CC-Link IE und A800-Antriebstechnik modernisieren chinesische Reifenproduktion
Modernisierung für heute und morgen
Seit 2006 befindet sich die chinesische Reifenindustrie in einer rasanten Entwicklung. Basierend auf den statistischen Daten der 'China Rubber Industry Association' stieg die Anzahl produzierter Reifen in China von 112.400.000 im Jahr 2000 auf 630.000.000 in 2014. Das ist mehr als ein Drittel der weltweiten Produktionsmenge und China ist damit der größte Reifenproduzent, -exporteur und -konsument. Neben der Quantität spielt heute die Qualität sowie die Wertschöpfungstiefe eine bedeutende Rolle. Der vorliegende Beitrag erläutert, wie Mitsubishi Electric einen führenden Reifenproduzenten mit einer umfangreichen Automatisierungslösung dabei unterstützt, diese hohen Anforderungen zu bewältigen.
Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.Mit dem Fokus auf der Realisierung umfassender e-F@ctory-Fabrikautomation und der Intregration von Fertigungsautomatisierungs-Produkten bietet Mitsu-bishi Electric seinen Kunden integrierte Lösungen und Beratung sowie Austausch und erweitertes Post-Sales-Training, Bildung und technischen Support.
Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.
Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.CC-Link IE in der Anwendung
Von dem in der Reifenherstellung und den Produktionsprozessen involvierten Equipment sind Verbundmaterial-Extrusion- und Kalander-Anlagen die Anlagenteile, bei denen die Übertragungslänge am größten ist und gleichzeitig das höchste Datenvolumen und die größte Anzahl an Stationen aufkommt. Die Präzision bei den hergestellten Halbfabrikaten spielt gleichzeitig eine entscheidende Rolle bei der Qualität des fertigen Reifens, z.B. bei der Ebenheit und dem dynamischen Gleichgewicht. Die Qualität der Reifen-Halbfabrikate ist die Voraussetzung für die Realisierung der endgültigen Automatisierung und einer hohen Qualität der Endbearbeitung. Daher genießen die Steuerungs- und Antriebssysteme dieser Anlagen eine hohe Aufmerksamkeit. CC-Link IE - das GBit-Ethernet-basierte Netzwerk für die Fertigung - ist hier ideal geeignet, da es die Anforderungen hinsichtlich Geschwindigkeit/Determinismus, Datenübertragungsvolumen, Zuverlässigkeit, Wartungs- und Diagnosefähigkeit sowie Integration anderer Netzwerke spielend erfüllt.
Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.Anforderungen der Kunden
Verbundmaterial-Extrusions- und Kalandrierungs-Produktions-Anlagen sind vorbereitende Verbindungen in der Reifenproduktion. Während der Produktion von Gummireifen werden diese Anlagen zur kontinuierlichen Herstellung von Gummi-Halbfabrikaten einer bestimmten Form (Profile, Seitenwände etc.) genutzt. Genau wie sich die Gummitechnologie und die Automatisierung der Reifenindustrie kontinuierlich weiterenwickeln, werden auch die Voraussetzungen betreffend der Homogenität, Stabilität der Dimensionen und Toleranz von extrudierten und kalandrierten Produkten immer anspruchsvoller. Vor diesem Hintergrund und basierend auf der Industrial Ethernet Gigabyte-Kommunikationsrate gewährleistet das offene CC-Link IE-Netzwerk mit den Frequenzumrichtern A800 eine optimale Steuerung, was in der Anwendung nachgewiesen werden konnte.
Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.
Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.Anforderungen aus der Anwendung
Im Extruder und der Kalandrierungsanlage sind die Anforderungen an die Echtzeitkommunikation und die Präzision der Steuerungs- und Antriebstechnik für die Qualität und die Quantität von entscheidender Bedeutung. Im Extruder ist die Stabilität von einzuspeisendem Material der wichtigste Einflussfaktor. Daher ist der Beschickungsvorgang durch einen Drucksensor in der Nase des Extruders gesteuert. Eine Veränderung im Kanaldruck der Extruderspitze kann zum Extruder zurückgeleitet und durch Anpassung der Schneckendrehzahl kompensiert werden. Da jeder Extruder unabhängig gesteuert wird, kann die Stabilität des Gummiausstoßes und des halbfertigen Produktes garantiert werden, wenn der Druck in der Nase stabil gehalten wird. Darüber hinaus können durch ein kontinuierliches Wiegesystem Veränderungen in die Steuerung der Produktionslinie zurückgekoppelt und die Geschwindigkeit angepasst werden. Dadurch ist es möglich, homogene Halbfabrikate mit passendem Qualitätsanspruch des Nutzers zu produzieren. In der Kalander-Anlage sind die Hauptvoraussetzungen eine in jeder Zugzone stabile Materialspannung. Es gibt vier Zugzonen. Dabei handelt es sich um den Stahldraht-Bereich, wo Stahldraht in die Hauptmaschine abgewickelt wird (Spulengatter-Raum), das Hauptzugzonen-Gebiet zwischen der Hauptmaschine und dem Kühlband, die Lagerungs-Zugzone zwischen dem Kühlband und der Traktion sowie die Wicklungszone zwischen der Traktionseinheit und der Wickeleinheit. Für jedes Produkt in der Stahldraht-Zugzone sind die OS- und DS-Seiten im Grunde die selben. In der Haupt- und Lagerungs-Zugzone ist die OS-Seite lockerer als die DS-Seite. In der Wicklungszugzone ist die OS-Seite straffer als die DS-Seite. Die Kalandrierungsspannung ist hauptsächlich durch die Diferenzgröße der Übertragungsgeschwindigkeit der beiden elektronischen Maschinen bestimmt. Daher spielt das Steuerungssystem eine deterministische Rolle in der Spannungsjustierung und es ist eine Voraussetzung, dass die Geschwindigkeit jedes Elektromotors automatisch auf Basis der Fördergeschwindigkeit abgestimmt werden kann - mit automatischer Feinabstimmung basierend auf der tatsächlichen Spannung. Zusätzlich wird der Rollenabstand während des Produktionsprozesses unter Beibehaltung der Konformität von Produktbreite und festgelegter Breite automatisch kalkuliert. Es ist ebenfalls nötig, dass Energie- und Antriebssysteme hochperformante Kalkulation und Reaktionsgeschwindigkeit sowie stabile Netzwerk-Kommunikation mitbringen.
Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.Vorteile von CC-Link IE
Die Kommunikationsgeschwindigkeit von CC-Link IE beträgt 1Gbps. 120 Stationen können in einem einzelnen Netzwerk miteinander kommunizieren, die maximale Anzahl von Netzwerken beträgt 239. Bei Anwendung von Multimode-Glasfasern liegt die maximale Distanz zwischen den Stationen bei 550m. Bei Dual-Loop-Topologien beträgt die maximale Übertragungskapazität 1920Bytes. CC-Link IE ist ein Real-Time-Industrienetzwerk und die Reaktionszeit der Verbindungen kann durch einfache Kalkulation ermittelt werden. Die Automatisierungs-Produkte von Mitsubishi können nicht nur die bestehende Netzwerkkonfiguration in eine Ring-Topologie bringen, wodurch die Auswirkungen von Kommunikationsfehlern reduziert wird, sondern sie unterstützen darüber hinaus Stern- und Linien-Topologien sowie Kombinationen.
Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.Vorteile der Antriebstechnik
Im CC-Link IE-Netzwerk des Reifenherstellers kamen Frequenz-umrichter-Antriebe des Typs FR-A800 von Mitsubishi Electric (FR-A800-R2R) zum Einsatz. Hier konnten sie ihre leistungsfähigen Funktionen in der Extrusions- und Kalanderanlage beweisen, schießlich sind Antriebsgenauigkeit und -synchronität sowie Echtzeitfähigkeit von entscheidender Bedeutung für die Produktqualität. Von großem Vorteil waren auch die vorgefertigten Funktionen des FR-A800-Antriebs. Er kombiniert eine spezialisierte Geschwindigkeitsanpassung mit Aufwicklungsfunktionen, wie Geschwindigkeits-Spannungs-Reglung, Drehmoment-Spannungs-Reglung (mit Spannungstest), konstante Zugspannungsreglung (ohne Spannungstest), Rollendurchmesserkalkulation, vorbereitende Rollendurchmesser-Kalkulierung, Rollendurchmesser-Speicher, Wicklersteuerung, automatische Einstellung von Geschwindigkeitszunahme, Short Line Detection, Trägheitskompensation und Aufnahmefunktion der Materiallänge. Da die externen Analogsignale sowie die Steuerungsfunktionen komplett im A800 integriert sind, reduziert dies die Anzahl der SPS-Prozesse sowie die Netzwerkkommunikation.
Fazit
Die Kombination eines CC-Link IE-Netzwerkes und den Produkten von Mitsubishi Electric ergab bei einem der führenden chinesischen Reifenhersteller eine umfassende Lösung. Es konnte gezeigt werden, dass die Kombination von Echtzeitkommunikation auf Basis von CC-Link IE zusammen mit hochgenauer Antriebstechnik eine Lösung ergibt, auf dessen Basis die Anforderungen des Kunden erfüllt werden können und die noch genügend Reserven mitbringt, um auch zukünftigen Anforderungen gerecht zu werden.
Seit 2006 befindet sich die chinesische Reifenindustrie in einer rasanten Entwicklung. Basierend auf den statistischen Daten der 'China Rubber Industry Association' stieg die Anzahl produzierter Reifen in China von 112.400.000 im Jahr 2000 auf 630.000.000 in 2014. Das ist mehr als ein Drittel der weltweiten Produktionsmenge und China ist damit der größte Reifenproduzent, -exporteur und -konsument. Neben der Quantität spielt heute die Qualität sowie die Wertschöpfungstiefe eine bedeutende Rolle. Der vorliegende Beitrag erläutert, wie Mitsubishi Electric einen führenden Reifenproduzenten mit einer umfangreichen Automatisierungslösung dabei unterstützt, diese hohen Anforderungen zu bewältigen.
Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.Mit dem Fokus auf der Realisierung umfassender e-F@ctory-Fabrikautomation und der Intregration von Fertigungsautomatisierungs-Produkten bietet Mitsu-bishi Electric seinen Kunden integrierte Lösungen und Beratung sowie Austausch und erweitertes Post-Sales-Training, Bildung und technischen Support.Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.
Mitsubishi Electric Europe B.V.
Dieser Artikel erschien in Industrial Communication Journal 4 2016 - 28.10.16.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
