Configurazione linea lavorazione acciaio

[Antonio_PLC]

Ciao a tutti.

Devo realizzare una linea di automazioni con hw Siemens per la lavorazione a freddo di strisce a modulo continuo di acciaio dello spessore di circa 1mm.

La linea è composta in sequenza da

• Uno svolgitore per alimentare la linea con la striscia di acciaio (1 motore sincrono da 1.1Kw per la rotazione dell’aspo + 1 motori da 0.4Kw per rullo pressore su bobina). L’aspo non lavora in tiro.

• Una stazione di pre-lavorazione del nastro  (motore sincrono 25Kw) +  taglio e saldatura (4 motori sincroni da 0.4KW) per giunzione della coda e testa di due bobine (lavorata e da lavorare).

• Stazione di lavorazione principale: il nastro passa attraverso 4 banchi di laminazione che danno la forma al pezzo finito. Su ognuna della 4 stazioni sono installate una serie di coppie di rulli (sup + inferiore). Tutti i rulli di una stessa stazione sono pilotati da un motore singolo tramite motoriduttori e cardani. In totale 4 motori sincroni da 25Kw.

• Stazione di taglio e scarico: solo pneumatica

 

Il nostro integratore elettrico ci ha proposto la seguente configurazione per quanto riguarda la parte dei servo drive (tutto gestito con CPU T1500 tecnologica)

•  Svolgitore: SINAMICS G120 CU240E- 2NP per il motore da 1.1 Kw, SINAMICS S210 per motore da 0.4KW

• pre-lavorazione : S120+CU310-2PN per motore da 25KW, SINAMICS S210 per motori da 0.4KW

• laminazione: 1 motore master + 3 slave controllati in asse elettrico sul master – 4x(CU320-2 PN + S120)

 

Non essendomi mai occupato di dimensionamento e configuraiozne di apparati motore+drive mi chiedo se il sistema così proposto sia il minimo indispensabile oppure ci è stata già proposta una "Ferrari" quando a noi sarebbe sufficiente un’ "utilitaria\familiare".

Non abbiamo necessità di effettuare posizionamenti dato che tutta la linea verrebbe controllata in velocità. Solo le 4 stazioni di lavorazione principale devono essere sincronizzate tra loro in velocità dato che non vi è ansa tra i vari rulli.

 

Grazie a tutti per i commenti.

 

Ciao

Antonio

[ken]

trovo strane due cose

1. i motori sincroni
2. lo svolgitore fatto con un G120 quando tutto il resto è con S120

per il resto bisogna capire il modo di lavoro. non mi intendo di laminazione quindi non so se un asse elettrico è indispensabile o se basta un semplice helper di coppia. la cpu dipende da questo.

[pigroplc]

mi vien da chiederti come veniva fatta la linea con componenti non Siemens....

Se si tratta di una linea mai fatta prima d'ora è d'obbligo a mio parere trovarsi con una configurazione hardware che ti possa garantire una precisione massima, e questo con i motori brushless lo puoi fare. 

 

Se poi in fase di messa in servizio ti ritroverai a gestire una precisione superiore a quanto richiesto ottimizzerai il prossimo impianto. Ho visto che per potenze basse ha previsto la nuova serie S210 quindi si tratta di un integratore aggiornato sui nuovi prodotti e orientato ad utilizzare componenti non costosi.

 

Facile che il G120 il tuo integratore pensi di posizionarlo in prossimità dell'aspo in una cassetta di derivazione attaccata alla struttura del componente (come nella maggior parte dei casi).

Il pressore sulla bobina l'ho sempre fatto idraulico disponendo di olio nell'impianto, quindi presumo sia pensato per lavorare in coppia qualora sia pensato per un funzionamento costante. Forse qui si potrebbe risparmiare ma sarebbe interessante vedere prima il progetto meccanico.....

La stazione di giunzione coil io l'ho sempre fatta con motori trifase con inverter o stepper dipende dalle mode del momento..... si tratta di garantire una velocità facilmente modificabile in funzione di come viene giuntato il coil.

Nella stazione di lavorazione principale si mettono i brushless solamente quando fra un passaggio e l'altro si deve gestire un rapporto di riduzione dovuto all'allungamento del materiale o al punto di contatto, in tal caso le funzioni DSC insite in Sinamics potrebbero essere sufficienti.

Se invece si tratta di una linea da 30 pezzi/min bisogna prevedere un Brushless retroazionato da encoder sul materiale in uscita.....

Se il taglio pneumatico lo fai al volo immagino sia a camere aperte in longitudinale e clamping/taglio pneumatico, così come il ritorno, quindi si tratta di roba piccola. Se lo fai fermando la profila devi garantire la precisione sul taglio.

