Otomotiv Sanayinde Malzeme Taşıma Uygulamaları için Hareket Kontrol Çözümleri

👤Barış Aytekin, Tolga Büyükbaş - Schneider Electric
Her geçen gün artan enerji ve üretim maliyetleri, her sektörde olduğu gibi otomotiv sektöründe de, ana ve yan sanayiyi daha ekonomik ve daha verimli sistemler kullanmaya itmektedir. Bu nedenle, hassas konumlama gerektiren yatay ve dikey uygulamalarda kullanılan pnömatik sistemlerin yerini artık servo motorlar ile tahrik edilen servo silindirler almaktadır. Bu sistemler, otomotiv sanayinde genellikle dikey hassas hareket ile proseslerde kaldırma hareketleri için veya atalet momenti yüksek olan yatay eksenli uygulamalarda da tercih edilmektedir. Halen günümüzde; ilk yatırım maliyetinin düşük olmasından dolayı yaygın olarak pnömatik sistemler kullanılmaktadır. Öncelikle elektrik enerjisi, kompresör tarafından mekanik enerjiye çevrilir. Kompresör ile basınçlanan hava, kanallar yolu ile silindire ulaşır ve valfler vasıtasıyla pozisyonlandırılarak hareketi gerçekleştirir. Fakat bu sırada kompresör tarafından meydana gelen kayıplar ve hava kanallarındaki sürtünme kayıpları; harcanılan gücün büyük kısmına karşılık gelir. Bunun bir sonucu olarak verimleri oldukça düşüktür. Servo silindir sistemleri, pnömatik silindirlerle karşılaştırıldığında; 10 kata varan oranla daha verimli olabilmektedir. Servo silindir sistemlerin, pnömatik sistemlerle karşılaştırılan bu verim oranı, operasyonun çevrim sayısı ile orantılıdır. Bu çözüm sayesinde aynı zamanda daha verimli, ekonomik, güvenilir ve bakımı kolay prosesler mümkündür. Maliyetleri düşürürken, gene toplam maliyeti ve genel ekipman performansını etkileyen üretim duruşlarını da minimize etmiş olmaktadır. Schneider Electric Lexium32 servo ailesinde BSH ve BMH olmak üzere 2 farklı tipte motor seçeneği bulunmaktadır. Servo eksenler, 0.15 ile 7 kW arasındaki güçlerde çözüm sunmaktadır. BMH servo motorları orta ve yüksek atalet momenti olan ve çok yüklü uygulamalar için uygun olup hareket ve pozisyon kontrolünde daha sağlam bir yapı gösterir. Lexium32 ve BMH motorlar, tutma torku 1,2 Nm’den 84 Nm’ye kadar olup 1200’ten 5000 dev/dak’ya değişen nominal hızlarında 52,2 Nm’ye kadar nominal tork üretebilmektedirler. BSH servo motorları ise düşük rotor ataletleri sayesinde yüksek hassasiyet ve dinamik performans gerektiren uygulamalar için tasarlanmıştır. BSH motorlarının devamlı tutma torku 0,5 Nm’den 33,4 Nm arasında değişmekte olup, 2500-6000 dev/dak arasında nominal hızlara kadar çalışabilirler. Daha dinamik uygulamalarda ise, BSH motorlar tercih edilmektedir. Lexium 32; jog (manuel hareket), pozisyon, hız, tork, elektronik aktarma, referanslama profilleri ve sıralı hareket kontrol (motion sequence) gibi birçok çalışma modu sunar. Pozisyon kontrol ile, point-to-point kontrol ile herhangi bir eksen üzerinde bir A noktasından bir B noktasına hareket gerçekleştirilir. Pulse veya analog kontrollü Lexium 32C modeli haricinde; üzerindeki standart CanOpen’dan (Lexium 32A) veya opsiyonel haberleşme kartları ile diğer endüstriyel protokoller üzerinden haberleşip (Lexium 32M) point-to-point hareket gerçekleştirilebilir. Lexium 32M ile diğer birçok endüstriyel protokol ile haberleşmek mümkündür: Bu protokollerin bir kısmı: Ethernet IP, Profibus, EtherCAT v.b. Kontrolden bağımsız, devamlı kendini tekrarlayan sabit noktalar arasında hızlı ve hassas sıralı hareketlerin gerçekleştirildiği çok eksenli uygulamalar için Motion Sequence modu oldukça uygundur. A noktasından B noktasına önceden tanımlanmış harekete göre bağıl ya da mutlak hareket ile pozisyonlanabilir ve ardından B noktasından da önceden tanımlanmış C noktasına hareket edebilir. Hareket ayar noktası bağıl ya da mutlak olabileceği gibi hız ayar noktası da olabilir. 