Serie Q, Motion e Robot per nuovo macchinario (esperienza condivisa)

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Buongiorno a tutti

 

con questo post il mio intento non è propriamente quello di chiedere aiuto per qualcosa, ma condividere con voi la realizzazione di una nuova macchina interamente progettata da me. 

Ho ritenuto la questione interessante per vari motivi,tra cui il fatto che la sezione Mitsubishi del forum non è molto trafficata , per non parlare dei plc della serie L e Q che sono praticamente degli sconosciuti...come avrete intuito la macchina in questione monta tutta la componentistica del colosso japan.

 

La macchina in questione è ad uso mio interno, in quanto mi occupo di confezionamento conto terzi di prodotti cosmetici e/o farmaceutici. E' la terza che ci costruiamo, ed ovviamente si cerca di rendere la nuova sempre più performante della precedente. Credo che economicamente si possa paragonare ad un 'suicidio' in quanto la parola risparmio non è stata minimamente contemplata...tutti i componenti sono stati scelti e la meccanica dimensionata per raggiungere prestazioni (spero) superiori. Tanto per farvi un idea, la macchina somiglia a questa ,in quanto è atta al riempimento/chiusura di blister monodose in formato strip da 5 fiale. Quella del video dispone di una architettura a cammes meccaniche mosse dall'eterno ed unico asincrono posto sotto la macchina, il che la rende praticamente eterna ma ahimè, per nulla flessibile. Per la direzione che sta prendendo attualmente il mercato cosmetico (pochi numeri, tante referenze, tante tipologie di prodotti, clienti affetti da fretta perenne e che ti chiedono acconti degli acconti) la velocità del cambio formato e la velocità a trovare soluzioni diverse di riempimento è quello che può fare la differenza. Uso Mitsubishi da un paio di anni con soddisfazione, ma ho realizzato sempre progetti meno importanti di questo, usando plc della serie L accompagnati da schede simple motion, massimo 4 assi. Come assi naturalmente uso servoazionamenti j4 in fibra ottica, ed ho sempre tenuto d'occhio il discorso 'camma elettronica' ...non appena mi si è presentata l'occasione di realizzare qualcosa di sostanzioso ho deciso di testare il cavallo di battaglia di casa Mitsubishi, ovvero il Q (lasciando stare per ora l' IQ R ). 

Questa è la configurazione plc:

 

 

La configurazione è multi-cpu, essendo il Q un plc modulare su rack da sinistra si vedono l'alimentatore, la cpu Q06UDVCPU , la cpu motion Q173DSCPU che si occupa di sincronizzare i servoazionamenti , poi ci sarebbe la cpu Robot(che in foto non c'è perchè mi deve ancora arrivare) che comanda un robot scara RH-6FH4520 che si occupa dello smistamento pezzi a fine linea, poi immancabili le due schede 32 I  e 32 O  , un modulo di lettura analogica e per finire 3 moduli di controllo temperatura, che si occupano di regolare 12 resistenze a cartuccia . 

La parte grafica è affidata ad un pannello operatore GOT2000 da 15' ,che sembra davvero un ottimo prodotto:

 

 

Praticamente tutta la gestione dei movimenti macchina è servoazionata e gestita dalla scheda assi. In totale si tratta di 24 motori brushless (la scheda ne pilota sino a 32). 

Il movimento dei pezzi sotto le varie stazioni di lavoro è affidato ad un anello rotante di una nota casa tedesca, ma siccome ormai ero in ballo...mi sono rifiutato di montare il loro asincrono e gli ho spedito il mio j4 da 2 kw

in modo da poter sincronizzare il tutto perfettamente ed ridurre drasticamente i tempi morti, lavorando con camme anzichè con movimenti sequenziali. Dopo la fase di carico , la prima stazione si occupa di accertarsi che il pezzo sia presente e totalmente integro tramite un sensore di visione keyence (in foto mentre lo testavo a banco col mio proverbiale ordine)

La seconda stazione effettua il riempimento dello strip, per ogni fiala vi è un elettrocilindro dedicato , la scelta è ricaduta su metal work 

e su assi SMC per l'ago tuffante

 

 

 Le stazioni successive si occupano di scaldare graduatamente i blister per fondere la parte di plastica superiore. Anche qui il movimento è affidato a motori brushless, la stessa cosa per la stazione numero 7 che li raffredda, e la stazione numero nove che taglia la parte eccedente.

