จะเปลี่ยนอุปกรณ์เครื่องกลธรรมดาให้กลายเป็นโรงงานผลิตประสิทธิภาพสูงที่ชาญฉลาด แม่นยำ และเสถียร

1. ข้อจำกัดและข้อกำหนดการอัพเกรดของเครื่องตัดแบบดั้งเดิม

เครื่องตัดแบบดั้งเดิม เช่น เครื่องที่มีระบบขับเคลื่อนเชิงกล การควบคุมรีเลย์ หรือไมโครคอนโทรลเลอร์แบบง่าย มักจะประสบปัญหาต่อไปนี้:

• ประสิทธิภาพต่ำ: ความเร็วในการเปลี่ยนแปลงคำสั่งช้า และการปรับเปลี่ยนต้องอาศัยประสบการณ์ของผู้เชี่ยวชาญ ซึ่งใช้เวลานานและสิ้นเปลือง

• ความแม่นยำต่ำ: การควบคุมความตึงไม่เสถียร ทำให้เกิดปัญหาต่างๆ เช่น เลื้อย ย่น และวัสดุแตกหัก และผลผลิตก็ต่ำ

• ความยืดหยุ่นไม่เพียงพอ: ยากต่อการปรับให้เข้ากับวัสดุที่แตกต่างกัน ความกว้างและเส้นผ่านศูนย์กลางของคอยล์ที่แตกต่างกัน

• ระดับการให้ข้อมูลต่ำ: ขาดการบันทึกข้อมูลการผลิต การวินิจฉัยข้อผิดพลาด และฟังก์ชันการตรวจสอบระยะไกล

• การบำรุงรักษาที่ยากลำบาก: สายรีเลย์มีความซับซ้อนและต้องมีการแก้ไขปัญหา

เป้าหมายหลักของการอัพเกรดระบบอัตโนมัติคือการแก้ไขปัญหาเหล่านี้ผ่านการส่งสัญญาณไฟฟ้าและการควบคุมคอมพิวเตอร์ และ PLC ถือเป็นรากฐานของการบรรลุเป้าหมายนี้

2. บทบาทหลักของ PLC ในการอัพเกรดระบบอัตโนมัติของเครื่องตัด

PLC ไม่ใช่แค่ตัวควบคุมลอจิกธรรมดาที่มาแทนที่รีเลย์อีกต่อไป แต่ได้พัฒนาเป็นแพลตฟอร์มที่ครอบคลุมซึ่งรวมการควบคุมลอจิก การควบคุมการเคลื่อนที่ และการควบคุมกระบวนการไว้ด้วยกัน

1. ศูนย์บัญชาการและประสานงานกลาง

PLC เป็นหัวใจสำคัญของระบบควบคุมเครื่องตัดทั้งหมด PLC รับคำสั่งและสัญญาณจากส่วนติดต่อระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร (HMI) และเซ็นเซอร์ต่างๆ (เช่น การแก้ไข EPC, เซ็นเซอร์วัดแรงดึง, ตัวเข้ารหัส) และส่งสัญญาณควบคุมไปยังแอคชูเอเตอร์ (เช่น เซอร์โว/มอเตอร์ความถี่แปรผัน, อุปกรณ์ลม, วาล์วโซลินอยด์) ผ่านการทำงานเชิงตรรกะและการประมวลผลโปรแกรมภายใน และประสานงานการทำงานที่เป็นระเบียบและประสานกันของหน่วยต่างๆ เช่น การคลายม้วน, การดึง, การตัด และการม้วน

2. การควบคุมความตึงที่มีความแม่นยำสูง

การควบคุมความตึงคือหัวใจสำคัญของเครื่องตัด และส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพของเครื่องตัด ด้วยการผสานรวมอัลกอริทึมควบคุม PID ขั้นสูง PLC จะประมวลผลสัญญาณป้อนกลับของเซ็นเซอร์วัดความตึงแบบเรียลไทม์ ปรับแรงบิดหรือความเร็วของมอเตอร์เซอร์โวสำหรับการคลายและม้วนกลับแบบไดนามิก และควบคุมความตึงหรือความตึงแบบเรียวให้คงที่ การควบคุมความตึงนี้จำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการจัดการฟิล์มบางมาก เส้นใยที่ยืดหยุ่นได้ หรือกระดาษหนา ช่วยป้องกันวัสดุดึง ย่น หรือหย่อนคล้อยได้อย่างมีประสิทธิภาพ

