FAST Winder Dancer-controlled

Technologický modul Winder Dancer-controlled od spoločnosti Lenze je pokročilý riadiaci systém navrhnutý na presné riadenie navíjacích pohonov v priemyselných procesoch. Tento modul je súčasťou softvérovej platformy Lenze FAST a je určený pre systémy, v ktorých je udržiavanie presného napätia a polohy materiálu počas navíjania rozhodujúce. Systém využíva pokročilé metódy na riadenie napnutia a polohy tanečnice (danceru), čo je kľúčové pre procesy vyžadujúce stabilitu a presnosť, ako sú textilný, papierenský a plastový priemysel.

Základné funkčné prvky modulu

Technologický modul Winder Dancer-controlled je komplexný systém s viacerými úrovňami riadenia a diagnostiky. Základné funkčné prvky systému sú rozdelené do troch hlavných verzií: Base, State a High. Každá z týchto verzií rozširuje funkcie modulu a poskytuje väčšiu flexibilitu pre rôzne typy aplikácií.

Riadenie polohy tanečnice

Riadenie tanečnice je jednou z kľúčových funkcií modulu. V mechanizme tanečnice je umiestnený snímač, ktorý meria jej polohu a prenáša tieto údaje do riadiaceho systému. Systém porovnáva aktuálnu polohu s referenčnou hodnotou. Ak dôjde k odchýlke, regulátor typu PI automaticky upraví rýchlosť navíjania tak, aby sa tanečnica vrátila do správnej polohy. Tento proces je rozhodujúci pre udržiavanie správneho napnutia materiálu.

Učenie polohy tanečnice

Modul poskytuje manuálnu možnosť „učenia“ hraničných polôh tanečnice, ktorá umožňuje systému zapamätať si tieto polohy a následne ich využívať pre spoľahlivú prevádzku.

Riadenie ťahu pomocou charakteristickej funkcie

Systém umožňuje riadenie ťahu materiálu v závislosti od priemeru navinutého materiálu. To sa dosahuje pomocou „charakteristickej krivky ťahu“, ktorá určuje, ako sa ťah znižuje so zväčšujúcim sa priemerom navíjaného kotúča. Pre každý typ materiálu (papier, fólia, textil) je možné nastaviť inú charakteristiku ťahu. K dispozícii sú tri režimy riadenia ťahu:

• Lineárny profil ťahu – vhodný pre materiály, ktoré vyžadujú rovnomerné znižovanie ťahu.
• Krivka momentu – používa lineárny moment pre materiály, pri ktorých má moment vplyv na ťah.
• Používateľom definovaná charakteristika – umožňuje definovať vlastnú krivku ťahu pomocou 64 bodov.

Kompenzácia zrýchlenia

Každé zrýchlenie alebo spomalenie navíjača môže narušiť ťah materiálu, pretože zrýchlenie ovplyvňuje rovnováhu medzi silou a ťahom. Modul Winder Dancer-controlled poskytuje funkciu kompenzácie zrýchlenia, ktorá vypočíta potrebný moment a automaticky ho pripočíta k ťahu, čím zabezpečí, že ťah zostane počas zmien rýchlosti konštantný.

Synchronizácia rýchlosti linky

V systémoch, kde je potrebné synchronizovať rýchlosť navíjača s hlavnou výrobnou linkou, modul ponúka funkciu synchronizácie. Modul využíva signál rýchlosti linky na zosúladenie rýchlosti navíjania, čím zabezpečuje, že materiál sa navíja konštantnou rýchlosťou aj pri zmenách rýchlosti linky.

Výpočet priemeru návinu a riadenie navíjania

Jednou z kľúčových funkcií modulu je výpočet aktuálneho priemeru navinutého kotúča. Tento výpočet je založený na integrovanej rýchlosti linky a rýchlosti navíjača. Pre zabezpečenie presnosti je možné zvoliť rýchly alebo pomalý režim výpočtu, pričom rýchly režim umožňuje rýchlu reakciu na zmeny priemeru materiálu.

• Korekcia priemeru na základe tanečnice (dancera)
  Modul dokáže korigovať priemer navinutého materiálu na základe pohybov taniera. Ak sa rýchlosť navíjania výrazne líši od rýchlosti linky, systém tieto rozdiely automaticky zohľadní a upraví vypočítaný priemer materiálu tak, aby zodpovedal skutočnému stavu.
• Manuálne ovládanie (Jogging)
  Na účely údržby alebo ručného ovládania modul poskytuje funkciu „manuálneho posuvu“ (jog). Táto funkcia umožňuje ručné ovládanie navíjača v oboch smeroch s možnosťou nastavenia jeho rýchlosti a polohy.

