Sistema automatizado de manipulación de rodillos de molino

Fondo
La demanda de envases de plástico para alimentos ha aumentado considerablemente en los últimos años, lo que ha dado lugar a nuevas líneas de producción para adaptarse al aumento del volumen. Un fabricante requería una nueva línea de producción que aumentara la capacidad de producción total en un 25% y fuera compatible con su sistema WIP/SLIM existente en la instalación (el programador de la planta responsable de notificar la producción de qué producto se requiere). Como la mayoría de las instalaciones de fabricación, el espacio era escaso y la mano de obra era cara. Por lo tanto, este sistema tenía que producir y almacenar grandes cantidades de película en un área relativamente pequeña, al tiempo que requería un mínimo de personas para supervisar la operación.

Descripción del sistema
La línea de producción recién instalada utiliza tres máquinas principales para producir películas. La primera máquina es la Orientador. El Orienter toma pellets de plástico y produce película en grandes núcleos de acero inoxidable de 20 pies. La segunda máquina es la cortadora. La cortadora corta la película a los anchos y largos deseados para la venta a los envasadores de alimentos. La tercera máquina es la Slabber. El Slabber corta el material inutilizable del núcleo y dispone el material a la chatarra. Dos grúas totalmente automatizadas que operan en pistas paralelas son responsables de mover los núcleos entre las máquinas y las ubicaciones del almacén. La grúa en línea da servicio al Orientador, Slitter y una pequeña ubicación de almacén llamada In-Line WIP.

La grúa lateral da servicio a la cortadora y a una ubicación de almacén principal llamada Side WIP. Tanto las grúas en línea como las laterales son similares en diseño y capacidad. Sin embargo, la grúa lateral tiene un movimiento de rotación que puede cambiar la orientación del núcleo cuando la cortadora requiere material sin enrollar en la dirección opuesta. Se utilizan dos vagones lanzadera para transferir los núcleos entre las dos bahías. El transbordador # 1 puede transportar dos núcleos. Una de las ubicaciones centrales está reservada solo para núcleos vacíos, mientras que la otra puede llevar un núcleo vacío o completo. El transbordador # 2 puede transportar solo un núcleo. Este núcleo puede estar vacío o enrollado con película.

Cada grúa y lanzadera tiene un PLC Ethernet Allen-Bradley SLC 5/05 a bordo. Estos PLC son responsables del movimiento manual y automático de las grúas y lanzaderas. Todos los motores de elevación del sistema están controlados por electromotive IMPULSE^®•VG+ Series 2 Vector Drives. Todos los demás motores están controlados por variadores de frecuencia ajustables electromotivos IMPULSE^®•G+ Serie 2. Un PLC SLC 5/05 adicional se encuentra en un recinto montado en el piso y es responsable de controlar varias puertas de seguridad y pasarelas que rodean y dentro del área de producción.

Dos PC de escritorio son la columna vertebral de este sistema de grúa automatizado. Estos equipos proporcionan control de inventario, tráfico y comunicaciones. El PC del servidor principal se encuentra en la sala de computadoras. Un PC adicional, ubicado en la sala de control, actúa como servidor de respaldo. Ambas PC ejecutan el software de control SoftLogix5 y ambas pueden controlar todo el sistema. En el funcionamiento normal, el servidor principal está activo y el servidor de copia de seguridad está inactivo. El servidor activo está a cargo del sistema. La única función del servidor inactivo es monitorear el sistema. En el caso de una falla del servidor activo, el servidor inactivo se activa con solo tocar un botón. El servidor de copia de seguridad ejecuta el software de interfaz de operador RSView32, que permite a los operadores supervisar el sistema. Dos PC de pantalla táctil de resistencia industrial adicionales se encuentran en el piso de la planta. Estos PC también ejecutan el software de interfaz de operador RSView32.

El servidor activo se utiliza para administrar las comunicaciones Ethernet entre los PLC y los PC. Esta red permite que la información vital fluya entre los equipos. Una gran ventaja de la red Ethernet es que permite al personal de mantenimiento solucionar problemas y monitorear los programas de control plc desde el piso. Un enlace de comunicaciones cableado entre los PLC del transbordador y el otro equipo no era práctico. Para resolver este problema, se utilizan módems Ethernet RF para este medio de comunicación.

A pesar de que un servidor está activo y otro está inactivo, ambos servidores realizan un seguimiento del inventario. Cada núcleo tiene un ID que el sistema utiliza para identificarlo. Cada núcleo tiene una etiqueta RFID que identifica no solo el núcleo, sino también la orientación del núcleo. Cuando a una grúa se le da la orden de recoger un núcleo, no solo se le da la ubicación, sino también la identificación del núcleo. Cuando la grúa recoge el núcleo, identifica el núcleo utilizando un lector RFID. Esta aplicación RFID fue particularmente difícil de resolver porque la etiqueta RFID tenía que montarse dentro del núcleo de acero inoxidable y el lector tenía que colocarse de tal manera que no se dañara al recuperar y transportar los núcleos.

Funcionamiento del sistema

Modo automático de funcionamiento

Orientador
Un núcleo vacío se entrega automáticamente al Orienter. El Orienter produce película y la enrolla en el núcleo. Cuando un núcleo está listo para ser retirado del Orienter, el Orienter envía una señal cableada al sistema de grúa. La grúa en línea retira el núcleo y lo coloca en un servicio de transporte disponible. El transbordador mueve el núcleo al área de control de calidad donde se inspecciona la película. La película se etiqueta y el núcleo se libera en el WiP lateral para su almacenamiento.

Cortadora
Cuando la cortadora requiere película, se envía una señal cableada al sistema de grúa. A continuación, el sistema de grúa envía un mensaje al WIP/SLIM para definir una nueva asignación. Cuando se recibe la nueva asignación, las grúas y lanzaderas encuentran y recuperan el núcleo. El núcleo suele estar en el WiP lateral, pero puede estar en el WIP en línea. Si la orientación del núcleo no coincide con el requisito de la cortadora, el núcleo se envía a la grúa lateral para su rotación. Después de entregar un núcleo, se retira el núcleo que se cortó anteriormente.

Losa
Cuando el Slabber requiere que se coloque un núcleo, el operador solicita el siguiente núcleo presionando un botón en la estación de pulsador Slabber. Después de recibir la entrada del botón, el sistema de grúa envía un mensaje al WIP/SLIM para solicitar la siguiente asignación. Cuando se recibe la nueva asignación, las grúas y lanzaderas entregan el núcleo al Slabber. Después de que el Slabber haya eliminado todo el material del núcleo, el operador devuelve el núcleo al sistema automatizado presionando un botón en la estación de pulsador Slabber. Las grúas y lanzaderas mueven el núcleo a una ubicación WIP vacía.

Modo manual de operación
Un colgante electromotivo SBP2 se utiliza para la operación de respaldo manual mientras se realiza el mantenimiento del sistema.