 

 

 

 

 

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Ancora qualche immagine della componentistica

 

 

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La progettazione della macchina è iniziata circa a marzo 2016, ed è terminata a metà giugno, calcolando che lo facevo nel tempo libero. Meccanicamente ora il fornitore è a buon punto, tra 20 giorni verranno realizzati i 2 quadri elettrici.... 

 

Ora sto imbastendo il programma, che era l'ultimo dei miei pensieri, ma mi sta dando qualche grattacapo.Non tanto il programma in se, quanto cercare di organizzare i dati in maniera ordinata. Questo problema non mi si è mai posto, in quanto se gli assi sono 3-4 in qualche modo ne sono sempre uscito, ma stavolta mi sono incartato. Altra cosa da non sottovalutare è che sono sempre 3 cpu distinte, ognuna con le proprie aree di memoria che condividono solo una certa parte in lettura con le altre. Quindi per esempio per comandare un movimento al motion dal plc si devono creare le stesse variabili in tutti e 2 i progetti,appoggiarle se si vuole comandare da entrambi i plc ecc ecc

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In GxWorks esistono delle cartelle di variabili Globali in cui i dati si possono organizzare(le GVL, per capirci, presenti anche in Codesys) . Peccato che qui l'accesso è dato dal solo nome variabile invece che 'nomeGVL'.'NomeVariabile'. Sarebbe tutto molto piu leggibile e semplice da trovare.

Per risolvere ho creato N strutture dati ognuna col nome di un asse, e poi nelle gvl ho dichiarato N variabili del tipo struttura( esempio struttura 'TavolaRotante' , nelle gvl creo una variabile chiamata 'TavolaRotante' del tipo di dato 'TavolaRotante')   si lo so non è il massimo

 

Naturalmente, ogni commento e/o critica costruttiva è sempre ben accetta, spero che ne possa nascere una discussione interessante ravvivando un pò la sezione Mitsubishi...

[Livio Orsini]

Ho aggiunto al titolo la postilla (esperienza condivisa) ed ho messo la discussione in primom piano.

 

Complimenti Matteo per il alvore e, soprattutto, per la tua voglia di condividere l'esperienza con altri utento del forum.

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Grazie Livio, avevo curato la seconda parte del post un pò di più, poi al momento di inviare mi diceva che il forum aveva avuto un problema..e mi si è cancellato tutto.

 

Spero comunque ne nasca una discussione interessante, anche solo per il sabato pomeriggio passato a scrivere e caricare foto

[step-80]

Dimenticavo: a fine linea ho realizzato due bilancine mediante 2 celle di carico. Il compito del robot è quello di prelevare il pezzo dal nastro trasportatore(dopo che è stato scaricato dalla macchina nell'ultima stazione) e depositarlo su una delle 2; nel ciclo successivo lo depositerà sulla bilancia libera per poi prendere il pezzo che stava sulla bilancia 1 e depositarlo su un ulteriore convogliatore e poi il contrario. Dal convogliatore poi i pezzi risultati conformi vengono prelevati dall'operatore , quelli non conformi verranno gettati dal robot in una botola realizzata sotto il piano macchina. Le 2 celle sono collegate ad altrettanti 2 convertitori/visualizzatori; da essi il segnale diventa un 4-20 mA che porto dentro il plc per avere il peso.

Le bilance sono 2 per evitare che il robot debba aspettare la stabilizzazione della pesata e di conseguenza rallentare tutta la produzione.

Il terzo canale analogico è occupato da un sensore di livello ad ultrasuoni Telemecanique con uscita 0-10 V e portata sino ad 8 mt, usato per monitorare il livello di prodotto nella tramoggia di riempimento. 