 

Le mie considerazioni sono frutto di esperienza pluriennale in linee "pipemill" di spessori ben più "muscolosi", una valutazione precisa prescinde dall'esame accurato di tutto il progetto meccanico.

 

 

[Antonio_PLC]

@pigroplc

 

E' una variante di una linea realizzata in precedenza con hw B&R.

Ora la si vuole riproporre con Siemens anche per valutare se come costi siamo nello stesso ordine di grandezza oppure no.

 

Bene per il discorso della serie S210 per piccole taglie che rispecchia proprio le nostre aspeettative.

Confermo che il G120 verrà posizionato per conto suo in quadro dedicato mentre gli altri saranno tutti insieme in un altro quadro di potenza.

 

Tra una gabbia e l'altra di laminazione l'allungamento del nastro viene compesato progettando in modo opportuno i diametri dei rulli di ogni gabbia. In questo modo i riferimenti per ognuno dei 4 motori saranno uguali.

 

Confermo taglio al volo per separazione pezzi prodotti.

 

[pigroplc]

@Antonio_PLC

 

1 ora fa, Antonio_PLC scrisse:

Confermo che il G120 verrà posizionato per conto suo in quadro dedicato mentre gli altri saranno tutti insieme in un altro quadro di potenza.

soluzione pressoché standard universale

 

1 ora fa, Antonio_PLC scrisse:

Tra una gabbia e l'altra di laminazione l'allungamento del nastro viene compesato progettando in modo opportuno i diametri dei rulli di ogni gabbia. In questo modo i riferimenti per ognuno dei 4 motori saranno uguali.

meno rogne per chi fa il progetto software.....

 

1 ora fa, Antonio_PLC scrisse:

Confermo taglio al volo per separazione pezzi prodotti.

per piccoli pezzi pneumatico è la soluzione più economica e affidabile.....

 

Io non conosco il tuo ruolo in ambito aziendale, posso dirti da tecnico che tocca pure avere a che fare coi prezzi perché in direzione devo portare alternative compatibili tecnicamente che possano avere un prezzo inferiore o comparabile.

Negli anni ho visto che mentre tecnicamente possono esserci dei limiti, dal punto di vista commerciale tutto è possibile, e quando dico tutto, voglio dire che mi è stato proposto da un fornitore di fare io il prezzo, pur di entrare in fornitura.....

Detto questo, io valuterei le due liste della spesa B&R e Siemens. Dalle frasi della tua discussione iniziale deduco che la cifra che ti è stata prospettata sia superiore alle tue aspettative e quindi superiore a B&R. 

A questo punto basta parlare col commerciale Siemens / rivenditore (dipende da chi ti fornisce) e sventolare il totale della concorrenza, quindi sorridere e dire la magica frase: "Se vuoi salire sul carro devi fare di meno". 

Assisterai a scene di panico, sudori freddi, imprecazioni varie, ecc, tieni conto che in ogni commerciale si cela un attore consumato, poi nel giro di 24-48 ore troverai la risposta.

 

Se non hai delle imposizioni di fornitori a livello contrattuale potresti anche considerare alternative come Schneider Electric o Beckhoff 

 

 

[batta]

1 ora fa, pigroplc scrisse:

meno rogne per chi fa il progetto software.....

Se chi ha fatto il progetto meccanico l'ha fatto bene. In caso contrario ... 😋

 

1 ora fa, pigroplc scrisse:

soluzione pressoché standard universale

Domanda da profano, visto che non conosco queste macchine: perché questo unico inverter posizionato in un quadro per conto suo?

 

6 ore fa, Antonio_PLC scrisse:

Svolgitore: SINAMICS G120 CU240E- 2NP per il motore da 1.1 Kw

Perché il G120 con CU240 anziché un più economico G120C? Non sono certo 200 euro risparmiati qui su quella configurazione hardware. Solo per capire se ci sono motivi particolari per questa scelta.

 

6 ore fa, Antonio_PLC scrisse:

pre-lavorazione : S120+CU310-2PN per motore da 25KW

Peccato questo unico drive con la CU310. Potrai fare tutto il resto all'interno del TIA, questo invece, se non mi sbaglio, lo dovrai configurare con lo Starter. Niente di drammatico, solo una rottura di scatole: ti ritrovi tutto in un unico progetto TIA, tranne questo drive.