128 değişik harekete kadar konfigüre edilebilinir ve point-to-point modda olduğu gibi hareket hızlanma, yavaşlama ve hıza bağlıdır. Aynı zamanda tiplerine ve durumlarına göre sıralama da çeşitli hareketler için gerçekleştirilebilir. Motion sequence mod; malzeme doldurma-boşaltma, otomasyon kontrolü, pres, delme makinesi gibi uygulamalarda kullanılabilir. Özellikle otonom olarak çalışacak bir servo silindir sistemini tahrik etmek üzere proses için gerekli pozisyon ve çalışma hızları sürücüye gömülebilir. Gerektiğinde haberleşme üzerinden veya Lexium 32 üzerindeki standart Modbus portuna bağlı uzak grafik panelinden veya operatör panelinden kayıtlı hareketlerin pozisyonları, hızları ve ivme değerleri değiştirilebilir. Lexium 32M modelinin 1. slotuna takılacak I/O genişleme kartı sayesinde sürücü üzerindeki giriş ve çıkışlara ek olarak 4 lojik giriş, 2 lojik çıkış, 2 analog giriş ve 2 analog çıkış eklenip daha kompleks çözümlere adapte olması sağlanabilir. Lexium 32 servo sürücünün STO (safe torque off) güvenlik fonksiyonu sayesinde acil durumlarda ve bakım için maksimum güvenlik önlemleri sağlar. Bunun yanı sıra eSM güvenlik kartı ile Lexium 32 servo sürücü SS1, SS2, SLS, SOS gibi neredeyse çoğu uygulama da gerekli olan güvenlik fonksiyonlarını içinde barındırır. Elektronik aktarma modunda ise, birden fazla sayıda servo sürücü arasında ve en az bir sürücü tarafından takip edilmek üzere bir tane harici master (harici A/B enkoderi, pulse/yön sinyali (P/D)) ile arasında master/slave ilişkisi kurulabilir. Bu mod ile ayrıca eksen kontrolörü (PLC, hareket kontrolörler, nümerik kontrolörler v.s.) tarafından gönderilen darbe serisi veya CW/CCW sinyalleri yardımıyla pozisyon ve hız kontrolü sağlanır. Lexium 32’nin servo sürücüsünün elektronik aktarma oranı sayesinde darbe serisi frekansını servo sürücü giriş frekansına göre ayarlar ve bu sayede servo motorun tüm hız aralığından yararlanabilmesini sağlar. Bu aktarma değeri sabit veya değişken olabilir ve bunun için Lexium 32 servo sürücünün “Gearnum” ve “GearDenom” parametreleri tanımlanmalıdır. Birbirine paralel servo silindileri tahrik edecek iki servo eksen; bu sayede senkron edilebilir. Opsiyonel uzaktan grafik görüntüleme terminali sayesinde herhangi bir operatör paneli yoksa modbus üzerinden cihaz konfigüre edilebilir, ayarlama yapılabilir ve kontrol edilebilir. Aynı zamanda bu görüntüle terminali IP 54 koruma sınıfı olan pano kapısına da monte edilebilir. Bu gibi özelliklerin yanı sıra Multi-Loader konfigürasyon aracı sayesinde bir bilgisayardan veya başka bir servo sürücüden kopyalanan konfigürasyonlar başka bir servo cihazına yüklenebilir. Burada en çok dikkat çekici özellik konfigürasyonun servo sürücüye kopyalanması için servo sürücünün enerjilendirilmesine gerek yoktur. Bakımı ve tamiri kolaylaştıran başka bir özellik ise hafıza kartıdır. Bu kart sayesinde Lexium 32’nin parametreleri depolanabilir ve başka bir Lexium 32’ye bu kart takılarak direkt olarak devreye alınmasını sağlar. Kopyalama, bu sayede bakım ve arıza süreleri minimuma indirir.