 

Quello che vorrei realizzare poi è collegare la macchina alla rete aziendale in modo da poter creare in maniera automatica un log delle pesate da abbinare poi alle schede di produzione, cosa che adesso è effettuata manualmente col cartaceo. Purtroppo non sono molto ferrato in questo, mi sono stati proposti dei modem wireless ad un prezzo non proprio popolare, altri mi dicono di tirare il buon caro cavo di rete...anche qui ogni consiglio è ben accetto

[Blackice]

Applicazione molto interessante,con tutta quella Mitsubishi faresti la gioia di uno dei miei titolari(adora i prodotti di questa marca),tienici aggiornati sugli sviluppi.

[step-80]

Aha pensa che in questa macchina pure la componentistica elettrica è Mitsubishi: in pratica al posto dei classici salvamotori e termiche schneider ,ho preso i loro. Il venditore mi ha detto che sino ad ora la rete vendita italia non puntava sui prodotti da quadro, ma che adesso stanno spingendo anche li. Comunque sia per me non fa differenza, il prezzo era simile e la qualità sono sicuro sia ottima, come del resto sono sicuro non sia un prodotto rimarchiato..

questo è il sezionatore da 63A:

 

 

La macchina di per sè,come avrete compreso, non rappresenta nulla di particolarmente innovativo, inteso come principio di funzionamento. 

Rappresenta per lo più una sfida,un voler vedere sino a che ciclica si puó spingere una buona meccanica con un'elettronica di primo ordine. Questo è il motivo per cui ho ponderato bene dove mettere della pneumatica e dove no, perchè mi sono già trovato in situazioni dove il limite era dato-guardacaso-da un cilindro dai cicli troppo tirati che ogni tanto"sballava" o rallentava tutto il resto. 

 

Un altra cosa che avevo omesso : la scheda uscite è pilotata dalla cpu motion, non dal plc.

In questo modo le uscite vengono alzate con un tempo di ritardo molto minore , in quanto è presente una funzione apposita(limit output data) . Stiamo parlando naturalmente di differenze minime...ma questa funzione ti fa scegliere una variabile da monitorare( ad esempio la posizione di un asse) , gli dai i limiti inferiore e superiore entro il quale vuoi che l uscita resti alta( ma potrebbe essere anche un bit ) , ed il tempo di risposta di ció è prossimo allo zero.

 

Naturalmente mano a mano che la macchina sarà pronta posteró altre foto dei progressi

[step-80]

Sto preparando il materiale che servirà per realizzare il quadro elettrico, e non posso fare altro che compiacermi delle dimensioni contenute degli azionamenti

Dei 10 azionamenti presenti in foto solo 1 (in alto a sx) comanda 1 solo motore, i restanti 9 ne comandano 2 o 3. Un bel risparmio di spazio, senza dubbio.

[leleviola]

Bel lavoro davvero!

potessi realizzare tali sistemi automatizzati lo farei anch'io ma purtroppo non arriviamo a tali sistemi nella azienda dove lavoro, usiamo Mitsubishi ma non fino a tali livelli,

complimenti per l'audacia di usare pure materiale da quadro.

Tempo fa ho avuto occasione di visionare un quadro di una macchina tessile Suzuki completamente realizzato con componentistica Mitsubishi con varie sezioni di macchina cotrollate con varie stazioni CC-link. Da come era realizzato in maniera maniacale l'ho ritenuto allo stato dell'arte per la cura con cui era stato montato. Ero stato chiamato dal cliente per una problematica di funzionamento sulla macchina, il problema era dovuto a un problema di comunicazione sulla rete CC-Link, in pratica c'era un problema di comunicazione sulla seriale probabilmente dovuta a un falso contatto su una connessione di un morsetto a molla....

A volte basta davvero poco per creare problemi anche su apprecchiatura di qualità come Mitsubishi

[step-80]

Quote

Bel lavoro davvero!

potessi realizzare tali sistemi automatizzati lo farei anch'io ma purtroppo non arriviamo a tali sistemi nella azienda dove lavoro, usiamo Mitsubishi ma non fino a tali livelli,

complimenti per l'audacia di usare pure materiale da quadro.

 

Ti ringrazio davvero. Questa macchina come ho detto in precedenza potrebbe sembrare un 'suicidio' tecnico ed economico.

