soluciones integradas de Mitsubishi
resolvieron los tres aspectos.
■ La plataforma de automatización Melsec System Q se basa en un sistema de multi- procesador.
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APLICACIONES
Automática e InstrumentaciónMR-J2 Super de gama alta.
En palabras de Alexander Calie- be, de Bograma, finalmente opta- mos por los productos Mitsubishi Electric porque esta firma ofrecía un sistema completo e integrado con ciclos de programa más rápi- dos que los otros sistemas dispo- nibles.
La integración de tecnología mul- tiprocesador permite reducir retar- dos y tiempos de inactividad para utilizar todo el potencial de los ser- voamplificadores para maximizar la velocidad del sistema en conjunto. La tecnología avanzada de control del servo posibilita la adaptación auto- mática al entorno mecánico para que los circuitos de control internos se op- timicen continuamente adaptándose a los requisitos (tiempo real, sinto- nización automática). Con el análisis FFT integrado es posible identificar resonancias mecánicas que pueden causar vibraciones y reducir el fun- cionamiento. Estas resonancias son filtradas, haciendo que el sistema funcione sin errores ni retardos. El control de movimiento es realizado por la CPU integrada en la platafor- ma “System Q” y enviada a los con- troladores del servo mediante la red de alta velocidad (SSCNET). Ésta es una red plug & play que puede ins- talarse sin necesidad de consumir tiempo en su configuración.
La CPU coordina todos los movi- mientos y los sincroniza unos con otros. Una segunda CPU manipula las operaciones de control de la má- quina y opera independientemente
del perfil de movimientos de sistema. La gran ventaja en esta división de trabajos es que los procesos de mo- vimiento son totalmente indepen- dientes de los ciclos de control, con comunicación casi automática a tiem- po real entre las dos CPU.
Diseño de la máquina
El corazón de la nueva máquina de perforado BS Multi HSP es el área de corte. Las herramientas para cortar o perforar papel son movidas por un eje excéntrico. El material a cortar es introducido por una cinta transpor- tadora, mientras que la encuaderna- ción es introducida directamente en el área de corte donde se alinea. El corte de la máquina es ejecutado por el controlador de perforación y se extrae el material tan pronto se fi- naliza la operación. La tarea más im- portante en el diseño de la máquina fue integrar los componentes mecá- nicos con los motores servo para al- canzar la máxima velocidad y el tiem- po de respuesta más corto. Para alcanzar el resultado deseado es ne- cesario conseguir un perfecto ba- lance entre todos los pesos y pares de torsión, siendo uno de los puntos más críticos diseñar el sistema de corte/perforado. La solución fue un sistema de control recíproco con un eje de levas integradas conducido por un servo motor eléctrico. El di- seño de la leva fue también critico: los objetivos fueron maximizar la fuerza de perforación para cortar todo tipo de materiales y optimizar el ángulo excéntrico libre para re-
ducir el tiempo de perforado. El con- trolador del servo y el eje de levas fue- ron dimensionados para tener una fuerza de perforación máxima de 15 toneladas. El servo usado tiene un par de 33,4 Nm y un máximo de 100 Nm, necesario para una reducción del tiempo de incisión en el papel. Los servomotores también controlan la entrada y salida del sistema y está sin- cronizado con el sistema de perfora- ción, lo que permite un funciona- miento continuado.
Todos los cálculos para controlar la velocidad de entrada y salida de las cintas transportadoras, cadenas y el controlador de perforación son rea- lizados por la CPU que controla el mo- vimiento. Esta CPU soporta opera- ciones multitarea, lo que permite programar de forma separada todos los cálculos.
En el pasado, la integración de una máquina de perforación en las líneas de producción era bastante com- plejo. La máquina debía estar sin- cronizada con la velocidad de la lí- nea, normalmente con un encoder incremental. El nuevo sistema es más simple: todo lo necesario reside en un único sensor, que tiene forma de una barrera fotoeléctrica en el área de alimentado de la máquina. La CPU de movimiento calcula a qué velocidad es alimentada la máquina y automá- ticamente sincroniza la velocidad de la máquina de perforado con la má- quina que alimenta a ésta. No nece- sita la intervención de un operador y no se necesita ajuste mecánico del encoder incremental, reduciéndose
■ Uno de los cuatro servoejes responsable de alimentar la máquina. ■ Entorno gráfrico de programación de sistema de servoejes sín- cronos.
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APLICACIONES
Noviembre 2006 / n.º 379significativamente el tiempo de ins- talación.
Programación e instalación Para programar el software se ha usa- do un editor gráfico, haciendo más fácil visualizar las interacciones entre los diferentes servos. Usando el edi- tor, los programadores han desarro- llado una máquina mecánica vir- tual, donde los servos interactúan. Un controlador maestro virtual enla- za los 4 servos de la cinta transporta- dora de alimentación, cadena, el con- trol de perforado y la cinta de salida. La utilización de levas virtuales es de utilidad a los ingenieros para com- plementar el eje de levas mecánico con levas electrónicamente programadas. Las primeras pruebas confirmaron el potencial del sistema. El sistema de control para servos es realmente excelente, dijo Alexandar Caliebe con satisfacción, y la compleja in- teracción entre los diferentes con- troladores en el sistema es casi perfecta. Después de algunas prue- bas más y de la optimización de los
servos, los ingenieros fueron ca- paces de dar informes optimistas. Las medidas de sincronismo fue- ron realizadas con un osciloscopio a tiempo real incluido en el pa- quete de software, que confirmó que todos los controladores estaban sincronizados. El periodo míni- mo obtenido fue de 185 msec, que permite 20.000 ciclos por hora. El objetivo de producir a 18.000 ci- clos por horas estaba completado, sigue afirmando Caliebe.
Conclusiones
En el mercado actual, altamente com- petitivo, las nuevas tecnologías y las máquinas de alta velocidad han co- brado una gran importancia. Los in- genieros diseñaron esta máquina con la estrecha colaboración del fabri- cante de automatismos desde el ini- cio, lo que ha supuesto un gran acier- to. Los sistemas electromecánicos tienen múltiples ventajas, incre- mentan los resultados y reducen el coste por unidad para los operarios, mientras que la programación gráfi-
ca para sistemas virtuales ayuda a reducir el tiempo de desarrollo para sistemas complejos desde el princi- pio. Y, en conclusión, las soluciones integradas ayudan a evitar pérdidas en el funcionamiento en cualquier punto del sistema.
Los ingenieros deBograma que- daron impresionados con los resul- tados obtenidos con la tecnología de Mitsubishi Electric y con la exce- lente cooperación entre los equipos de ambas empresas. La primera de estas máquinas está en funciona- miento desde el año 2005 y Bograma ya está utilizando los servos y los sis- temas de control Mitsubishi Electric para todas sus máquinas.
Thilo Döring
Key Account Manager Drive Systems en Mitsubishi Electric Europa B.V.
www.bograma.ch
www.mitsubishi-automation.es Artículo traducido por Marc Peralta, Mitsubishi Electric Automation, Barcelona
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