Ponad 100 lat poświęconych postępowi technicznemu - tak najprościej można opisać naszą działalność w zakresie technologii robotycznej i automatyki Yaskawa.
Swisstex - Przemienniki częstotliwości optymalizują produkcję włókien syntetycznych
Przędze z włókien syntetycznych cieszą się ogromną popularnością w zastosowaniach technicznych i przemysłowych, cenione przede wszystkim za niezwykłą wytrzymałość w trudnych warunkach. Wykonuje się z nich m.in. pasy bezpieczeństwa, plandeki i namioty, spadochrony, poduszki powietrzne, wytrzymałe maty do stosowania w budynkach i samochodach, a także oploty opon samochodowych i pasów transportowych. Ich zaletą jest także to, że można niemal dowolnie sterować ich właściwościami, odpowiednio dostosowując proces ich produkcji do wymagań danej aplikacji.
Wytwarzanie włókien i przędz z tworzyw termoplastycznych nie jest jednak zadaniem łatwym, a głównym warunkiem powodzenia tego procesu jest utrzymanie stałych parametrów obróbki przez cały czas trwania cyklu produkcji, tak by mieściły się w stricte określonych, wąskich tolerancjach. Wymóg ten ma szczególne znaczenie m.in. w przypadku napędów: ślimaka wytłaczarki, pomp systemu dozowania filamentów, układów chłodzenia, teksturowania, rozciągania, a także przewijarki. W każdym z tych przypadków kluczowym aspektem jest precyzyjne sterowanie liczbą obrotów jednostki napędowej. Firma SwissTex – producent maszyn dla przemysłu tekstylnego – wykorzystuje w tym procesie przemienniki częstotliwości firmy YASKAWA.
- Branża
- Tekstylia
- Klient
- SwissTex
Cel: systemy dopracowane w każdym calu
Firma SwissTex z siedzibą w Winterthur we wschodniej Szwajcarii specjalizuje się m.in. w produkcji maszyn tkackich i przędzalniczych. Światowej sławy koncern opracował własną technologię wytwórczą, która umożliwia mu oferowanie rozwiązań konstrukcyjnych dostosowanych stricte do potrzeb użytkownika. Produkowane przez firmę systemy składają się z wytłaczarek, nakładarek, rozciągarek, teksturarek oraz przewijarek do nawijania przędzy na szpule i są stosowane głównie w produkcji włókien i przędz z tworzyw termoplastycznych: poliamidu (PA), polipropylenu (PP) i poliestrów (np. PET).
Proces ten przebiega według stałego schematu: granulat tworzywa sztucznego jest najpierw roztapiany w wytłaczarce, a następnie przetłaczany przez dysze, schładzany powietrzem i odprowadzany pionowo w dół do zasobnika. Niektóre systemy oferują możliwość wytwarzania kilku włókien jednocześnie, a także łączenia ze sobą włókien w różnych kolorach, aby w ten sposób wytwarzać wielobarwne przędze.
Na koniec przędza jest wprowadzana do rozciągarki wyposażonej w obrotowe galety, które mechanicznie rozciągają włókna, nadając im odpowiedni kształt i proporcje. Przędze, z których wytwarzane będą dywany, są dodatkowo teksturowane, a następnie automatycznie nawijane na szpule.
Rozwiązanie: idealnie dobrane przemienniki
Mimo że różnorodne, opisane procesy mają jedną zasadniczą cechę wspólną: stałość w czasie. Kluczową kwestią jest tu bowiem utrzymanie zadanych parametrów pracy w wąskich zakresach tolerancji przez cały cykl obróbki. Wymóg ten ma szczególne znacznie w przypadku napędów elektrycznych poszczególnych stacji, np. silników prądu przemiennego o mocach 30-150 kW stosowanych w wytłaczarkach. Aby zapewnić utrzymanie stałej liczby obrotów niezależnie od chwilowego obciążenia, firma SwissTex wyposażyła je w przemienniki częstotliwości z serii A1000, V1000 i T1000 firmy YASKAWA.
Powszechnie stosowane w różnorodnych aplikacjach, falowniki są dostępne niemal od ręki – nawet przy dużych wolumenach zamówień. Ale nie to stanowi ich największą zaletę: wszystkie zostały wszechstronnie przetestowane pod względem funkcji elektrycznych oraz zgodności elektromagnetycznej i uzyskały certyfikaty umożliwiające ich stosowanie w każdym regionie globu (m.in. cUL, UL i CE). Kwestia ta dla przedsiębiorstw takich jak SwissTex, dystrybuujących swoje urządzenia na cały świat, ma kluczowe znaczenie.