 

6 ore fa, Antonio_PLC scrisse:

• pre-lavorazione : S120+CU310-2PN per motore da 25KW, SINAMICS S210 per motori da 0.4KW

   

• laminazione: 1 motore master + 3 slave controllati in asse elettrico sul master – 4x(CU320-2 PN + S120)

Ripeto, non conosco le macchine, quindi un motivo per le scelte fatte ci potrebbe essere.
Mi chiedo però perché per la pre-lavorazione, motore da 25 kW, si è scelto un S120 con CU310 (che non potrai configurare con StartDrive), mentre per i 4 motori della laminazione, sempre da 25 kW se non ho capito male, si usa S120 con CU320? Non sarebbe meglio installare, sotto la stessa CU320, e con un unico Power Module da 132 kW, tutti e 5 i motori da 25 kW?

 

 

Sempre tenendo conto che non conosco la macchina, un'altra domanda che mi viene spontanea è: ma se l'allungamento in laminazione è risolto con appropriata progettazione meccanica, servono veramente 4 brushless da 25 kW e gli S120?
Questo in considerazione anche del fatto che si dispone di una CPU tecnologica.

Modificato: 8 agosto 2019 da batta

[pigroplc]

14 ore fa, batta scrisse:

Domanda da profano, visto che non conosco queste macchine: perché questo unico inverter posizionato in un quadro per conto suo?

@batta

 

in genere linee di questo tipo sono lunghe da 40 a 100 metri. Per agevolare la produzione senza interruzioni e dare il tempo di cambio coil e saldatura delle 2 estremità (coil terminato e coil nuovo) esistono diverse configurazioni di buffer. Non mi dilungo molto nei dettagli, ma l'aspo svolgitore è lontano sempre dal quadro generale. Per evitare disturbi dovuti all'inverter è consigliabile metterlo vicino al motore che deve comandare, si risparmia in cavo schermato ed inoltre  si decentrano segnali I/O. 
 

Quanto alla scelta dei motori come ben sai ci sono molteplici soluzioni fra G120, S120, V90, V20 e simili. Le scelte secondo me vengono pilotate dalle mode del momento e dal prezzo che si vuole ottenere. In tal caso bisogna convincere i commerciali a proporre la soluzione più economica.

 

14 ore fa, batta scrisse:

ma se l'allungamento in laminazione è risolto con appropriata progettazione meccanica, servono veramente 4 brushless da 25 kW e gli S120?

in genere bisogna mettere in conto la possibilità di far lavorare i motori a basse velocità. A parità di potenza i motori trifase hanno ingombri maggiori e se cominci a pensare di utilizzare inverter/motori servoventilati capaci di avere coppia a basse velocità alla fine hai il risparmio di pulcinella.

 

14 ore fa, batta scrisse:

Se chi ha fatto il progetto meccanico l'ha fatto bene. In caso contrario ... 😋

A volte il progetto meccanico in sé può essere considerato corretto, è la lamiera che per sua intrinseca natura che da un coil all'altro cambia radicalmente e mette a dura prova i nervi del programmatore di turno che deve ovviare a problemi di natura squisitamente meccanica con trucchetti dettati dall'esperienza. 

 

 

 

 

 

[ken]

27 minuti fa, pigroplc scrisse:

si risparmia in cavo schermato ed inoltre  si decentrano segnali I/O. 

si vero. ma devi fare un quadro, devi proteggerlo, devi portarci l'alimentazione. non ci vedo tutto sto risparmio

come batta non sono del giro di questi impianti anche se la lamiera la conosco bene ma in altri ambiti, quelli che vengono prima dal punto di vista della produzione dell'acciaio.

poi, tutti i motor module comunizzati sotto lo stesso alimentatore non hanno bisogno di resistenze di frenatura. anche se non lavora in tiro dovrà frenare questo svolgitore che presumo lavori con ansa. non conosco le rampe ma la massa in rotazione è consistente.

 

non avevo notato gli s210, leggendo in fretta avevo capito tutto s120.

[pigroplc]

31 minuti fa, ken scrisse:

si vero. ma devi fare un quadro, devi proteggerlo, devi portarci l'alimentazione. non ci vedo tutto sto risparmio

si tratta di scelte progettuali, hai ragione a dire che il risparmio non è la cosa principale, ma è impagabile avere il bordo macchina vicino agli attuatori, arrivi con i sensori e le valvole direttamente al PLC e ti eviti il mal di denti di fare debug fra scatole di derivazione. Io faccio remotare tutto il possibile a prescindere dai costi, perché una delle spine nel fianco delle commesse è il tempo di montaggio e collaudo.

 

[ken]

Si remotare I/O è una cosa. remotare la potenza un'altra. anche io cerco di remotare il più possibile. fin che fai una cassa con I/O di qualunque tipo non hai bisogno di tanto. remotare il trifase invece implica anche altro.