Bezpečnostné funkcie a diagnostika

Modul s riadením navíjača pomocou taniera je vybavený robustnými bezpečnostnými funkciami, ktoré chránia systém aj materiál pred poškodením. V prípade kritických udalostí, ako je pretrhnutie materiálu alebo dosiahnutie krajnej polohy tanečnice, systém automaticky zastaví prevádzku a aktivuje výstrahu. Diagnostické výstupy, ako chybové kódy a identifikačné výstupy, poskytujú podrobné informácie o stave systému.

Monitorovanie pretrhnutia materiálu

Modul ponúka dve metódy monitorovania pretrhnutia materiálu:

• Monitorovanie zmeny priemeru – ak sa priemer začne zmenšovať nesprávnym smerom (oproti smeru navíjania), systém deteguje pretrhnutie materiálu.
• Monitorovanie polohy tanečnice – ak tanečnica dosiahne dolnú krajnú polohu, systém automaticky deteguje pretrhnutie materiálu.

Prispôsobenie systému pre rôzne aplikácie

Modul Winder Dancer-controlled je navrhnutý pre širokú škálu aplikácií. Systém je schopný pracovať s rôznymi typmi materiálov a jeho flexibilná architektúra umožňuje jednoduchú integráciu do existujúcich riadiacich systémov. 

Záver

Technologický modul Winder Dancer-controlled predstavuje moderné riešenie pre presné a flexibilné riadenie navíjania materiálu v priemyselných aplikáciách. Vďaka pokročilým funkciám, ako sú riadenie polohy taniera, kompenzácia zrýchlenia a riadenie ťahu, poskytuje vysokú úroveň presnosti a spoľahlivosti. Jeho univerzálnosť a jednoduchá integrácia z neho robia ideálne riešenie pre široké spektrum priemyselných procesov.

Pre viac technických podrobností, vrátane konkrétnych hodnôt parametrov a diagnostických informácií, odporúčame preštudovať priložený úplný technický manuál k modulu.

Technologický modul Winder Dancer-controlled je súčasťou softvéru FAST Application, ktorý je navrhnutý na presné riadenie navíjania a odvíjania materiálov v automatizovaných priemyselných procesoch. Tento modul je špeciálne vyvinutý pre aplikácie, v ktorých sa riadenie ťahu dosahuje prostredníctvom pohybu tanečnice. V nasledujúcej časti sa zameriame na technické detaily a základné funkcie, ktoré modul poskytuje.

Funkčný popis modulu

Winder Dancer-controlled sa používa v aplikáciách, kde je potrebná vysoká presnosť riadenia navíjania materiálu, ako sú káble, textílie, papier alebo fólie. Tento modul ponúka funkcie, ako riadenie polohy tanečnice, riadenie ťahu a výpočet priemeru počas navíjania.

Riadenie polohy tanečnice

Pri riadení tanečnice pracuje pohon navíjania v uzavretej rýchlostnej slučke. Signál rýchlosti linky sa násobí recipročnou hodnotou priemeru navinutého materiálu, ktorá slúži ako predriadenie rýchlosti. Poloha tanečnice sa neustále monitoruje a porovnáva s referenčnou hodnotou. Ak je zistená odchýlka, regulátor polohy tanečnice (PI regulátor) upraví referenčný signál rýchlosti tak, aby túto odchýlku eliminoval.

Výpočet priemeru materiálu

Pri navíjacích procesoch je správne určenie aktuálneho priemeru materiálu rozhodujúce. Na výpočet sa používajú integrované hodnoty rýchlosti, ktoré umožňujú presné spriemerovanie a stabilné riadenie. Modul umožňuje dynamickú adaptáciu rýchlosti a pohybu na základe aktuálneho priemeru.

Použitie modulu

Modul Winder Dancer-controlled je optimalizovaný pre rôzne typy materiálov a navíjacích procesov. Typické aplikácie zahŕňajú:

• Navíjanie káblov a vodičov
• Navíjanie textílií, fólií a papiera,
• Aplikácie s vysokými nárokmi na presnosť ťahu materiálu

Systém je navrhnutý pre linky s rýchlosťou až do 1000 m/min a poskytuje vysokú presnosť riadenia ťahu.

Kľúčové vlastnosti modulu

a) Manuálny posuv (Jogging)

Modul umožňuje manuálne ovládanie pohybu navíjača. Ovládanie sa aktivuje pomocou vstupov xJogPos a xJogNeg, ktoré umožňujú pohyb v kladnom alebo zápornom smere. Poloha sa upravuje na základe aktuálnych parametrov rýchlosti a zrýchlenia.​

b) Referencovanie

Proces referencovania (homing) je základnou funkciou modulu, ktorá zabezpečuje, že navíjač je správne nastavený do svojej východiskovej (referenčnej) polohy. Tento proces sa spúšťa aktiváciou vstupu xHomeExecute a modul sleduje referenčný spínač, kým nie je dosiahnutá domovská poloha.

c) Riadenie ťahu

Modul umožňuje riadenie ťahu materiálu pomocou charakteristických kriviek. K dispozícii sú tri základné typy riadenia:

1. Lineárna charakteristika ťahu,
2. Lineárna charakteristika momentu,
3. Používateľsky definovateľná charakteristika s 65 interpolovanými bodmi.

