Cómo Film Tech Mejoró el Control de Temperatura en una Línea de Film Soplado

Éxito en Control de Temperatura: Film Tech, una empresa en Stanley, WI, compró una línea de film soplado de 3 capas usada a una empresa en Ohio. La máquina fue desmontada y llevada a sus instalaciones en la primavera de 2015. Film Tech solicitó una actualización completa de controles en la línea debido a lagunas en la documentación de la máquina en su estado original. El alcance del proyecto se centró en actualizar el control de temperatura de los extrusores y la matriz, actualizar el manejo del film con nuevos variadores y motores, mientras se proporcionaba una nueva estación de operador para controlar los procesos de la línea. Con estos elementos, también fueron necesarias actualizaciones en las seguridades de la máquina. La actualización requirió no solo soporte eléctrico para los elementos que Sure Controls proporcionaba, sino también la interfaz del equipo con el nuevo equipo de Process Control Corporation (PCC) y QC Electronics. Además del soporte eléctrico, también se proporcionó soporte mecánico para montaje de motores, un nuevo rodillo de enfriamiento, mejoras en el bobinador, así como ayuda en la ubicación de gabinetes de control y conductos.

Solución

La parte de la actualización centrada en mejorar los controles de temperatura requirió reemplazar el sistema antiguo con nuevos controladores Eurotherm 3216 para ser montados en el gabinete de control en el 2º piso. Cada sección de calentamiento y enfriamiento en la planta baja sería habilitada con Relés de Estado Sólido Carlo Gavazzi en el gabinete de control principal. Se tendieron conductos separados desde el gabinete de control hasta las cajas de derivación en cada uno de los extrusores para proporcionar separación de los cables de alto voltaje del cableado de señal para cada sección. Desde la nueva estación Wonderware, el operador podría ajustar los puntos de consigna de temperatura y observar las retroalimentaciones de temperatura de los termopares instalados en cada sección. También se instalaron Transformadores de Corriente en los SSR para proporcionar retroalimentación de corriente al HMI. Esta retroalimentación junto con el porcentaje de salida del controlador de temperatura puede usarse como una gran herramienta de solución de problemas para determinar si un calentador no funciona correctamente.
Para mejorar el manejo del film en la máquina, se retiraron los viejos motores y variadores DC. Los variadores fueron reemplazados con VFD ABB ACS880. Para los motores de los extrusores, se usaron motores Baldor ya que los tamaños físicos de esta opción eran más favorables que los motores Marathon Black Max usados en los variadores de línea. Los variadores de línea (Rodillo Superior, Rodillo de Enfriamiento y Variadores de Husillo) se dimensionaron con variadores de 3 HP para mantener la cantidad de repuestos al mínimo, un variador de repuesto podría reemplazar varios en la máquina si fuera necesario. El variador de línea del Nip del Bobinador permaneció en 1HP, pero el motor y el variador también fueron reemplazados. Una solicitud del cliente fue usar motores de Husillo más grandes para darles la capacidad de correr más rápido. Debido a las limitaciones mecánicas en los rodamientos, cajas de engranajes, correas, poleas y embragues, mantuvimos el equipo original en su lugar. Si se determina que los Husillos necesitan ir más rápido, las restricciones mecánicas deberían abordarse en ese momento.
Para operar el Bobinador, se montó un HMI Redlion Graphite de 9" en el bobinador para permitir al operador controlar los Modos de Bobinado, como bobinado en la parte superior o inferior, modo sobre o bajo, enganche de rodillos de colocación, apertura/cierre del Nip del Bobinador mientras se proporcionan Diagnósticos de Línea para las Paradas de Emergencia en la Línea. El diseño y esquemas de color en el HMI del bobinador imitaban el Panel Principal del Operador que tiene una pantalla táctil de 19" con Wonderware. Este panel principal permitió una ubicación central para controlar los puntos de consigna de temperatura en los extrusores y la matriz, la velocidad de línea, así como controles auxiliares como el Haul Off Oscilante, Jaula de Burbuja y Tratador. Se proporcionaron pantallas de tendencias para permitir el monitoreo de temperaturas, velocidades y otras características de la línea que podrían ayudar en el diagnóstico de defectos en sus productos. La estación Wonderware se configuró para comunicarse con los mezcladores PCC y el sistema de carga al vacío. Desde el MOP, el sistema de carga al vacío podía ser controlado completamente habilitando/deshabilitando tolvas, mientras que el control de los Mezcladores estaba ligeramente restringido. Los Mezcladores podían alternarse entre apagado o modo automático, sin embargo, si se necesitaba alguna acción manual, este control se dejó fuera del MOP para requerir que el operador estuviera a la vista del mezclador. Pesos de Tolva, Estados de Mezcladores y Rendimiento (lbs/hr) fueron llevados al HMI para propósitos de tendencias/monitoreo.
Para proporcionar al operador un entorno seguro para trabajar, la máquina tuvo instalado un PLC de Seguridad Allen Bradley Control Logix. Con el uso de Allen Bradley Point IO, se instalaron racks de seguridad en cada nivel de la máquina para proporcionar al operador la capacidad de apagar la máquina con varios dispositivos de seguridad, como líneas de vida, pulsadores de parada de emergencia, tapetes de seguridad y escáneres de seguridad.

Soporte Continuado

Con la solución principal en su lugar, se solicitó servicio adicional para abordar algunos elementos en la línea. Uno de estos fue la adición de la automatización del Marco-A en el Nip Superior. Esto requirió la colocación de 4 servomotores en el Nip Superior y lógica adicional para agregar en el Procesador Control Logix. El operador ingresaría una distancia deseada entre los lados del Marco-A y presionaría el pulsador Ir a Posición en el HMI. Señales analógicas de potenciómetros internos dentro de los Servos se llevaron de vuelta al PLC y se escalaron para que una retroalimentación de posición precisa pudiera mostrarse al operador. El control para esto se proporcionó en el Panel Principal del Operador, pero un HMI Redlion de 9" adicional fue programado y suministrado a Film Tech para proporcionar al operador la capacidad de controlar el Ajuste del Marco-A desde el Nip Superior.
Además de los cambios en el Nip Superior, hubo un deseo de mejorar el sistema IBC existente en la línea. Durante las pruebas realizadas en Film Tech, el film tenía arrugas. Se pensó que las arrugas eran causadas por el sistema IBC no controlando la presión adecuada en el interior de la burbuja causando que el film se ondulara. Nuevos sensores ultrasónicos y un controlador Eurotherm 2704 se usaron para reemplazar el equipo existente dentro de un nuevo gabinete IBC. En la puerta del gabinete IBC había 3 potenciómetros para controlar la velocidad de los VFD Powerflex de Suministro y Escape. También se suministró una válvula de control grande para restringir la cantidad de aire que sale de la burbuja. Con los nuevos controles en su lugar y algunos ajustes, se produjo una burbuja estable, resolviendo el problema de arrugas.