Tu pensa che i due piccoli nastri trasportatori presenti (dei quali uno deve solo ruotare e mantenere la velocità pressochè costante e regolabile mentre l'altro lavora continuamente in start/stop facendo eseguire al tappeto piccole porzioni di avanzamento) sono anch'essi composti da due j4 da 400 watt, rigorosamente da 4 milioni e rotti impulsi/giro..

Mi sono detto: il lavoro va fatto bene fino in fondo

Arrivato alla scelta della motorizzazione per questi 2 nastrini, potevo mettere veramente di tutto: la scelta commercialmente non manca. Solo che tirando le somme bisognava introdurre un prodotto che andava cablato in un certo modo ecc ecc, mentre il j4 una volta collegato il cavo sscnet fa quel che vuoi.

La macchina è e credo rimarrà a lungo un pezzo unico. Se ho compiuto tale pazzia è perchè so che bene o male l'assistenza la posso fornire sempre, in prima persona. Poi, come dicevo, c'è la curiosità di vederla girare come una forsennata...speriamo.

 

Cambiando discorso, ieri ho fatto una specie di corso presso la mia sede con un tecnico Mitsubishi, sull'uso dei Robot con scheda montata su rack. Il 'corso' l'ho richiesto io,perchè la cosa non è per niente facile come credevo(per quanto possa essere semplice un robot). 

Non è la prima volta che uso i loro Robot, ma i precedenti che ho preso avevano il controller che chiamano 'stand alone' che sono molto più semplici da usare.

In pratica esistono 2 opzioni nel caso dell'acquisto: mentre il Robot vero e proprio è uguale per tutti i modelli, i controller possono essere appunto, 'stand alone' (che integrano nel controller la parte di potenza e anche la parte di comando) oppure 'su rack' (che invece hanno solo la parte di potenza esterna e per la parte di controllo viene fornita una cpu da montare sul rack del plc).

I controller stand alone devono essere integrati con una scheda I/O da 32 in + 32 out per interfacciarsi con l'esterno. Il tutto risulta molto semplice da utilizzare e l'ideale nel caso si debba aggiungere il robot ad una macchina esistente. La soluzione su rack invece implica una conoscenza molto più approfondita delle aree di memoria lato plc e lato robot, ovviamente hai accesso ad una valanga di parametri che lo stand alone si sogna, a meno che non tiri un filo per ogni bit...i 2 modelli sono economicamente uguali, ma se la macchina è tirata su da zero, secondo me vale la pena fare lo sforzo iniziale e prendere il plc su rack. In questo caso, niente scheda I/O: una volta montata la cpu robot sul rack lo scambio dati tra plc, motion e robot(anche un eventuale CN volendo) è automatico e velocissimo. Questo vuol dire che tutte le cpu leggono da tutte le cpu, compreso lo stato di una eventuale scheda ingressi su rack. 

 

Spero di non aver annoiato, ma io non ci sto dormendo di notte

 

Quote

A volte basta davvero poco per creare problemi anche su apprecchiatura di qualità come Mitsubishi

 

Io credo che quando si ha a che fare con bus di ultima generazione, specialmente se veloci, il rischio sia sempre dietro l'angolo se non si fa il lavoro a regola d'arte (spesso i problemi saltano fuori anche quando lo sono). In più, l'ambiente industriale spesso ostile e pieno zeppo di disturbi di ogni genere non aiuta per niente. Vorrei vedere in questo istante che scrivo quante persone nel mondo stanno avendo problemi con profibus per esempio..

 

[drugo66]

Ciao Step,

che dire ... complimenti e in bocca al lupo !!!

Facci sapere.

[step-80]

Quote

Ciao Step

 

Ohi Drugo! tutto ok?

 

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Facci sapere.

 

Se ci sopravvivo...senz'altro!

 

Una pippa come me alle prese con una macchina del genere sai che ridere..

 

[drugo66]

Eh, più o meno tutto bene: l'età si comincia a far sentire e quella che inizia è una stagione di dolori alle articolazioni ...

Al limite la pippa in motion sono io, che non ho mai avuto occasione; tu ci hai sempre lavorato, quindi ... inoltre, il solo fatto di volerci provare, dovrebbe indicare qualcosa.

