Yüksek hızlı bir CNC frezeleme makinesinin veya karmaşık bir kesimin uğultusunu yapan hassas bir torna tezgahının yanında durduysanız, muhtemelen sürecin her parçasının nasıl bu kadar kusursuz bir şekilde sıralandığını merak etmişsinizdir. Takım tezgahı üreticilerinden, bakım teknisyenlerinden ve üretim yöneticilerinden en sık aldığım sorulardan biri şudur: Takım tezgahı iş mili için bir VFD, bir PLC ile iletişim kurabilir mi? Bu özel sürücülerin tedarikçisi olarak, bu bileşenlerle her gün çalışıyorum ve kısa cevabım evet; ancak bu iletişimi güvenilir kılmak için yapılması gereken çok şey var, bu yüzden modern takım tezgahı performansının bu kadar kritik bir parçası.
Sahneyi hazırlamak için bu parçaların her birinin ne yaptığıyla başlayalım. Bir takım tezgahı iş mili için bir VFD (değişken frekanslı sürücü), temel bir konveyör veya fan için kullanabileceğiniz VFD ile aynı değildir. İşlemenin aşırı taleplerini karşılamak üzere üretilmiştir: 20.000 RPM'ye kadar çıkabilen yüksek hızlar, ağır kesimler için hassas tork kontrolü ve takım aşınmasını veya parça kusurlarını önlemek için sıkı hız düzenlemesi. Öte yandan, PLC (programlanabilir mantık denetleyicisi) makinenin "beynidir"; makineye eksenleri ne zaman hareket ettireceğini, takımları değiştireceğini, ilerleme hızlarını ayarlayacağını ve evet iş milini kontrol edeceğini söyleyen programı çalıştırır. Bu ikisinin birlikte çalışabilmesi için, işleme süreci ne kadar zorlu olursa olsun birbirleriyle tutarlı bir şekilde "konuşmaları" gerekir.
Bu sektöre ilk başladığımda, birçok iş mili VFD'si iş milinin hızlanmasını veya yavaşlamasını söyleyen basit açma/kapama sinyalleriyle veya analog voltajla çalışıyordu. Bu, temel uygulamalarda işe yaradı, ancak kesmenin ortasında hızı ayarlamanız, iş mili hızını bir dişin ilerleme hızıyla senkronize etmeniz veya iş mili sıcaklığı veya yüküne ilişkin gerçek zamanlı veriler elde etmeniz gerekiyorsa analog sinyaller yeterli değildi. Analog, diğer makine bileşenlerinden kaynaklanan elektriksel gürültüye maruz kalabilir; bu da tutarsız hızlara ve hatta makinenin işin ortasında kapanmasına neden olan hata mesajlarına yol açabilir. Dijital iletişim protokollerinin devreye girdiği yer burasıdır ve VFD ile PLC bağlandığında gerçek sihrin gerçekleştiği yer burasıdır.
Bugün takım tezgahı uygulamalarında kullanılan birkaç ortak protokol vardır ve tüm VFD'ler bunları desteklemez. Bir tedarikçi olarak, takım tezgahı iş mili için sunduğumuz VFD'nin PROFINET, Modbus RTU/TCP ve Ethernet/IP dahil olmak üzere en yaygın kullanılan PLC iletişim standartlarıyla çalıştığından emin oluyorum. Bu protokoller, PLC'nin bir hız komutundan daha fazlasını göndermesine olanak tanır; iş miline milisaniye cinsinden hızı 1000 RPM'den 15.000 RPM'ye değiştirmesini söyleyebilir, kesilen malzemeye göre torku ayarlayabilir ve iş mili yükü, sıcaklık veya alarm kodları gibi gerçek zamanlı verileri alabilir. Örneğin, bir kesici uzun bir çalışma sırasında aşınmaya başlarsa, PLC bunu iş mili VFD'ye ileterek hızı biraz ayarlayarak üretimi durdurmadan parça kalitesini tutarlı tutabilir.
