چگونه مشکل تأخیر ارتباطی دستگاه تزریق پلاستیک برقی را حل کنیم؟
دستگاه‌های تزریق پلاستیک برقی تولید محصولات پلاستیک را با دقت و صرفه‌جویی در انرژی تولید میکنند. با این حال، یک مشکل رایج در دستگاه‌های تزریق پلاستیک الکتریکی قدیمی، تأخیر در ارتباط بین کنترلر و درایو سروو است.
این تأخیر ارتباطی در دستگاه تزریق پلاستیک برقی تأثیر منفی بر کیفیت خط تولید های سرعت بالا و دقت بالا دارد. حتی تأخیرهای میلی‌ثانیه‌ای می‌تواند باعث ناهماهنگی اندازه قطعه، کیفیت سطح یا توزیع مواد شوند.
در حالی که ارتقاء به یک CPU با عملکرد بالا یک راه حل آشکار است، این روش هزینه‌ها را افزایش می‌دهد و طراحی سیستم را پیچیده می‌کند.
شرکت Topstar با معرفی دستگاه تزریق پلاستیک الکتریکی مدل TE Ⅱ معماری کنترل را بازنگری کرده و یک راه‌حل نوآورانه را ارائه داده که تأخیرها را بدون ارتقاء سخت‌افزار گران‌قیمت از بین می‌برد.
فهرست مطالب
تأخیر ارتباطی دستگاه تزریق پلاستیک برقی و هزینه های پنهان آن
در دستگاه‌های تزریق پلاستیک الکتریکی قدیمی، ارتباط بین کنترلر مرکزی و درایو سروو معمولاً از پروتکل‌های سریال مانند CANopen یا EtherCAT استفاده می‌کند. این سیستم‌ها برای کاربردهای عمومی کافی هستند، اما تأخیرهایی همیشگی دارند که معمولاً بین 2 تا 5 میلی‌ثانیه به ازای هر سیکل رخ می‌دهند.
در سیکل‌های تزریق با سرعت بالا، مانند بسته‌بندی‌های دیواره نازک یا تولید قطعات نوری پزشکی، این تأخیر ارتباطی دستگاه تزریق پلاستیک برقی می‌تواند منجر به عدم تطابق بین سیگنال‌های فرمان و پاسخ‌های عملگرها شود. به عنوان مثال، افزایش فشار در هنگام پر کردن حفره یا خطای موقعیت در هنگام بستن قالب می‌تواند منجر به نرخ ضایعاتی به میزان 5-8٪ شود.
علت اصلی این مشکل در جریان کاری سری است: کنترلر پروفایل حرکتی را محاسبه می‌کند، آن را به درایو ارسال کرده و قبل از ادامه کار منتظر تأیید می‌ماند. این ارتباط زمانی که زمان‌های سیکل زیر 3 ثانیه باشد، به یک گلوگاه بحرانی تبدیل می‌شود. تولیدکنندگان معمولاً برای جبران این تأخیرها، دقت‌های بیشتری تعیین کرده یا سرعت تولید را کاهش می‌دهند که می‌تواند هزینه‌بر باشد.
چرا یک CPU با عملکرد بالا بهترین راه‌حل نیست؟
بسیاری از مهندسان بر این باورند که ارتقاء به پردازنده‌های چند هسته‌ای یا کنترلرهای مبتنی بر FPGA مشکل تأخیر ارتباطی دستگاه تزریق پلاستیک برقی را حل می‌کند. در حالی که این سیستم‌ها می‌توانند زمان محاسبات را 20-30٪ کاهش دهند، سه مشکل جدید ایجاد میکنند:
- افزایش هزینه‌ها: پردازنده‌های صنعتی پیشرفته مانند Intel Xeon یا ARM Cortex-A72 هزینه کنترلر را 40-60٪ افزایش می‌دهند که بازگشت سرمایه دستگاه‌های تزریق پلاستیک الکتریکی را تضعیف می‌کند.
- چالش‌های حرارتی: واحدهای پردازش فشرده به سیستم‌های خنک‌کننده پیچیده نیاز دارند که اندازه دستگاه را افزایش داده و نیاز به تعمیر و نگهداری بیشتری دارد.
- پیچیدگی نرم‌افزار: سیستم‌های عامل زمان واقعی و کدهای پیچیده نیاز به مهارت‌های برنامه‌نویسی خاص دارند که هزینه‌های پشتیبانی بلندمدت را افزایش می‌دهد.
