Модернизация паллетайзера и автоматизация паллетирования

  «Палета» — это единственный нормативный вариант написания слова, зафиксированный в «Русском орфографическом словаре» Российской академии наук (РАН), то есть с использованием одной буквы «л». Написание с одной «л» при составлении словаря было выбрано по нескольким причинам. Первая — это наличие в русском языке родственного слова «палетка». Вторая причина - следовать общей тенденции, упрощать до одной согласной написание заимствованных слов с двойными согласными. Вариант написания слова «паллета» с двумя согласными «лл» широко распространен в профессиональной среде, поэтому этот вариант также используется нами в тексте. Он не является нормативным, мы об этом знаем.

  Модернизация имеющегося на производстве паллетайзера целесообразна в тех случаях, когда без внесения изменений в механическую часть оборудования необходимо решить следующие задачи: повысить надежность системы, уменьшить период цикла укладки продукции, адаптировать укладку под новый тип продукции, интегрировать паллетоукладчик с иными информациоными, в том числе «Честный знак». Специалисты ООО «КУБТРОНИКС» обладают опытом реализации таких проектов и выполняют все необходимые стадии: от аудита действующего оборудования и формирования технического задания до ввода в эксплуатацию уже модернизированного оборудования.

  Система паллетирования на действующем производстве — это не отдельный механизм или элемент производственной линии, а комплекс элементов, состоящий из механической части (манипулятор, укладчик, конвейеры подачи, поворотный стол), электроприводов, пневмоприводов, датчиков позиционирования, сигнализаторов контроля положения, непосредственно автоматизированной системы управления. Модернизация процесса паллетирования должна учитывать каждый из этих элементов в определенной последовательности выполнения комплекса работ, включающего:

  Непрофессиональное отношение к работам на любом из указанных этапов приводит к тому, что выполнение последующих этапов не согласуется с результатами предыдущих. Как следствие этого, ожидаемое увеличение надежности и производительности палетирования отсутствуют, затраченные средства не окупаются.

1. Первая группа задач связана с технически устаревшей системой управления. Она включает необходимость замены модулей ввода-вывода, контроллеров, панелей оператора, как правило, уже снятых с производства, недоступных для заказа. В отдельных случаях у собственника оборудования отсутствует программное обеспечение ПЛК и панелей оператора, что также усложняет сопровождение систем палетирования, являясь дополнительной причиной для замены микропроцессорных устройств.


2. Вторая группа задач – это механический износ: люфты в направляющих, деградация вакуумных и механических захватов, снижение точности позиционирования.


3. Третья категория - ограничения в функционирующей системе по номенклатуре палетируемой продукции. Поясним. Например, старая логика работы паллетоукладчика была запрограммирована под имевшуюся на заводе на момент внедрения продукцию, смена формата продукции (габаритных размеров, массы, типа упаковки) в действующем программном обеспечении не предусмотрена. Поэтому требуется как изменение аппаратного обеспечения (толкателей, устройств разворота продукции, контроля положения, захватов), так и программной части АСУ.

  Аудит системы паллетирования начинается с определения фактических параметров:

• времени циклов укладки одной единицы, слоя, всей палеты,
• точность позиционирования при укладке,
• состояние механической части (износ направляющих, редукторов, захватов),
• ресурс ПЛК по количеству подключаемых модулей, наличию свободных каналов ввода/вывода,
• свободной памяти под команды с переменными,
• ресурс панели оператора по наличию проекта ПО с возможностью внесения в него изменений,
• перечень функционирующих сигнализаторов, датчиков их метрологическая точность.

  По опыту ООО «КУБТРОНИКС» около половины предприятий не располагают актуальной документацией на функционирующее оборудование для палетирования, то есть отсутствуют:

• актуальные электрические схемы,
• описание алгоритмов функционирования,
• инструкции оператора,
• эксплуатационная документация,
• спецификация смонтированного оборудования.

  В подобных случаях мы выполняем реверс-инжиниринг, восстанавливая документацию до уровня, достаточного для проведения работ по модернизации.

  Состав оборудования для палетирования, которое подлежит замене или доработке, определяется на этапе аудита. Типовой проект улучшения паллетайзера, как правило, выполняется в трех контурах:

• силовая часть (частотные преобразователи, сервоприводы, коммутационная аппаратура, пневмоприводы),
• система автоматического управления (контроллер, модули ввода-вывода, панель оператора),
• периферийные устройства (датчики положения, оптические барьеры, энкодеры, пневмораспределители, пневматические и механические захваты).

  Большая часть проектов модернизации ограничивается доработкой программного обеспечения, заменой элементов АСУ ТП и силовой части при сохранении механической части обордуования. Это существенно сокращает бюджет по сравнению с покупкой нового паллетоукладчика.

