Actualización de la automatización de la máquina cortadora: el papel clave del control PLC y la configuración de parámetros

En el contexto de la fabricación moderna, que busca una producción de alta eficiencia, alta calidad y flexibilidad, la automatización de las máquinas de corte tradicionales se ha convertido en la única vía para que las empresas mejoren su competitividad. En este proceso de transformación, los controladores lógicos programables (PLC) desempeñan un papel fundamental en sus funciones de control y la configuración precisa de parámetros, actuando como el "cerebro" de todo el sistema. Juntos, transforman un simple dispositivo mecánico en una planta de producción inteligente, precisa, estable y de alto rendimiento.

1. Limitaciones y requisitos de actualización de las máquinas cortadoras tradicionales

Las máquinas de corte tradicionales, como aquellas con accionamientos mecánicos, control de relés o microcontroladores simples, suelen estar asociadas a los siguientes problemas:

• Baja eficiencia: la velocidad de cambio de pedidos es lenta y el ajuste depende de la experiencia del maestro, lo que consume mucho tiempo y esfuerzo.

• Poca precisión: el control de tensión es inestable, lo que es propenso a problemas como serpenteo, arrugas y rotura del material, y el rendimiento es bajo.

• Flexibilidad insuficiente: difícil adaptación a diferentes materiales, diferentes anchos y diámetros de bobinas.

• Bajo grado de informatización: falta de registro de datos de producción, diagnóstico de fallas y funciones de monitoreo remoto.

• Mantenimiento difícil: La línea de relés es compleja y requiere resolución de problemas.

El objetivo principal de las actualizaciones de automatización es resolver estos problemas a través de transmisiones eléctricas y control por computadora, y los PLC son la piedra angular para lograr este objetivo.

2. El papel fundamental del PLC en la actualización de la automatización de la máquina cortadora

El PLC ya no es simplemente un simple controlador lógico que reemplaza a los relés, ha evolucionado hasta convertirse en una plataforma integral que integra control lógico, control de movimiento y control de procesos.

1. Centro de mando y coordinación central

El PLC es el núcleo de todo el sistema de control de la máquina cortadora. Recibe instrucciones y señales de la interfaz hombre-máquina (HMI) y diversos sensores (como el módulo de corrección EPC, el sensor de tensión y el codificador), y envía comandos de control al actuador (como servomotor/motor de frecuencia variable, componentes neumáticos y electroválvulas) mediante la operación lógica y el procesamiento de programas internos. Además, coordina el funcionamiento ordenado y sincronizado de diversas unidades, como las de desbobinado, tracción, corte y bobinado.

2. Control de tensión de alta precisión

El control de tensión es fundamental en la máquina cortadora y afecta directamente su calidad. Mediante la integración de algoritmos avanzados de control PID, el PLC procesa la señal de retroalimentación del sensor de tensión en tiempo real, ajusta dinámicamente el par o la velocidad de los servomotores de desenrollado y rebobinado, y controla la tensión constante o la tensión cónica. Esto es esencial para manipular películas extremadamente delgadas, fibras elásticas o papeles gruesos, evitando eficazmente que el material se deforme, se deforme o se arrugue.

3. Control de movimiento sincrónico preciso

Las máquinas de corte modernas suelen emplear sistemas multiservo. Un PLC controla varios servoaccionamientos mediante buses de alta velocidad (p. ej., EtherCAT, Profinet) para lograr una sincronización precisa de levas electrónicas entre ejes. Por ejemplo, el eje de bobinado debe ajustar automáticamente la velocidad a medida que aumenta el diámetro del rollo para mantener constante la velocidad lineal, y el eje de corte debe estar estrictamente sincronizado con la velocidad de alimentación del material para garantizar un corte preciso. Todo esto lo calcula y ejecuta con precisión el bloque de función de control de movimiento del PLC.

4. Gestión automática de cambios de pedidos y recetas

Esta es la clave para mejorar la eficiencia. Los operadores pueden predefinir recetas para diferentes productos en la HMI, incluyendo:

◦ Ancho de corte

◦ Longitud/cantidad de corte

◦ Punto de ajuste de tensión

◦ Cono de retracción

◦ Parámetros de velocidad

Al cambiar los pedidos, llame a la receta correspondiente con un clic y el PLC impulsará automáticamente el servomotor para mover el portaherramientas al ancho especificado y establecerá todos los parámetros operativos, lo que reduce en gran medida el tiempo de ajuste y la dependencia de la habilidad del operador y se da cuenta de la flexibilidad de la producción.

