フィルム生産革新：Film Techのウェブハンドリングアップグレードで高品質化

Film Techライン5

背景
ウィスコンシン州スタンレーのFilm Tech社は、オハイオ州の企業から中古3層ブローフィルムラインを購入。機械は分解され、2015年春に自社施設へ搬入されました。元の状態でのドキュメント不備があったため、Film Techはラインの完全な制御系アップグレードを要請。プロジェクト範囲は、押出機とダイの温度制御アップグレード、新ドライブ・モーターによるウェブハンドリング更新、ラインプロセス制御用新オペレータステーション提供、これらに伴う安全装置更新でした。アップグレードには、Sure Controls提供機器の電気サポートだけでなく、Process Control Corporation（PCC）とQC Electronicsの新機器とのインターフェースも必要でした。電気サポートに加え、モータ取付、新チルロール、ワインダー改善、制御盤・配管配置支援など機械的サポートも提供されました。

解決策
温度制御アップグレードでは、旧システムを新型Eurotherm 3216コントローラに置き換え、2階の制御盤に搭載。地上階の各加熱・冷却セクションには、メイン制御盤内のCarlo Gavazzi製ソリッドステートリレーで対応。制御盤から各押出機のジャンクションボックスへ、高圧配線と信号配線を分離するため個別配管を敷設。新Wonderwareステーションから、オペレータは各セクションに設置された熱電対の温度設定値調整と温度フィードバック監視が可能。SSRにカレントトランスも設置し、HMIへ電流フィードバックを提供。このフィードバックと温度コントローラ出力%を組み合わせれば、ヒータ不具合の有無を判断する優れたトラブルシューティングツールになります。
ウェブハンドリング改善では、旧DCモータとドライブを撤去。ドライブをABB ACS880 VFDに置き換え。押出機モータには、ライン駆動用に使用されていたMarathon Black Maxモータより物理サイズが有利なBaldorモータを採用。ライン駆動（トップニップ、冷却ロール、スピンドル駆動）は3HPドライブで統一し、スペア部品を最小限に抑制（1台のスペアで複数対応可能）。ワインダーニップ駆動は1HPのままだが、モータとドライブも交換。お客様からスピンドルモータ大型化で高速化要望があったが、ベアリング、ギアボックス、ベルト、プーリー、クラッチの機械的制約から既存機器を維持。将来的に高速化が必要なら、その時に機械的制約を解消します。
ワインダー操作用に、9インチRedlion Graphite HMIをワインダーに搭載。巻取モード（上/下巻き、オーバー/アンダーモード、レーオンロール係合、ワインダーニップ開閉）制御とライン非常停止診断を提供。ワインダーHMIのレイアウトと配色は、Wonderware搭載19インチタッチスクリーンのメインオペレータパネル（MOP）に合わせました。MOPでは、押出機とダイの温度設定値、ライン速度、振動ホールオフ、バブルケージ、トリーターなど補助制御を一元管理。トレンド画面で温度、速度、その他ライン特性を監視し、製品欠陥診断に活用。WonderwareステーションはPCCブレンダーと真空供給システムと通信。MOPから真空供給システムを完全制御（ホッパー有効/無効）、ブレンダー制御は制限付き（手動操作が必要な場合は現場確認必須のためMOPから除外）。ホッパー重量、ブレンダーステータス、スループット（lbs/hr）をHMIに取り込みトレンド/監視可能。
安全な作業環境提供のため、Allen Bradley ControlLogixセーフティPLCを設置。Allen Bradley Point I/Oで各階にセーフティラックを配置し、ライフライン、非常停止ボタン、セーフティマット、セーフティスキャナなど多様な安全装置で機械停止可能としました。

継続サポート
メインソリューション導入後、ラインのいくつかの項目対応で追加サービス要請。一つはトップニップのAフレーム自動化。トップニップに4台のサーボモータを配置し、ControlLogixプロセッサに追加ロジックを実装。オペレータがAフレーム両側の希望距離を入力し、HMIの「位置決め実行」ボタンを押すと移動。サーボ内部ポテンショメータからのアナログ信号をPLCに戻し、スケーリングして正確な位置フィードバックを表示。制御はMOPで提供だが、トップニップからAフレーム調整可能なよう、追加の9インチRedlion HMIもプログラミング・納入。
さらに、ラインの既存IBCシステム改善要望も。試運転でフィルムにシワが発生。IBCシステムがバブル内部圧力を適切に制御できず、フィルムがサージすることが原因と推定。新規超音波センサとEurotherm 2704コントローラでIBCキャビネット内の既存機器を置換。IBCキャビネットドアに3つのポテンショメータで供給/排気Powerflex VFDの速度制御、大型制御弁でバブルからの排気量制限を追加。新制御とチューニングで安定したバブルが得られ、シワ問題を解決。[/fusion_text]