3. การควบคุมการเคลื่อนไหวแบบซิงโครนัสที่แม่นยำ

เครื่องตัดสมัยใหม่มักใช้ระบบมัลติเซอร์โว PLC ควบคุมเซอร์โวไดรฟ์หลายตัวผ่านบัสความเร็วสูง (เช่น EtherCAT, Profinet) เพื่อให้เกิดการซิงโครไนซ์ลูกเบี้ยวอิเล็กทรอนิกส์ระหว่างแกนได้อย่างแม่นยำ ตัวอย่างเช่น เพลาม้วนจะต้องปรับความเร็วโดยอัตโนมัติเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางม้วนเพิ่มขึ้นเพื่อรักษาความเร็วเชิงเส้นให้คงที่ และเพลาตัดจะต้องซิงโครไนซ์กับอัตราการป้อนวัสดุอย่างเคร่งครัดเพื่อให้แน่ใจว่าการตัดจะเรียบร้อย ทั้งหมดนี้ได้รับการคำนวณและดำเนินการอย่างแม่นยำโดยบล็อกฟังก์ชันควบคุมการเคลื่อนที่ภายใน PLC

4. การเปลี่ยนแปลงคำสั่งซื้อและการจัดการสูตรอาหารอัตโนมัติ

นี่คือกุญแจสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพ ผู้ปฏิบัติงานสามารถตั้งค่า "สูตร" ไว้ล่วงหน้าสำหรับผลิตภัณฑ์ต่างๆ บน HMI ได้ ซึ่งรวมถึง:

◦ ความกว้างของการตัด

◦ ความยาว/ปริมาณการตัด

◦ จุดตั้งค่าความตึง

◦ หดเทเปอร์

◦ พารามิเตอร์ความเร็ว

เมื่อเปลี่ยนคำสั่งซื้อ ให้เรียกสูตรที่เกี่ยวข้องด้วยการคลิกเพียงครั้งเดียว และ PLC จะขับเคลื่อนมอเตอร์เซอร์โวโดยอัตโนมัติเพื่อย้ายที่จับเครื่องมือไปยังความกว้างที่ระบุ และตั้งค่าพารามิเตอร์การทำงานทั้งหมด ซึ่งช่วยลดเวลาในการปรับแต่งและทักษะที่ขึ้นอยู่กับผู้ปฏิบัติงานได้อย่างมาก และทำให้การผลิตมีความยืดหยุ่นมากขึ้น

5. การควบคุมความปลอดภัยแบบบูรณาการ

PLC สามารถบูรณาการโมดูลความปลอดภัย (หรือเชื่อมต่อรีเลย์ความปลอดภัยผ่านบัสความปลอดภัย) เพื่อประมวลผลสัญญาณจากอุปกรณ์ความปลอดภัย เช่น ปุ่มหยุดฉุกเฉิน ม่านแสงนิรภัย และเซ็นเซอร์พื้นที่ และสร้างฟังก์ชันการปิดระบบอย่างปลอดภัยที่ตรงตามระดับความปลอดภัย (เช่น SIL2/PLd) เพื่อรับรองความปลอดภัยของบุคลากรและอุปกรณ์

6. การรวบรวมข้อมูลและเครือข่ายการสื่อสาร

เนื่องจากเป็นโหนดข้อมูล PLC จึงสามารถรวบรวมและบันทึกสถานะการทำงานของอุปกรณ์ เอาต์พุต การแจ้งเตือนข้อผิดพลาด และข้อมูลอื่นๆ ได้แบบเรียลไทม์ และอัปโหลดข้อมูลเหล่านี้ไปยังระบบ SCADA หรือ MES (ระบบปฏิบัติการการผลิต) ผ่านทางอีเทอร์เน็ตอุตสาหกรรม เพื่อสร้างการแสดงภาพข้อมูลระดับโรงงานและการจัดการการผลิต ซึ่งจะช่วยวางรากฐานสำหรับโรงงานดิจิทัล

3. การตั้งค่าพารามิเตอร์: เปลี่ยนฟังก์ชั่น PLC ให้เป็นสะพานสำหรับผลผลิตที่แท้จริง

ไม่ว่า PLC จะทรงพลังเพียงใด ก็จำเป็นต้องมีพารามิเตอร์ที่เหมาะสมในการขับเคลื่อน การตั้งค่าพารามิเตอร์คือกระบวนการ "แปล" ข้อกำหนดของกระบวนการเป็นคำสั่งที่เครื่องจักรสามารถดำเนินการได้ และระดับของการปรับแต่งจะกำหนดผลลัพธ์ของการผลิตขั้นสุดท้ายโดยตรง

หมวดหมู่พารามิเตอร์ที่สำคัญ ได้แก่:

• พารามิเตอร์ทางกล เช่น อัตราส่วนการส่งกำลัง เส้นผ่านศูนย์กลางลูกกลิ้ง หมายเลขสายตัวเข้ารหัส ฯลฯ เหล่านี้เป็นพื้นฐานสำหรับ PLC ในการคำนวณตำแหน่งและความเร็วที่แม่นยำ

