Macchine aggiornate con CC-Link

Settembre 2009 - Il produttore statunitense T&L Automatics di Rochester, New York, che realizza componentistica di precisione di alta qualità con caratteristiche complesse e dettagli intricati per il settore automobilistico, aerospaziale e militare, ha deciso di non spostare la produzione nelle economie asiatiche a basso costo. Consapevole della crescente concorrenza da parte dei produttori esteri, la direzione ha scelto di verificare la propria produttività in fabbrica mirando a migliorare l'efficienza tramite la riduzione delle perdite e dei costi. L'azienda sta ora raccogliendo i frutti dell'aver ricreato una struttura di produzione allo stato dell'arte, con esportazioni in forte ascesa.
T&L è attiva da oltre 30 anni e alcune delle sue apparecchiature di produzione non erano più efficienti secondo gli standard moderni. L'opzione di rinnovare completamente la fabbrica installando apparecchiature completamente nuove è stata considerata troppo dispendiosa e dirompente. Si è invece preso coscienza di come molte delle macchine prodotte originariamente in Italia fossero di buona qualità e in ottime condizioni, mentre i sistemi di controllo erano di progettazione datata e sempre meno affidabili.
Gran parte della produzione di T&L è basata su centri di lavorazione con indice a quadrante a sette stazioni, originariamente progettati e costruiti a Milano. Ben presto ci si è resi conto di come queste macchine potessero essere efficacemente rimodernate, traendo il massimo vantaggio dai moderni sistemi di automazione e comunicazione per ridurre i costi operativi di decine di migliaia di dollari all'anno. T&L si è resa inoltre conto di come potesse migliorare notevolmente la produttività e accrescere la qualità dei prodotti migliorando il controllo dei processi di precisione. Si è quindi rivolta a Unique Automation, decidendo di rimodernare le macchine indicizzatrici sostituendo i controller cnc problematici con alternative allo stato dell'arte, plc avanzati e Hmi. Grazie all'introduzione di un sistema di cablaggio distribuito mediante la rete CC-Link ad alta velocità, sono stati ridotti al minimo i guasti e sono stati eliminati completamente i problemi di cablaggio tra il controllore e ciascun sensore/attuatore, che, utilizzando singole connessioni, potevano rompersi, allentarsi o andare in cortocircuito, causando notevoli tempi morti e fermi macchina, nonché problemi alla produzione. Inoltre, con la rete CC-Link la diagnosi dei problemi meccanici è molto più facile, mentre la procedura d'inserimento di nuovi punti I/O è molto più veloce perché basta collegarli alla rete ovunque sia più conveniente dal punto di vista fisico.

Configurazione del sistema
Ogni centro di lavorazione comprende sette stazioni di lavorazione con assi X, Y, e Z più il controllo del mandrino. L'operatore utilizza un'ottava stazione per il carico e lo scarico. Utilizzando CC-Link per collegare in rete ogni centro di lavorazione, Unique Automation ha utilizzato un plc Mitsubishi con due stazioni Master CC-Link per controllare due reti indipendenti CC-Link. La prima rete CC-Link include quattro controller cnc Mitsubishi per gestire le sette stazioni di lavorazione di ogni centro. I cnc lavorano come dispositivi di stazione locale e occupano quattro stazioni di rete CC-Link. Tre cnc gestiscono sei stazioni di lavorazione per un totale di 24 assi di controllo. Il quarto cnc gestisce la settima stazione di lavorazione con quattro assi di controllo. Di conseguenza, la prima rete CC-Link gestisce un totale di 28 assi di movimento. Questa rete gestisce oltre mille punti I/O per comunicare lo stato a quattro controller cnc, nonché per trasmettere i comandi che controllano altre funzioni della macchina. La seconda rete CC-Link consiste in 24 moduli I/O remoti per gestire i vari I/O del centro di lavorazione. Questa seconda rete connette oltre 600 I/O per gestire le azioni necessarie per la lavorazione delle caratteristiche complesse e dei dettagli più intricati dei componenti. Questi I/O sono i pulsanti e i selettori per il controllo completo della macchina da parte dell'operatore, i collettori delle valvole pneumatiche che controllano la manipolazione degli utensili e delle parti, gli input di cambio utensile, gli switch di fine corsa/posizione iniziale, le pompe e le valvole di raffreddamento, i sistemi di lubrificazione, gli impianti idraulici, i sistemi di rimozione e filtraggio trucioli, nonché i diversi output e indicatori che aiutano l'operatore a gestire il centro di lavorazione. Utilizzando il plc e le due nuove stazioni Master CC-Link, il programma di controllo è in grado di leggere tutti gli input e gli output sulla seconda rete CC-Link; può eseguire il programma di controllo, che comprende oltre 15mila passi di codice Ladder, nel plc; può impostare tutti gli output e comunicare le informazioni necessarie ai cnc della prima rete CC-Link.
Con ogni cnc che esegue 7.500 passi di codice Ladder per un totale di 30mila passi di codice nel setup del controller cnc, il totale degli step Ladder supera le 45mila unità. Il tempo di elaborazione totale per l'intero circuito di controllo è di circa 7,3 ms, un notevole miglioramento rispetto al sistema precedente. Oltre ai risparmi economici e all'aumento di produttività associato all'installazione della rete CC-Link, anche la qualità della componentistica prodotta è notevolmente migliorata.

Risparmiare otto mila metri di cablaggio
CC-Link è un fieldbus aperto configurato come singolo circuito di controllo, al quale sono ora collegati direttamente tutti gli switch e i dispositivi. È un sistema diverso da quello precedentemente in uso in T&L, nel quale ogni dispositivo era individualmente cablato al controller centrale. Grazie alla nuova architettura di rete CC-Link, sono stati risparmiati oltre 8.000 m di cablaggio per macchina.

Una produttività in aumento del 20%
Il primo centro di lavorazione rinnovato da T&L Automatics è stato testato per un anno, nel corso del quale non si sono verificati guasti al sistema di controllo, al contrario di quanto avveniva in passato con il vecchio sistema, che presentava problemi elettrici a cadenza settimanale. T&L Automatics ha continuato nel percorso di aggiornamento delle sue altre quattro linee beneficiando di un aumento della produttività fino al 20%.

Una famiglia integrata
CC-Link è una famiglia integrata di protocolli fieldbus di automazione aperti fino a 1 Gb/s, amministrata e supportata a livello globale da CC-Link Partner Association (Clpa). L'associazione conta 1.200 membri, tra cui 200 aziende produttrici di hardware per l'automazione. Ogni anno è venduto oltre 1 milione di nodi CC-Link, con una base installata di oltre 5 milioni di nodi. CC-Link è il protocollo dominante in tutte le economie asiatiche che, grazie al trasferimento tecnologico bidirezionale, sta diventando rapidamente molto forte sia in Europa sia in America.