Bunun gerçek dünyadaki takım tezgahı kurulumunda nasıl çalıştığından bahsedelim. Geçen yıl, yüksek hassasiyetli alüminyum işleme merkezleri üreten bir müşteri, eski iş mili VFD'sinin yeni PLC'si ile güvenilir bir şekilde iletişim kurmaması ve bunun da sık sık hurda parçalara ve arıza sürelerine yol açması nedeniyle iletişime geçti. Eski sürücüleri yalnızca analog sinyaller kullanıyordu ve tesislerinde, hız sinyallerinin titremesine neden olan elektriksel parazite neden olan birçok başka makine çalışıyordu. Gürültüye karşı daha dayanıklı olduğundan ve daha hızlı veri aktarımına sahip olduğundan endüstriyel otomasyon için tasarlanmış bir protokol olan PROFINET'i destekleyen takım tezgahı iş mili için bir VFD önerdik. Eski sürücüyü değiştirip PLC'yi onunla iletişim kuracak şekilde programladığımızda sorunlar ortadan kalktı. Artık PLC, iş mili hızını eksen hareketiyle senkronize olarak ayarlayarak çevrim süresini %12 oranında azaltabilir ve hurda parçaları %8 oranında kesebilir. İyi iletişimin yarattığı fark budur.
Dikkate alınması gereken bir diğer husus uyumluluktur. Tüm PLC'ler her VFD iletişim protokolüyle çalışmaz, bu nedenle satın almadan önce her ikisini de kontrol etmek önemlidir. Örneğin fabrikanızda Allen-Bradley PLC'ler kullanılıyorsa, Ethernet/IP'yi destekleyen bir VFD'nin seçilmesi entegrasyonu çok daha basit hale getirecektir çünkü bunlar birlikte sorunsuz çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Burası aynı zamanda 380v CNC iş mili frekans invertörümüz gibi özel sürücülerimizin de parladığı yerdir; bunlar, yaygın PLC'lerle çalışacak şekilde önceden yapılandırılmıştır, dolayısıyla kurulum sırasında iletişim sorunlarını gidermek için haftalar harcamanıza gerek kalmaz. Müşterilerin yalnızca özel bir protokolle çalışan bir VFD satın aldıkları ve PLC'lerinin uyumlu olmadığı için binlerce doları boşa harcadığını gördüm. Protokolleri önceden eşleştirmek için zaman ayırmak, daha sonra birçok baş ağrısından kurtarır.
Hassasiyet, takım tezgahlarında her şeydir ve dijital iletişimin eski analog yöntemlere göre gerçekten öne çıktığı nokta da budur. Analogda hız sinyali genellikle 0-10V veya 4-20mA sinyaldir, bu da hızın voltaj düşüşlerine veya gürültüye bağlı olarak biraz değişebileceği anlamına gelir. Dijital bir protokolle veriler ikili kod olarak gönderilir, dolayısıyla elektriksel müdahalenin gerçek komutu değiştirmesi neredeyse imkansızdır. Bu, PLC'nin söylediğinde iş milinin tam olarak 10.000 RPM'de çalışacağı anlamına gelir; ne daha fazla ne daha az. Basınçlı döküm veya kalıp yapımı gibi %1'lik bir hız değişiminin bile bir parçayı bozabileceği uygulamalar için bu düzeydeki hassasiyet tartışılamaz.
Ayrıca bu iletişimin çift yönlü olup olmadığı da soruluyor ve bu önemli bir nokta. Pek çok kişi, VFD'ye komut gönderen şeyin yalnızca PLC olduğunu düşünüyor, ancak VFD de verileri PLC'ye geri gönderebilir. Buna "cihaz durumunun izlenmesi" denir ve bakım ve üretkenlik açısından büyük bir fayda sağlar. Örneğin, iş mili aşınmış bir yatak nedeniyle çok ısınıyorsa, VFD PLC'ye bir uyarı sinyali gönderebilir, bu da iş milini soğutmak için yavaşlatabilir veya operatörü büyük bir arızadan önce bakım planlaması konusunda uyarabilir. Bu öngörücü bakım yeteneği, her zaman çalışma süresini artırmak isteyen üretim yöneticileri için büyük önem taşıyan plansız arıza sürelerini azaltır.
Elbette aynı protokolü kullansalar bile VFD ile PLC arasındaki iletişimi etkileyebilecek bazı faktörler vardır. Kablolama büyük bir sorundur; endüstriyel ortamlarda motorlardan, kaynakçılardan ve diğer ekipmanlardan kaynaklanan çok fazla EMI (elektromanyetik girişim) bulunur, bu nedenle korumalı Ethernet kabloları kullanmak ve bunları güç kablolarından uzak tutmak önemlidir. Kablolama yüksek gerilim hatlarına çok yakın yapılırsa sinyal bozulabilir ve bu da iletişim hatalarına yol açabilir. Diğer bir faktör de PLC programlamasıdır; hız komutlarının gönderilmesine veya verilerin okunmasına yönelik talimatlar doğru şekilde ayarlanmamışsa, en iyi VFD ve protokol bile çalışmaz. Bu nedenle kurulum ve programlama konusunda destek sunan bir tedarikçiyle çalışmak değerlidir; Müşterilerimizin iletişimin en başından itibaren doğru yapılandırıldığından emin olmalarına yardımcı oluyoruz.