До

Основа модернизации автоматизированной системы управления – это замена устаревшего ПЛК на современный контроллер с развитой периферией и поддержкой промышленных протоколов (PROFINET, EtherNet/IP, Modbus/TCP). Совместно с ЦПУ обновляются каналы дискретного и аналогового ввода-вывода, вводится в эксплуатацию новая панель оператора с диагональю дисплея от 10" до 15", разрабатывается прикладное программное обеспечение для работы с актуальной номенклатурой продукции предприятия.

После

  При модернизации силовой части систем управления мы часто меняем устаревшие частотные приводы на современные модели. Это позволяет повысить точность позиционирования продукции, точность регулирования скорости перемещения как элементов палетайзера, так и подающих конвейеров. Результат такой модернизации – сокращение цикла укладки, уменьшение количества сбоев при неверной расстановке продукции, уменьшения вероятности отказа из-за перегрузки привода, так как современные частотные преобразователи имеют больший запас токовой перегрузке и больший момент при низких частотах вращения.

  Для модернизации механической части паллетайзера необходимо учитывать как реализована эта часть.

  Первый вариант – это послойная палетазция без использования робота-манипулятора. В профессиональной среде паллетайзеры с послойным формированием палеты, как правило, называются:

• Высокоуровневый паллетайзер (High-Level Palletizer): Этот тип оборудования формирует слой продукции на специальной платформе, которую часто называют «слойной плитой». Затем этот слой опускается на уже готовый слой продукции на паллете.
• Однослойный паллетайзер (Single-Layer Palletizer): В некоторых классификациях палетайзеров так называют устройства, которые формируют и перемещают по одному слою за раз.
• Система подготовки слоев (Layer Preparation System): Этот термин используется для описания отдельного модуля, который занимается сборкой слоя из отдельных единиц продукции.

  Второй вариант – это роботизация паллетирования на основе робота-манипулятора как промышленного исполнения, так и в формате кобота (коллаборативного робота) экономически оправдана в случаях:

• частой смены формата упаковки на линии,
• при потребности в гибкой схеме укладки продукции на палеты.

  Робот-манипулятор может:

1. Во-первых, работать по заранее реализованным «гибким» схемам укладки через выбор запрограммированного рецепта на панели оператора.
2. Во-вторых, имеет универсальное программное обеспечение, позволяющее в короткий срок реализовать дополнительные схемы укладки, что существенно отличает этот вариант роботов манипуляторов от роботов с послойной укладкой.

  Вне зависимости от типа механической части модернизация системы управления позволяет интегрировать паллетоукладчик с остальным производственным оборудованием:

• линией фасовки,
• конвейерными системами,
• оборудованием маркировки,
• обмотчиками.

  Для этих целей контроллер паллетайзера взаимодействует с другими АСУ как при помощи каналов ввода-вывода, так и по цифровым каналам передачи информации на основе протоколов PROFINET, EtherNet/IP, Modbus/TCP, Modbus rtu. Один из примеров такой модернизации – это решение задачи агрегирования палет для системы «Честный знак».

  Стоимость модернизации действующего паллетайзера может быть определена только после аудита действующей системы и подготовки проекта модернизации. Затраты на модернизацию паллетоукладчика зависят как от текущего состояния механической части оборудования, так и от глубины обновления системы управления:

• необходимости интеграции с другим оборудованием предприятия,
• дооснащения системами безопасности,
• номенклатуры и стоимости нового оборудования,
• иными дополнительными затратами.

  Диапазон стоимости между минимальным вариантом модернизации, который сводится к корректировке настроек программного обеспечения, и максимальным вариантом с комплексной заменой узлов может отличаться в 100 раз.

  Бюджет проекта определяют следующие статьи затрат, а именно стоимости:

• Аппаратной части: ПЛК, частотные преобразователи, сервоприводы, датчики, коммутационная аппаратура, шкаф управления, панель оператора.
• Услуг инжиниринга: обследование, разработка проекта, программирование контроллера, HMI, создание SCADA-экранов, реверс-инжиниринг старой схемотехники, обратный инжиниринг алгоритмов и программного обеспечения.
• Монтажных и пуско-наладочных работ: демонтаж устаревших компонентов, прокладка новых кабельных трасс, монтаж новых приборов.
• Интеграции с иным оборудованием: согласование протоколов обмена, настройка рецептов укладки.

  Если механическая рама паллетайзера или сам манипулятор в нормативном состоянии, тогда экономия на проекте модернизации по сравнению с проектом полной реконструкции составляет до 60% от стоимости нового оборудования.