Methodologically grounded revamping of a sectional warping plant and its control

This thesis concerns the revamping of a sectional warping plant – a textile manufacturing system responsible for producing a finite sectional beam, ready for the weaving process – and of its control system. Peculiar to the work is the focus on carrying out the said revamp along a modular and flexible design and implementation strategy compliant with the IEC 61131-3 standard. The result of adopting such an approach is that a single developer could start from an unstructured codebase of around 2500 lines, abstract and organize modulating and logic controls leading to 5 loops and an automaton with approximately 30 states, turn the above into 9 independently testable Program Organization Units (POUs) with only around 20 Function Blocks (FBs) for a total of about 1000 lines, carry out testing, deployment and commissioning — all in a time span of six months. This is a remarkable result and, coupled to the clarity and maintainability of the resulting code, strongly confirms the advantages yielded by adopting the illustrated modus operandi. The implementation was performed using an industry-standard PLC, with communication handled via a fieldbus network. Simulation and pre-commissioning phases were conducted to validate the logic control law and to perform initial tuning of the modulating control parameters. The final commissioning phase enabled fine-tuning of these parameters in the operational environment. The thesis describes the analysis of the plant’s subsystems – including the creel, warping machine, wax machine, and beaming machine – conducted to identify their mechanical and electrical characteristics. A review of related work is also presented to highlight the need for a modular, flexible, and scalable control design within an IEC 61131-3 framework like the one adopted. The resulting control system is then presented, followed by a description of the testing and commissioning phase. The results demonstrate notable improvements in production speed, energy efficiency, and setup time, validating the effectiveness of the proposed methodology. Moreover, as noted in the conclusions, the modular design facilitates future extensions to accommodate new plant configurations, third-party components, and optional accessories.

Questa tesi riguarda il revamping di un impianto di orditura sezionale – una macchina deputata alla preparazione di un subbio pronto per la tessitura – e del relativo sistema di controllo. Elemento qualificante del lavoro è l’attenzione rivolta alla realizzazione del revamping secondo una strategia di progettazione e implementazione modulare e flessibile, conforme allo standard IEC 61131-3. Questo ha permesso a un singolo sviluppatore di partire da una base di codice non strutturata di circa 2500 linee, astrarre e organizzare i controlli modulanti e logici – articolati in 5 anelli di regolazione e in un automa con circa 30 stati – e tradurli in 9 Program Organization Unit (POU) indipendentemente testabili, utilizzando solo circa 20 Function Block (FB) per un totale di circa 1000 linee di codice, nonché di condurre le fasi di test, messa in servizio e collaudo, il tutto nell’arco di sei mesi. Si tratta di un risultato di rilievo che, unito alla chiarezza e alla manutenibilità del codice sviluppato, conferma i vantaggi derivanti dall’adozione del modus operandi illustrato. L’implementazione è stata realizzata su PLC industriale con comunicazione fieldbus. Le fasi di simulazione e pre-collaudo hanno consentito di validare la strategia di controllo logica e di appostare i parametri di controllo modulante. La fase di collaudo ha poi permesso la messa a punto dei parametri in ambiente operativo. La tesi descrive l’analisi dei sottosistemi dell’impianto – tra cui la cantra, l’orditoio, il ceratore e l’insubbiatore – condotta per identificarne le caratteristiche meccaniche ed elettriche. Vi è anche una rassegna dello stato dell’arte che evidenzia la necessità di un approccio di controllo modulare, flessibile e scalabile in un contesto conforme alla IEC 61131-3, quale quello adottato. Vengono poi illustrati il sistema di controllo, il test e il collaudo. I risultati mostrano miglioramenti significativi nella velocità di produzione, nell’efficienza energetica e nei tempi di setup, confermando l’efficacia della metodologia proposta. Inoltre, come evidenziato nelle conclusioni, la progettazione modulare facilita future estensioni per l’adattamento a nuove configurazioni di impianto, all’integrazione di componenti di terze parti e all’aggiunta di accessori opzionali.