El control por PC guía el moldeado preciso de las placas de acero más pesadas

Haeusler AG, con sede en Duggingen (Suiza), es uno de los principales especialistas en instalaciones de gran tamaño para el conformado de chapas metálicas. A finales de 2020, se entregó una gigantesca enderezadora de 1.245 toneladas a uno de los mayores astilleros de China. La empresa explica que esta planta, la mayor del mundo en su categoría, se utiliza en la producción de cascos de petroleros. En este contexto, la tecnología de control basada en PC de Beckhoff garantiza que las enormes fuerzas para formar con precisión las piezas de acero se guíen en la dirección correcta.

Haeusler es un fabricante de máquinas especiales que se fundó en 1936 y que en la actualidad cuenta con unos 120 empleados. Desde entonces, la empresa ha desarrollado una amplia variedad de máquinas y líneas de producción, incluyendo diseños específicos para el cliente, para el procesamiento de chapa metálica para su uso en aplicaciones como torres de turbinas eólicas, tuberías, el cohete Ariane, la construcción naval o los recintos de las centrales eléctricas y los reactores. Tras un periodo de diseño y construcción de 18 meses, la última enderezadora RI 4000 X 87 fue entregada al cliente chino. Los numerosos astilleros de la empresa producen una amplia gama de buques diferentes: desde petroleros, cargueros y buques de pasajeros hasta lanchas rápidas.

Haeusler cuenta con más de 80 años de experiencia en el desarrollo de sistemas de enderezado específicos para cada cliente. El resultado de esta experiencia es la serie de máquinas RI, que están equipadas con cinco, siete, nueve u once rodillos enderezadores, en función de las especificaciones técnicas. Esto incluye el último y gigantesco sistema de conformación que, con 12 m de altura, un peso muerto de 1.245 toneladas y equipado con cinco grandes rodillos enderezadores, puede aplicar hasta 19.000 toneladas de fuerza durante los procesos de conformación. Es capaz de mecanizar placas de acero de alta resistencia de 120 mm de espesor, 4 m de ancho y 12 m de largo (1.000 N/mm2 de límite elástico) con un peso de hasta 45 toneladas. Haeusler explica que la capacidad de procesar estas enormes dimensiones de chapa metálica proporciona ventajas significativas en comparación con las soluciones de enderezamiento tradicionales.

El mecanizado de este tipo de chapa de acero no es comparable al de las típicas chapas de unos pocos milímetros de grosor. En este caso, se trata más bien de alinear uniformemente las placas (que a veces están ligeramente onduladas después de la fabricación) para los siguientes pasos de trabajo. Otra tarea es homogeneizar las tensiones que se producen en la chapa a través de varias pasadas de laminación en frío. Para estos fines, la serie RI ofrece una serie de ventajas, como el ajuste especial de los rodillos individuales para un enderezamiento óptimo tanto de chapas finas como de chapas muy gruesas. El accionamiento directo de los rodillos ofrece una compensación automática de la velocidad y una protección integrada contra la sobrecarga.

Otra característica de la serie RI es su sistema de control inteligente de la máquina, según Haeusler. La tecnología de control basada en PC de Beckhoff permite a los usuarios conseguir resultados óptimos de mecanizado en un corto espacio de tiempo. Los componentes modulares se distribuyen y conectan en red con el sistema de comunicación EtherCAT de alto rendimiento, que puede adaptarse de forma ideal a los requisitos especiales de la enderezadora. Patrick Stadler, director adjunto del departamento eléctrico de Haeusler, explica: "La fuerza de Beckhoff reside en la amplitud de la cartera y, en particular, en lo abierto que es el control basado en PC y la tecnología EtherCAT. Esto significa que si se necesitan componentes de terceros, como sistemas de medición de posición, pueden integrarse sin gran esfuerzo. Además, se instaló un segundo ordenador de control en la planta para una aplicación de medición posterior, que permite realizar inspecciones de calidad tras el enderezamiento. Utilizando el terminal puente EtherCAT EL6695, ambos sistemas de control podrían conectarse para permitir la comunicación de datos en tiempo real con un esfuerzo mínimo. También utilizamos ADS para transferir los parámetros del proceso entre los sistemas de control a través de TCP/IP y a la HMI que hemos desarrollado nosotros mismos, y apreciamos lo abierta que es la interfaz también en este aspecto”. Como otro ejemplo, Patrick Stadler menciona un láser de alta precisión utilizado para medir la planitud de las placas de acero enderezadas: “El láser tiene una interfaz RS422 y se pudo integrar fácilmente con la interfaz serie EL6021 y la biblioteca TwinCAT correspondiente sin necesidad de una laboriosa planificación del proyecto”.

El control general de la última máquina se realiza a través de dos PC industriales con armario de control C6920. Se conectan a través de la eficiente solución de un solo cable CP-Link 4 a un panel de control CP2919 (pantalla de 19 pulgadas) o CP2924 (pantalla de 24 pulgadas) como una cómoda HMI multitáctil integrada en un panel de operador. Como software de control se utiliza TwinCAT con la biblioteca TwinCAT PLC Hydraulic Positioning (TS5810). Constituye la base de todo el control de los ejes y coordina inmensas fuerzas, según Patrick Stadler. “Un complejo sistema hidráulico se alimenta de un depósito de aceite de 8.000 litros, que transfiere hasta 3.500 litros de aceite por minuto. Se ha implementado el control de par hidráulico de siete ejes simultáneamente, con pares de hasta 10 millones de Nm. El sistema se alimenta con una potencia de hasta 2500 A (a plena carga), la mayor parte de la cual se utiliza para el sistema hidráulico”, apunta. Stadler también ve otra ventaja en el servidor TwinCAT OPC UA (TS6100): “Con esta interfaz OPC UA, ofrecemos al cliente final la opción de integrar eficazmente la máquina en la gestión de su área de producción”.

El nivel de E/S distribuido en varios armarios de control dentro de la planta incluye nueve acopladores EtherCAT EK1100, nueve uniones EtherCAT EK1122 y más de 150 terminales EtherCAT. Estos incluyen 36 terminales de entrada digital EL1008 y 28 terminales de salida digital EL2008, EL2024 o EL2088. También se utilizan cuatro terminales de corriente de ancho de pulso de 2 canales EL2535. Haeusler se beneficia de la amplia gama de terminales disponibles para la adquisición de valores analógicos. Por ejemplo, el terminal de medición de potencia EL3413-0001, apto para hasta 600 V CA, puede utilizarse para integrar directamente componentes de máquinas especialmente potentes. La adquisición de valores analógicos se complementa con 27 terminales de entrada analógica EtherCAT EL3152, EL3162 y EL3255, y siete terminales de salida analógica EL4032 y EL4034. Otros terminales de E/S utilizados son la interfaz del codificador incremental EL5152, la interfaz serie EL6021 (RS422/RS485), el terminal de memoria EtherCAT EL6080 y el terminal puente EtherCAT EL6695.