5. Controles de seguridad integrados

El PLC puede integrar módulos de seguridad (o conectar relés de seguridad a través de buses de seguridad) para procesar señales de equipos de seguridad, como botones de parada de emergencia, cortinas de luz de seguridad y sensores de área, y realizar funciones de apagado seguro que cumplan con los niveles de seguridad (como SIL2/PLd) para garantizar la seguridad del personal y el equipo.

6. Recopilación de datos y redes de comunicación

Como nodo de información, el PLC puede recopilar y registrar el estado operativo del equipo, la salida, la alarma de falla y otros datos en tiempo real, y cargar estos datos al sistema SCADA o MES (sistema de ejecución de fabricación) a través de Ethernet industrial para lograr la visualización de datos a nivel de fábrica y la gestión de la producción, sentando las bases para las fábricas digitales.

3. Configuración de parámetros: transformar las funciones del PLC en un puente para la productividad real

Independientemente de la potencia del PLC, necesita los parámetros correctos para su funcionamiento. La parametrización es el proceso de traducir los requisitos del proceso a comandos ejecutables por máquina, y el grado de refinamiento determina directamente el resultado final de la producción.

Las categorías de parámetros clave incluyen:

• Parámetros mecánicos: como la relación de transmisión, el diámetro del rodillo, el número de línea del codificador, etc., son la base para que el PLC realice cálculos precisos de posición y velocidad.

• Parámetros de tensión:

◦ Punto de ajuste de tensión inicial: se establece de acuerdo con diferentes propiedades del material (por ejemplo, PP, PET, papel de aluminio).

◦ Parámetros PID (escala, integral, diferenciación): El ajuste de estos tres parámetros determina directamente la velocidad de respuesta, la estabilidad y la capacidad antiinterferente del control de tensión. El ingeniero de puesta en marcha debe realizar ajustes precisos según las condiciones del sitio.

◦ Coeficiente de conicidad: controla la curva de disminución de la tensión con el aumento del diámetro de la bobina durante el bobinado, para evitar que el núcleo se aplaste o que el material exterior se deslice.

• Parámetros de velocidad: incluido el tiempo de aceleración y desaceleración (curva S), la velocidad máxima de funcionamiento, etc., la aceleración y desaceleración suaves contribuyen a reducir el impacto en el material y garantizar un arranque y una parada suaves.

• Parámetros de corrección de guía (EPC): controla la sensibilidad y la velocidad de respuesta del sensor de guía y del actuador para garantizar que el borde o la línea central del material estén siempre alineados.

• Parámetros del eje: para el corte con cuchilla circular, se debe configurar la cantidad de superposición de la cuchilla, la profundidad de corte, etc.; para el corte y ranurado con cuchilla, es necesario calcular con precisión la sincronización de fase entre la cuchilla voladora y la cuchilla inferior.

El valor de la configuración de parámetros: una excelente configuración de parámetros puede aprovechar al máximo el rendimiento del hardware del equipo, encontrar el mejor equilibrio entre velocidad, precisión y estabilidad, y es el "secreto" para lograr una producción eficiente y de alta calidad.

4. Resumen

La actualización de la automatización de la máquina cortadora la transforma esencialmente de un dispositivo "mecánico" a un dispositivo inteligente "definido por software". En esta transición:

• El PLC proporciona la base de hardware y la plataforma de capacidad para el control complejo, el movimiento de alta precisión y la toma de decisiones inteligente.

• La parametrización es el “alma” y el “conocimiento” inyectado en la plataforma, que lleva consigo el proceso de producción específico y la experiencia operativa.

Ambos se complementan y son indispensables. Solo invirtiendo en un sistema PLC potente y abierto, complementado con una exhaustiva y meticulosa optimización de parámetros e investigación de procesos, las empresas pueden aprovechar al máximo el potencial de la máquina cortadora y, en última instancia, obtener importantes beneficios en calidad, eficiencia y control de costos, además de obtener ventajas competitivas en el mercado.