[pigroplc]

25 minuti fa, ken scrisse:

remotare il trifase invece implica anche altro.

trattasi di box in area segregata quindi le implicazioni sono inferiori.

[Livio Orsini]

20 ore fa, Antonio_PLC scrisse:

Tra una gabbia e l'altra di laminazione l'allungamento del nastro viene compesato progettando in modo opportuno i diametri dei rulli di ogni gabbia. In questo modo i riferimenti per ognuno dei 4 motori saranno uguali.

 

I cilindri devono essere rettificati dopo un certo numero di ore di lavorazione.

Dopo l'operazione di rettifica è probabile, anzi quasi certo, che i rapporti diametro iniziali non sian rimasi costanti, quindi sarebbe cosa buona e giusta prevedere degli aggiustaggi fini delle velocità di ogni singola gabbia, oppure pilotare la prima gabbia in velocità e le seguenti in sovra velocità con limite di coppia.

 

2 ore fa, pigroplc scrisse:

ma l'aspo svolgitore è lontano sempre dal quadro generale. Per evitare disturbi dovuti all'inverter è consigliabile metterlo vicino al motore che deve comandare, si risparmia in cavo schermato ed inoltre  si decentrano segnali I/O. 

 

Quandi si fa uno svolgitore, che praticamente lavora sempre in frenatura, usando un'inverter è più opportuno montare l'inverter in quadro assieme almeno all'inverter della gabbia di traino e mettere il dc bus in comune.

A meno di usare un inverter che preveda la rigenerazione in rete, la souzione dell'inverter separato porta ad avere grossi gruppi di frenatura con grossi resistoriche dissipano l'energia.

[ken]

55 minuti fa, Livio Orsini scrisse:

Quandi si fa uno svolgitore, che praticamente lavora sempre in frenatura

il 8/8/2019 at 11:16 , Antonio_PLC scrisse:

Uno svolgitore per alimentare la linea con la striscia di acciaio (1 motore sincrono da 1.1Kw per la rotazione dell’aspo + 1 motori da 0.4Kw per rullo pressore su bobina). L’aspo non lavora in tiro.

non lavora in tiro. penso abbia un'ansa costante.

 

 

[batta]

1 ora fa, pigroplc scrisse:

Io faccio remotare tutto il possibile a prescindere dai costi, perché una delle spine nel fianco delle commesse è il tempo di montaggio e collaudo.

Quindi si parla di un quadro con remotato tutto quello che serve, inverter compreso. Così ha certamente un senso. Io avevo capito che ci fosse un quadro con il solo inverter.
Per quanto riguarda portare gli I/O vicini a dove devono essere cablati, questa è la tendenza già da parecchi anni. Nei settori dove opero, credo che almeno 9 impianti su 10 siano fatti con una o più CPU 1500 e vari nodi ET200SP sparsi in giro. Se la linea non è estremamente lunga, gli inverter sono tutti nel quadro generale. Se necessario, si fanno più quadri dove raggruppare gli inverter.

 

Non mi è ancora chiaro perché di 5 brushless da 25 kW si sia scelto di metterne 4 in configurazione S120 con CU320 (con control unit e power module in comune), e 1 separato, su un S120 con CU310 (che romperà le scatole a livello configurazione, non integrata nello stesso progetto). La CU320 supporta benissimo 5 assi e, se necessario, basta sostituire il Power Module da 110 kW con quello da 132 kW. 

[Antonio_PLC]

1 ora fa, batta scrisse:

Non mi è ancora chiaro perché di 5 brushless da 25 kW si sia scelto di metterne 4 in configurazione S120 con CU320 (con control unit e power module in comune), e 1 separato, su un S120 con CU310 (che romperà le scatole a livello configurazione, non integrata nello stesso progetto). La CU320 supporta benissimo 5 assi e, se necessario, basta sostituire il Power Module da 110 kW con quello da 132 kW. 

54 minuti fa, batta scrisse:

 

Grazie a tutti per le risposte.

 

Il fatto che il 5° motore da 25 kW sia sotto una CU310 e non insieme alla CU320 è dovuto al fatto che il 5° motore è distante dagli altri 4 e quindi sarebbe problematico il trasporto della potenza fino al motore posizionato quasi in zona ingresso.

 

Per quanto riguarda la potenza il tutto è stato partizionato in 2 e più quadri in quanto le varie zone (aspo, pre lavorazione, lavorazione, scarico, ecc...) sono sottosistemi modulabili che potrebbero essere venduti e funzionare in modo indipendente l'uno dall'altro.

 

Per quanto riguarda il tiro confermo che la linea lavorera nella parte di svolgitura non in tiro con ansa costante. Il tiro sarà creato tra le gabbie delle 4 stazioni.