Tieto charakteristiky sú definované na základe priemeru materiálu a upravujú ťah podľa potreby. Charakteristiky je možné prispôsobiť konkrétnym požiadavkám aplikácie.

d) Kompenzácia zrýchlenia

Zrýchlenie a spomalenie linky môžu narušiť proces navíjania. Modul poskytuje funkciu kompenzácie zrýchlenia, ktorá zohľadňuje dynamiku pohybu a automaticky upravuje moment. Tým sa zabezpečí, že ťah materiálu zostane konštantný aj počas zmien rýchlosti.

Monitorovanie a diagnostika

Modul poskytuje rozsiahle možnosti monitorovania a diagnostiky. Kľúčové ukazovatele zahŕňajú:

• xDancerMinPos a xDancerMaxPos: indikujú, keď tanečnica dosiahne dolnú alebo hornú krajnú polohu
• xWebBreakMonit: aktivuje monitorovanie pretrhnutia materiálu na základe zmien priemeru alebo polohy tanečnice.

Adaptívne zosilnenie regulátora rýchlosti

Pre aplikácie, v ktorých sa priemer navíjaného materiálu počas procesu výrazne mení, je modul vybavený funkciou adaptívneho zosilnenia regulátora rýchlosti. Toto zosilnenie sa automaticky upravuje na základe aktuálneho priemeru alebo momentu zotrvačnosti materiálu, čím sa zabezpečuje lepšie riadenie pohybu materiálu pri rôznych podmienkach.

Záver

Winder Dancer-controlled ponúka robustné riešenie pre presné riadenie navíjania a odvíjania materiálov. Vďaka pokročilým funkciám, ako sú riadenie ťahu, dynamický výpočet priemeru, kompenzácia zrýchlenia a monitorovanie pretrhnutia materiálu, je ideálny pre aplikácie, ktoré vyžadujú vysokú presnosť a spoľahlivosť.

Pre viac technických podrobností, vrátane konkrétnych hodnôt parametrov a diagnostických informácií, odporúčame preštudovať si úplný technický manuál k modulu.

​

Hlavné rozdiely medzi verziami V1 a V2 technologického modulu FAST Winder Tension-Controlled sú nasledovné:

Doplnkové funkcie a vylepšenia

• Verzia V2 obsahuje oproti verzii V1 doplnkové funkcie, ako napríklad Quick Stop, ktorá umožňuje rýchlejšie a bezpečnejšie zastavenie procesu navíjania. Táto funkcia nie je vo verzii V1 uvedená.
• Verzia V2 tiež pridáva funkciu na ukončenie procesu navíjania a obsahuje možnosť monitorovania pretrhnutia materiálu, čím zabezpečuje lepšiu kontrolu kvality.

Podpora rôznych verzií riadenia osí

• Verzia V2 obsahuje podporu pre L_MC1P_AxisBasicControlV2, čo je novšia verzia funkčného bloku riadenia osi, zatiaľ čo verzia V1 používa staršiu verziu tohto bloku.​

Adaptívne zosilnenie regulátora rýchlosti

• Vo verzii V2 bola adaptácia zosilnenia regulátora rýchlosti vylepšená, čo umožňuje presnejšiu a plynulejšiu reguláciu rýchlosti počas navíjania v závislosti od zotrvačnosti navíjača. Táto funkcia nebola vo verzii V1 tak podrobne spracovaná.

Podpora virtuálnych osí a simulácie

• Verzia V1 nepodporovala simuláciu v prostredí PLC Designer a neumožňovala použitie virtuálnych osí. Verzia V2 to zmenila – pridala podporu pre virtuálne osi a funkciu modulového rozsahu pohybu (Modulo traversing range), ktorá umožňuje presnejšie polohovanie počas navíjania.

Vylepšené riadenie ťahu

• V2 prináša vylepšené riadenie ťahu v uzavretej slučke, ktoré lepšie kompenzuje trenie a zrýchlenie. Toto vylepšenie zabezpečuje konštantnejší ťah materiálu počas navíjania, čo vo verzii V1 nebolo tak dobre rozpracované.

Kontrola rýchlosti

• Verzia V2 zahŕňa možnosť obmedzenia rýchlosti počas procesu navíjania, čo pomáha predchádzať nežiaducim zrýchleniam a spomaleniam. Táto funkcia nie je v staršej verzii (V1) uvedená.

Zhrnutím možno povedať, že verzia V2 ponúka väčšiu flexibilitu, vyššiu presnosť a lepšiu integráciu s novšími technologickými riešeniami pre riadenie ťahu a rýchlosti počas procesov navíjania materiálu.