Il problema grosso quando ci si imbarca in questi progetti, almeno così è sempre capitato a me, è che ad un certo punto ti ritrovi da solo con una marea di questioni da risolvere; normalmente divido e spezzetto, in modo da far risultare tutto semplice, o quasi; forse ci metto un po' più di tempo, ma sicuramente quello che ho scritto mi risulta più leggibile, più gestibile e mi da anche la possilità di riutilizzarlo.

 

Perdonatemi l'OT, ma già che ti ho incrociato: cercavo un modulo lineare (a vite, a cinghia o come viene), solo meccanica, per applicarci poi un motore ed un encoder o un potenziometro, solo per "giocarci" e come dimostrazione, non da montare, magari anche usato e strausato; il problema è che o lo compro in Cina (ho visto che li vendono intorno ai 100-150), oppure costa un capitale; tu hai mica qualche link sottomano ?

[step-80]

Drugo hai un MP 

[step-80]

Buongiorno a tutti!

 

Impianto elettrico work in progress

 

ecco uno dei 2 quadri finito, quello contenente tutti gli azionamenti

 

 

qui invece il quadro contenente plc, magnetotermici, relè statici ecc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[step-80]

E' arrivato pure il robot 

 

 

E naturalmente la sua scheda da mettere su rack

 

 

 

[leleviola]

Allora come è evoluta la situazione? Che risultati se riuscito ad ottenere?

[step-80]

Quote

Allora come è evoluta la situazione? Che risultati se riuscito ad ottenere?

 

Grazie per l'interessamento!

 

Allora...la programmazione ha richiesto diverse ore di lavoro per diversi motivi:

1)La scheda assi si programma con MTDeveloper , il quale si programma solo ed esclusivamente in linguaggio SFC, a me sconosciuto fino ad allora

2)L'obiettivo era quello di renderla una macchina il piu flessibile possibile. Disegnare una camma col pc, buttarla dentro e far partire il virtuale è una stupidata pazzesca, diverso è il discorso se si vuole disegnare ad HOC una camma senza ausilio del pc, quindi variabili, pagine pannello dedicate ecc ecc ecc. 

3)Il sottoscritto è una pippa

 

Inutile dire che dopo questi trascurabili dettagli il risultato è stato pazzesco, la camma è fantastica quando si hanno più assi insieme, per aumentare/diminuire la velocità è sufficiente pilotare il virtuale principale, e su di esso si può già fare parecchio( cambi velocità al volo ad esempio). Tutto il resto te lo dimentichi(niente più tempi, ritardi, velocità da dare per far quadrare il tutto, coefficenti ecc),

Ci sono una miriade di funzioni per aggiustare il sistema(io ne avrò usato il 10%). Una volta agganciato un asse si può 'offsettare' sino al punto camma desiderato ad esempio, oppure si può giocare con assi ausiliari per creare cicli manuali o altro.

 

Ci sono stati ovviamente anche giorni poco sereni, ad esempio per il linguaggio. Inizialmente SFC non mi andava proprio giu, ma questo era dovuto al fatto che io continuavo a 'usarlo' come si usa un normale linguaggio, quindi pensando che tutto fosse eseguito ciclicamente..mentre lui esegue step by step e non verfifica altre condizioni se non quelle del passo attivo. Questo ovviamente porta gossi vantaggi in taluni casi , meno in altri. Col tempo però ho imparato ad apprezzarlo, tanto che sono andato a cercarlo anche in GXWorks2(c' è anche li fra le opzioni). Purtroppo non è esattamente lo stesso, anzi, sono lontani anni luce. 

I cicli manuali non sono cosi intuitivi come potevano sembrare. Una sequenza fatta in altro modo può essere semplicemente scatenata da un contatto di manuale in parallelo , ad esempio. Qui invece c'è da giocare con gli assi ausiliari e non è cosi immediato. 

C'è da dire che io ho scelto la strada 'full' , cioè ho tutti gli assi sotto un unico virtuale, invece di averli a gruppi sotto virtuali diversi e poi farli partire su confronto del principale.