دستگاه تزریق پلاستیک الکتریکی TE Ⅱ از Topstar: کنترل هوشمند غیرمتمرکز
دستگاه تزریق پلاستیک الکتریکی TE Ⅱ از Topstar از معماری کنترل درایو هوشمند بهره می‌برد. در این سیستم، دیگر تنها به کنترلر مرکزی تکیه نمی‌شود بلکه درایو سروو به‌طور مستقل براساس پارامترهای فرآیند، منحنی‌های حرکتی را تولید می‌کند. اصل کار به این صورت است:
- مقداردهی اولیه پارامترها: کنترلر مرکزی داده‌های کلیدی فرآیند مانند نیروی بستن، منحنی سرعت تزریق و غیره را در حین راه‌اندازی به درایو سروو ارسال می‌کند.
- محاسبه محلی: هر درایو از DSP داخلی برای محاسبه موقعیت، سرعت و فشار در زمان واقعی استفاده می‌کند.
- اجرا همزمان: درایوها در یک شبکه همتا به همتا عمل میکنند و تأخیر دست دادن با کنترلر مرکزی را به حداقل می‌رسانند.
از طریق تصمیم‌گیری غیرمتمرکز، چرخه ارتباطی از 5 میلی‌ثانیه به 0.3-0.6 میلی‌ثانیه کاهش می‌یابد و این موجب بهبود 8-16 برابر می‌شود. این ویژگی امکان کنترل همزمان چندمحور را فراهم می‌کند، حتی زمانی که سرعت موتور سرو بیشتر از 3000 RPM باشد.
چگونه با کاهش زمان تأخیر، کیفیت محصول را بهبود دهیم؟
زمان‌های پاسخ سریع‌تر به‌طور مستقیم باعث کنترل دقیق‌تر فرآیند در سه زمینه کلیدی می‌شود:
- دقت موقعیت‌یابی دستگاه‌های تزریق پلاستیک الکتریکی
در حین بستن قالب، درایو سرو دستگاه TE Ⅱ می‌تواند موقعیت صفحه فشار را در یک دامنه تحمل 0.01 میلی‌متر تنظیم کند، که باعث از بین رفتن نقص‌های فلاش ناشی از باز شدن زودهنگام قالب می‌شود. - ثبات فشار
تنظیم فشار در زمان واقعی در حین تزریق (با فواصل 0.1 میلی‌ثانیه) از پر شدن بیش از حد یا کم تزریق جلوگیری می‌کند، که برای قطعات نوری مانند راهنماهای نوری حیاتی است. - هماهنگ‌سازی سرعت
کنترل همزمان چرخش پیچ و فشار بازگشتی، ویسکوزیته مذاب یکنواختی را تضمین کرده و در نتیجه از ایجاد اثرات فرو رفتگی در تولید جلوگیری می‌کند.
دستگاه تزریق پلاستیک الکتریکی یکپارچه با فرآیند درایو الکتریکی
معماری درایو هوشمند همچنین از سیستم یکپارچه فرآیند دستگاه تزریق پلاستیک الکتریکی Topstar پشتیبانی می‌کند، که تجهیزات کمکی مانند دستگاه‌های تزریق پلاستیک، ربات‌ها و کنترل‌کننده‌های دما را در یک پلتفرم واحد ادغام می‌کند. با حذف کنترلرهای جداگانه برای تجهیزات کمکی، تولیدکنندگان می‌توانند مزایای زیر را به‌دست آورند:
- مانیتورینگ متمرکز: داشبورد آنی مصرف انرژی، OEE و هشدارهای پیش‌بینی نگهداری را ردیابی می‌کند.
- تعویض سریع‌تر: دستورالعمل‌های پیش‌بارگذاری شده برای مواد مختلف. سوئیچ از PP به PEEK زمان تنظیم را تا 65٪ کاهش می‌دهد.
- قابلیت گسترش: درایوهای مدولار به‌راحتی محورهای اضافی را برای قالب‌گیری یا برچسب‌گذاری داخل قالب یکپارچه میکنند.
کنترل هوشمند بیشتر، رقابت بیشتر
دستگاه تزریق پلاستیک الکتریکی TE Ⅱ از Topstar ثابت می‌کند که غلبه بر تأخیر ارتباطی دستگاه تزریق پلاستیک برقی نیازی به ارتقاء سخت‌افزار گران‌قیمت ندارد. با اختصاص وظایف محاسباتی به درایوهای سرو هوشمند، Topstar سرعت پاسخ‌دهی میلی‌ثانیه‌ای را در حالی که کنترلر را ساده نگه می‌دارد، به‌دست می‌آورد. این امر دقت را بهبود بخشیده و راه را برای یک کارخانه هوشمند یکپارچه باز می‌کند.
منبع : وبسایت رسمی شرکت TOPSTAR