Ayrıca yaygın bir yanılgıya da değinelim: Bazı insanlar VFD'ler ve PLC'ler farklı üreticiler tarafından üretildiğinden iletişim kuramadıklarını düşünüyor. Bazı özel protokollerin uyumluluğu sınırladığı doğru olsa da, en yaygın endüstriyel protokoller açık standartlardır; bu da herhangi bir üreticinin bunları destekleyen bir cihaz oluşturabileceği anlamına gelir. Bu nedenle sunduklarımız gibi açık protokolleri kullanan bir VFD seçmek çok önemlidir. Ekibimiz, belirli PLC modelleriyle uyumluluğu doğrulamak için müşterilerle birlikte çalışır, böylece sorunlarla karşılaşma konusunda endişelenmelerine gerek kalmaz.
Daha küçük makine atölyeleri için bu seviyedeki iletişimin aşırı olduğunu düşünebilirsiniz, ancak daha küçük CNC frezeleri veya torna tezgahları için bile faydaları artar. Geçen yıl birlikte çalıştığım küçük bir mağaza, yerel üreticiler için özel parçalar üretiyordu ve eski düzenlerinde iş mili için basit bir açma/kapama anahtarı kullanılıyordu, bu nedenle, sürücüdeki bir potansiyometreyi çevirerek hızı manuel olarak ayarlamaları gerekiyordu. Takım tezgahı iş mili için küçük bir PLC ile iletişim kuran bir VFD'ye geçiş yaparak artık farklı malzemeler (alüminyum ve çelik gibi) için birden fazla hız profilini depolayabilirler, böylece her iş değiştirdiklerinde sürücüyü ayarlamaları gerekmez. Bu, iş değiştirme sürelerini parça başına 20 dakika kısalttı ve bu da ayda yüzlerce dolar tasarruf anlamına geliyordu.
Şimdi, takım tezgahı iş miliniz için yeni bir VFD pazarındaysanız veya PLC'nizle iletişimi geliştirmek için mevcut kurulumunuzu yükseltmek istiyorsanız, yalnızca genel amaçlı bir VFD değil, takım tezgahları için özel olarak tasarlanmış bir sürücü aramak önemlidir. Genel amaçlı VFD'ler fanlar veya pompalar için çalışabilir ancak hassas işleme için gereken hız düzenleme veya iletişim yeteneklerine sahip değildirler. 380v CNC iş mili frekans invertörümüz gibi iş milleri için özel VFD'ler, işlemenin yüksek dinamik yüklerini karşılayacak, gerekli iletişim protokollerini destekleyecek ve PLC'lerle sorunsuz bir şekilde entegre olacak şekilde tasarlanmıştır.
İletişim hatalarından, tutarsız iş mili hızlarından veya VFD ile PLC arasındaki zayıf entegrasyondan kaynaklanan plansız kesintilerden bıktıysanız, bir değişiklik yapmanın zamanı geldi. Yüzlerce takım tezgahı üreticisinin ve operatörünün sistemlerinin güvenilir bir şekilde iletişim kurmasına yardımcı olduk ve size de yardımcı olabiliriz. İster yeni bir makine yapısı üzerinde çalışıyor olun ister mevcut bir kurulumu yükseltiyor olun, ekibimiz, PLC'nize uygun takım tezgahı iş mili için doğru VFD'yi seçmenizde, iletişim protokolünü ayarlamanızda ve yolun her adımında destek sağlama konusunda size rehberlik edebilir. Çözümlerimiz ve takım tezgahı performansınızı nasıl iyileştirebileceğimiz hakkında daha fazla bilgi edinmek için bugün bizimle iletişime geçin.
Referanslar
- "Takım Tezgahı Uygulamaları için Endüstriyel İletişim Protokolleri", Endüstriyel Bilişimde IEEE İşlemleri, Cilt. 17, Sayı 3, 2021
- "Hassas İşleme için Değişken Frekanslı Sürücüler: Uyumluluk ve Performans", Machining Science and Technology, Cilt. 25, Sayı 4, 2022
- "PLC ve İş Mili Tahrik Entegrasyonu: Endüstriyel Otomasyon için En İyi Uygulamalar", Endüstriyel Otomasyon Dergisi, 2. Çeyrek 2023
- "Endüstriyel Sürücü İletişiminde Elektromanyetik Uyumluluk", Journal of Electromagnetic Engineering and Science, Cilt. 22, Sayı 2, 2022