 

Riassumendo, è stata un esperienza stimolante, è uscita una macchina spaziale(per quella che è la mia esperienza fino a questo punto), e se la dovessi rifare la rifarei uguale.

[leleviola]

Bene vedo che hai ottenuto buoni risultati, io l'SFC l'ho usato con FX con il GX-Developer e ho ottenuto comunque buoni risultati, soprattutto per la sicurezza di far eseguire sempre ed esclusivamente il passso attivo o lo state attivo come lo si voglia chiamare. Si può anche combinare sia il linguaggio ladder che SFC e unirli tra loro ovviamente con attenzione ma a me hanno facilitato le cose. Adesso che sono in procinto di cambiare datore di lavoro dovrò proporre l'uso di Mitsubishi al posto di Omron. Dove dovrò andare usano Omron ed io non l'ho mai usato e venendo da Mitsubishi spero non sia un bagno di sangue. Tu step-80 conosci Omron e me ne sai dire le differenze? Per chi viene da Mitsubishi è più complicato o no Omron?

[lelos]

ciao

i japan usano +- la stessa logica.

omron come sw di programmazione è migliore di mits , omron non ha ad oggi un sistema motion suo , anche se è intenzionato ad averlo. Ha un pò di casino perché si trascina tute le partnership con yaskawa, panasonic, ecc..

Mits il prodotto è suo , garantita la retro-compatibilità con il passato perché i prodotti erano suoi ,il che non vale per omron.

Sugli inverter non è possibile paragonarli  a quelli che vende omron .

Sulla parte di programmazione plc il passaggio è facile , un gran numero di stesse funzione  solo con  nome diverso.

Cambiare omron con mits ? dipende da quello che devi fare ... se solo plc non conviene.

Plc + motion la differenza la fà il bus ( ethercaht  è meno prestazionale della fibra ottica , ma si possono usare i/o decentrati ) e l'hw  esempio : avere una solo linea di prodotti (mits)  contro più linee (parità di sistemi)  di omron che incasinano e non sono compatibili tra loro.

Plc+ robot  (fino a 20 kg) e magari anche il motion solo mits .

 

[step-80]

Premetto che la mia esperienza con Omron è pari a Zero, quindi in senso diretto non ti posso aiutare, ma ho avuto spesso modo di confrontarmi con persone che lo usano ( o hanno usato) pesantemente e ti posso assicurare che concettualmente sono universi paralleli.Niente bagno di sangue perció.

 

Per il resto concordo in tutto con Lelos, la parte plc si assomiglia molto, la parte motion Mitsubishi è vincente, gran parte del merito va alla fibra ottica che ha prestazioni superiori. Verissimo anche che la logica japan si assomiglia tutta, una volta capito il meccanismo che a primo sguardo sembra astruso, poi si va lisci. Del resto se usi già da tempo fx sai di cosa parlo. A mio parere, se nel tuo nuovo posto di lavoro usavano prevalentemente piccole applicazioni, magari a treno di impulsi, e non ne voglono sapere di cambiare non ne farei un dramma. La cosa si complica se usassero Trajexia, Mechatrolink ecc. Trajexia da quanto dicono è una porcata pazzesca, lo stesso dicasi del suo sw ( credo sia Sysmac Studio)

[drugo66]

E meno male che ti auto-definisci una pippa ...

[leleviola]

Grazie per i consigli,

la retrocomapatibilità è importante ma non fondamentale, il che è importante al mondo d'oggi è la compatibilità immediata dei vari prodotti e che siano compatibili facilmente e senza troppi bastoni fra le ruote. Ad oggi anche con solo Mitsubishi FX metti l'espansione ottica e comandi due assi in interpolazione ed è questo che chiedo, con Omron devo passare subito ad un PLC a rack per avere qualche asse in più. Si è vero è più intuibile e facile il software di Omron che in questi giorni ho cominciato a usare ma il Mitsubishi non credo sia molto da meno, forse perchè lo uso ormai da più di quindici anni. Insomma dovrò ributtarmi un po' a studiare e imparare. Comunque di sicuro proporrò il Mitsubishi e credo che concorrenzialmente siamo li con Omron forse un pochino più caro, da valutare