• พารามิเตอร์ความตึงเครียด:

◦ จุดตั้งค่าความตึงเริ่มต้น: ตั้งค่าตามคุณสมบัติของวัสดุที่แตกต่างกัน (เช่น PP, PET, ฟอยล์อลูมิเนียม)

◦ พารามิเตอร์ PID (สเกล อินทิกรัล และดิฟเฟอเรนเชียล): การปรับพารามิเตอร์ทั้งสามนี้จะกำหนดความเร็วในการตอบสนอง ความเสถียร และความสามารถในการป้องกันการรบกวนของการควบคุมแรงดึงโดยตรง วิศวกรผู้ควบคุมระบบจำเป็นต้องปรับค่าอย่างละเอียดตามสภาพพื้นที่

◦ ค่าสัมประสิทธิ์ความเรียว: ควบคุมความโค้งของแรงดึงที่ลดลงเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของขดลวดเพิ่มขึ้นในระหว่างการพัน เพื่อป้องกันไม่ให้แกนถูกบดขยี้หรือวัสดุภายนอกลื่นไถล

• พารามิเตอร์ความเร็ว: รวมถึงเวลาเร่งความเร็วและลดความเร็ว (S-curve) ความเร็วในการวิ่งสูงสุด ฯลฯ การเร่งความเร็วและลดความเร็วที่ราบรื่นช่วยลดผลกระทบต่อวัสดุและรับรองการเริ่มต้นและหยุดที่ราบรื่น

• พารามิเตอร์การแก้ไขแนวทาง (EPC): ควบคุมความไวและความเร็วในการตอบสนองของเซ็นเซอร์นำทางและตัวกระตุ้นเพื่อให้แน่ใจว่าขอบหรือเส้นกึ่งกลางของวัสดุจะอยู่ในแนวเดียวกันเสมอ

• พารามิเตอร์แกน: สำหรับการกรีดด้วยมีดวงกลม จำเป็นต้องกำหนดปริมาณการทับซ้อนของใบมีด ความลึกของการตัด ฯลฯ สำหรับการกรีดและกรีดด้วยมีด จำเป็นต้องคำนวณการซิงโครไนซ์เฟสระหว่างใบมีดบินและใบมีดด้านล่างอย่างแม่นยำ

ค่าของการตั้งค่าพารามิเตอร์: การตั้งค่าพารามิเตอร์ที่ยอดเยี่ยมสามารถให้ประสิทธิภาพฮาร์ดแวร์ของอุปกรณ์ได้เต็มที่ ค้นหาสมดุลที่ดีที่สุดระหว่างความเร็ว ความแม่นยำ และความเสถียร และเป็น "ความลับ" สำหรับการบรรลุการผลิตที่มีคุณภาพสูงและมีประสิทธิภาพ

4. สรุป

การอัพเกรดระบบอัตโนมัติของเครื่องตัดจะเปลี่ยนจากอุปกรณ์ที่ "ขับเคลื่อนด้วยกลไก" ไปเป็นอุปกรณ์อัจฉริยะที่ "กำหนดโดยซอฟต์แวร์" อย่างแท้จริง ในการเปลี่ยนแปลงครั้งนี้:

• PLC จัดเตรียมรากฐานฮาร์ดแวร์และแพลตฟอร์มความสามารถสำหรับการควบคุมที่ซับซ้อน การเคลื่อนไหวที่แม่นยำสูง และการตัดสินใจอัจฉริยะ

• การตั้งค่าพารามิเตอร์ถือเป็น "จิตวิญญาณ" และ "ความรู้" ที่ถูกฉีดเข้าไปในแพลตฟอร์ม ซึ่งมีกระบวนการผลิตและประสบการณ์การปฏิบัติงานที่เฉพาะเจาะจง

ทั้งสองสิ่งนี้ล้วนเสริมซึ่งกันและกันและขาดไม่ได้ การลงทุนในระบบ PLC ที่ทรงพลังและเปิดกว้าง เสริมด้วยการปรับปรุงพารามิเตอร์และการวิจัยกระบวนการอย่างละเอียดและละเอียดถี่ถ้วนเท่านั้นที่จะทำให้องค์กรสามารถปลดปล่อยศักยภาพของเครื่องตัดได้อย่างเต็มที่ และท้ายที่สุดแล้วจะได้รับผลตอบแทนที่สำคัญในด้านคุณภาพ ประสิทธิภาพ และการควบคุมต้นทุน รวมถึงสร้างความได้เปรียบทางการตลาด