Système automatisé de manutention des rouleaux d’usine

Historique
La demande d’emballages alimentaires en plastique a considérablement augmenté au cours des dernières années, ce qui a entraîné de nouvelles lignes de production pour répondre à l’augmentation du volume. Un fabricant avait besoin d’une nouvelle ligne de production qui augmenterait la capacité de production globale de 25 % et qui serait compatible avec son système existant de TEC/SLIM dans l’installation (le planificateur de l’usine chargé d’aviser la production du produit requis). Comme la plupart des installations de fabrication, l’espace était à un prix élevé et la main-d’œuvre était chère. Par conséquent, ce système devait produire et stocker de grandes quantités de films dans une zone relativement petite, tout en nécessitant un minimum de personnes pour superviser l’opération.

Description du système
La ligne de production nouvellement installée utilise trois machines principales pour la production de films. La première machine est l’Orienter. L’Orienter prend des pastilles de plastique et produit un film sur de grands noyaux en acier inoxydable de 20 pieds. La deuxième machine est le Slitter. Le Slitter coupe le film aux largeurs et longueurs souhaitées pour la vente aux emballeurs de nourriture. La troisième machine est la Slabber. Le Slabber coupe le matériau inutilisable du noyau et le débarrasse à la ferraille. Deux grues entièrement automatisées fonctionnant sur des pistes parallèles sont responsables du déplacement des cœurs entre les machines et les emplacements d’entrepôt. La grue en ligne dessert l’Orienter, le Slitter et un petit entrepôt appelé In-Line WIP.

La grue latérale dessert le Slitter et un entrepôt principal appelé Side WIP. La conception et la capacité des grues in line et latérales sont similaires. Cependant, la grue latérale a un mouvement de rotation qui peut changer l’orientation du noyau lorsque le refendeur nécessite un matériau non roulé dans la direction opposée. Deux voitures-navettes sont utilisées pour transférer les noyaux entre les deux baies. La navette #1 peut transporter deux cœurs. L’un des emplacements principaux est réservé uniquement aux cœurs vides, tandis que l’autre peut transporter un noyau vide ou complet. La navette #2 ne peut transporter qu’un seul cœur. Ce noyau peut être vide ou roulé avec un film.

Chaque grue et navette dispose d’un Allen-Bradley SLC 5/05 Ethernet PLC à bord. Ces automates sont responsables du mouvement manuel et automatique des grues et des navettes. Tous les moteurs de levage du système sont contrôlés par des entraînements vectoriels electromotrices IMPULSE^®•VG+ série 2. Tous les autres moteurs sont contrôlés par Electromotive IMPULSE^®•G+ Series 2 Entraînements de fréquence réglables. Un automate SLC 5/05 supplémentaire est situé dans une enceinte montée au sol et est responsable du contrôle de diverses barrières de sécurité et passerelles entourant et à l’intérieur de la zone de production.

Deux pc de bureau sont l’épine dorsale de ce système de grue automatisé. Ces PC fournissent l’inventaire, le trafic et le contrôle des communications. Le PC du serveur principal est situé dans la salle des ordinateurs. Un PC supplémentaire, situé dans la salle de contrôle, agit comme le serveur de sauvegarde. Les deux PC exécutent le logiciel de contrôle SoftLogix5 et les deux peuvent contrôler l’ensemble du système. En mode de fonctionnement normal, le serveur principal est actif et le serveur de sauvegarde est inactif. Le serveur actif est en charge du système. La seule fonction du serveur inactif est de surveiller le système. En cas de défaillance active du serveur, le serveur inactif est rendu actif en appuyant sur un bouton. Le serveur de sauvegarde exécute le logiciel d’interface opérateur RSView32, qui permet aux opérateurs de surveiller le système. Deux autres PC à écran tactile de résistance industrielle sont situés sur le sol de l’usine. Ces PC exécutent également le logiciel d’interface opérateur RSView32.

Le serveur actif est utilisé pour gérer les communications Ethernet entre les automates et les PC. Ce réseau permet à l’information vitale de circuler entre l’équipement. Un grand avantage du réseau Ethernet est qu’il permet au personnel de maintenance de dépanner et de surveiller les programmes de contrôle PLC depuis le sol. Une liaison de communication câblée entre les automates de la navette et l’autre équipement n’était pas pratique. Pour résoudre ce problème, des Modems d’Ethernet RF sont utilisés pour ce moyen de transmission.

Même si un serveur est actif et un autre est inactif, les deux serveurs gardent une trace de l’inventaire. Chaque cœur a un ID que le système utilise pour l’identifier. Chaque cœur a une étiquette RFID qui identifie non seulement le noyau, mais aussi l’orientation de base. Lorsqu’une grue reçoit l’ordre de ramasser un noyau, ce n’est pas seulement l’emplacement, mais aussi l’ID du noyau. Lorsque la grue ramasse le noyau, il identifie le noyau à l’aide d’un lecteur RFID. Cette application RFID était particulièrement difficile à résoudre parce que l’étiquette RFID devait être monté à l’intérieur du noyau en acier inoxydable et le lecteur devait être positionné de manière à ce qu’il ne serait pas endommagé lors de la récupération et le transport des noyaux.

Fonctionnement du système

Mode de fonctionnement automatique

Orienteur
Un noyau vide est automatiquement livré à l’Orienter. L’Orienter produit un film et le roule sur le noyau. Lorsqu’un noyau est prêt à être retiré de l’orienter, l’orienteur envoie un signal câblé au système de grue. La grue en ligne enlève le noyau et le place sur une navette disponible. La navette déplace le cœur vers la zone de QC où le film est inspecté. Le film est ensuite étiqueté et le noyau est libéré sur le WIP latéral pour le stockage.

Slitter
Lorsque le Slitter nécessite un film, un signal câblé est envoyé au système de grue. Le système de grue envoie ensuite un message au WIP/SLIM pour définir une nouvelle affectation. Lorsque la nouvelle affectation est reçue, les grues et les navettes trouvent et récupèrent le noyau. Le noyau est typiquement au WIP latéral, mais il peut être au WIP en ligne. Si l’orientation du noyau ne correspond pas à l’exigence de Slitter, le noyau est envoyé à la grue latérale pour rotation. Une fois qu’un noyau est livré, le noyau qui a été précédemment fendu est retiré.

Slabber
Lorsque le Slabber nécessite qu’un noyau soit enseillé, l’opérateur demande le noyau suivant en appuyant sur un bouton à la station de bouton-poussoir Slabber. Après avoir reçu l’entrée du bouton-poussoir, le système de grue envoie un message au WIP/SLIM pour demander la prochaine affectation. Lorsque la nouvelle affectation est reçue, les grues et les navettes livrent le noyau au Slabber. Une fois que le Slabber a retiré tout le matériau du noyau, l’opérateur renvoie le cœur au système automatisé en appuyant sur un bouton à la station de bouton-poussoir Slabber. Les grues et les navettes déplacent le noyau vers un emplacement TEC vide.

Mode de fonctionnement manuel
Un pendentif Electromotive SBP2 est utilisé pour le fonctionnement manuel de sauvegarde lors de la maintenance du système.