Co więcej, ich portfolio obejmuje szeroki zakres mocy (od 0,5 do 630 kW), dzięki czemu mogą obsługiwać wszystkie typy napędów stosowane w przędzarkach włókien syntetycznych. A to zapewnia producentowi realne oszczędności – zarówno na etapie projektowania i budowy maszyn, jak i logistyki części zamiennych. Umożliwia bowiem zakup wszystkich komponentów od jednego dostawcy, co przy liczbie nawet 60 falowników na urządzenie znacznie ułatwia obsługę zamówień. Zaś użytkownikom zapewnia dostęp do konkurencyjnych cenowo maszyn oraz szybką dostawę zamienników w przypadku ewentualnej awarii falownika.
Proste programowanie i precyzyjna synchronizacja
W przypadku nowoczesnych przemienników częstotliwości liczy się jednak nie tylko hardware. Równie istotną rolę odgrywa dedykowane oprogramowanie umożliwiające dostosowanie funkcji i parametrów pracy falownika do wymogów danego procesu. Pod tym względem urządzenia firmy YASKAWA zdecydowanie mają się czym pochwalić: wszystkie wyposażone są w funkcję autotuningu umożliwiającą automatyczną analizę parametrów silnika w celu dostosowania do nich pracy falownika – wszystko po to, by zoptymalizować funkcjonowanie całego napędu. Są przy tym bardzo proste i szybkie w programowaniu: odpowiednie parametry można wgrać bezpośrednio z pamięci zewnętrznej (pen drive’a, laptopa lub Copy Unit) albo załadować automatycznie przez złącze komunikacyjne. Znacznie ogranicza to koszty oraz ryzyko popełnienia błędów – zarówno na etapie produkcji, jak i uruchomienia falownika. Także wymiana urządzenia jest prosta, szybka i bezpieczna: wszystkie parametry zapisane są w pamięci opatentowanej płyty zaciskowej, dzięki czemu nie trzeba ich ponownie wgrywać. Znacznie ogranicza to czas przestoju, istotny zwłaszcza w przypadku maszyn pracujących 24 godziny na dobę.
SwissTex zastosował falowniki z serii A1000 i V1000 także w napędach galet. Takie rozwiązanie zapewnia precyzyjne sterowanie silnikami elektrycznymi, co ma istotne znaczenie dla zachowania stałej liczby obrotów z odchyłką poniżej 1 m/min przy prędkościach prowadzenia włókien przekraczających niekiedy 4000 m/min. Z kolei w przypadku napędów rolek napinających kluczową rolę odgrywa precyzyjna synchronizacja liczby obrotów poszczególnych napędów względem siebie. Tylko w ten sposób można bowiem uzyskać optymalny naciąg między rolkami. W układach takich sterowane falownikami napędy są połączone ze sobą za pomocą pośrednich obwodów elektrycznych, co umożliwia transfer energii z napędów aktywnych do pozostałych, a tym samym znaczne ograniczenie zużycia prądu w skali całej instalacji. Precyzyjne sterowanie liczbą obrotów napędów elektrycznych ma w praktyce decydujące znaczenie dla zapewnienia wysokiej jakości i powtarzalności parametrów przędzy (m.in. średnicy filamentu czy wytrzymałości na rozciąganie). Tyczy się to również automatycznych przewijarek, które nawijają przędzę na szpule. Tyle że tutaj należy dodatkowo dostosować prędkość obrotową szpuli do rosnącej średnicy nawiniętej przędzy. Zadanie to również realizują falowniki firmy YASKAWA, które zapewniają utrzymanie zadanego profilu obrotów przez cały czas nawijania – z uwzględnieniem automatycznej zmiany szpuli.
O wyborze przemienników częstotliwości z serii V1000 i A1000 zdecydowało także ich wyposażenie, w tym cyfrowe i analogowe I/O oraz standardowe złącza umożliwiające przesył i odczyt sygnałów z czujników, a tym samym sterowanie pracą falownika z zewnętrznych źródeł. W przypadku SwissTex do przesyłu danych między napędem a systemem sterowania maszyny wykorzystano magistralę komunikacyjną CANopen. Znacznie ułatwia to instalację i ewentualną wymianę falowników: po włączeniu zasilania centralny system sterowania przesyła do falownika pełny zestaw parametrów dedykowanych konkretnemu napędowi. Znacznie ogranicza to ryzyko pomyłki ze strony operatora, a także skraca czasy przestojów w przypadku problemów technicznych.
Firma SwissTex już od siedmiu lat konsekwentnie stosuje w swoich maszynach przemienniki częstotliwości firmy YASKAWA i, jak podkreśla, nigdy nie żałowała tego wyboru. Chwali także producenta za wsparcie przy integracji falowników z mechaniką i sterowaniem przędzarek, a same urządzenia – za wysoką niezawodność, potwierdzoną minimalną liczbą zgłoszeń serwisowych.
