Москва: (495) 785-75-53      Санкт-Петербург: (812) 702-65-90      Ростов-на-Дону: (863) 201-07-00
Заявки на оборудование и компоненты вы можете отправлять по адресу: info@prst.ru
ПРОМЫШЛЕННЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ

Система управления установкой ротационного формования

Система управления установкой ротационного формованияНаш заказчик ― ООО «Техно-Арт» (www.tech-art.ru) ― один из лидеров отечественного рынка по производству автокомпонентов из полимерных материалов. «Техно-Арт» выпускает широкий ряд комплектующих для российских и зарубежных автомобилестроительных компаний. Среди них Голицинский (ГоЛАЗ), Ликинский (ЛиАЗ) и Павловский автобусные заводы (ПАЗ), «Русские автобусы Марко», Минский тракторный завод («Белорус»), «Роскат» и «Ростсельмаш». На предприятии освоен ряд технологий, позволяющий выпускать сотни видов продукции: инжекционное формование стеклопластика, вакуумное, ротационное и выдувное формование, технология инжекционного формования полиуретанов, технология по производству сендвич-панелей. Помимо производства «Техно-Арт» предлагает своим клиентам услуги по поверхностному и твердотельному моделированию, разработку конструкций и документации, прототипирование и разработку промышленного дизайна изделий, инженерные расчеты прочности элементов, кинематики и динамики.

Исходная ситуация. До начала проекта на предприятии эксплуатировалось несколько установок подобного типа. Когда встал вопрос о расширении производства и создании новой современной установки, специалисты «Техно-Арта» приняли решение о создании собственной уникальной установки с полностью автоматической системой управления.  В пользу этого говорило желание избежать проблем, связанных с эксплуатацией установок, управляемых операторами вручную. Технология ротационного формования требовательна к точному соблюдению временных циклов обработки, скоростям и направлению вращения форм, поддержанию заданных температур при нагреве и охлаждении. Зачастую, человеческий фактор оказывает сильное влияние на технологический процесс. Из-за несоблюдения параметров доля выхода годной продукции может составлять всего 30―70%. Высокий выход брака значительно увеличивает себестоимость продукции и снижает ее конкурентоспособность. Установки с ручным управлением требовательны к квалификации персонала, что затрудняет поиск нужных специалистов. Установки с автоматической системой управления облегчают запуск производства новых изделий. Технолог, после отработки технологических режимов, вносит их в память управляющей программы, в т. н. библиотеку, где хранятся данные о параметрах для производства всех типов изделий. Далее, при продолжении производства нового изделия достаточно загрузить необходимую программу. На «ручных» установках при возобновлении производства зачастую требуется вспоминать и заново отрабатывать технологический цикл.

Описание установки. Проектирование установки и производство узлов «Техно-Арт» проводил собственными силами. Специалисты «Промситеха» были приглашены для подбора датчиков, приводов, компонентов системы управления и электроавтоматики. Разработка программы управления велась совместно с технологами заказчика, программирование и сборка шкафов проводилась нашими силами.

Система управления установкой ротационного формования

Рисунок 1. Общий вид установки ротационного формования

На рисунке 1 представлен общий вид установки ротационного формования. В центре располагается камера нагрева (поз. 1), имеющая в двух сторон раздвижные ворота, через которые заводятся ротационные формы. В камеру по рельсам с двух сторон могут въезжать две тележки (поз. 2 и 3), на рычагах которых устанавливаются ротационные формы с сырьем. Обе тележки имеют три рабочие зоны ― загрузки,  нагрева (когда формы находятся внутри камеры нагрева) и охлаждения. В зоне охлаждения установлены вентиляторы (поз. 4).

Система управления установкой ротационного формованияУправление установкой осуществляется с трех пультов. В шкафу центрального пульта (поз. 5) располагается промышленный компьютер, в памяти которого записана управляющая программа. С этого пульта оператор может выбрать все необходимые производственные режимы для изготовления различных типов изделий. Запуск каждой тележки производится с пультов (поз. 6 и 7), расположенных вблизи зоны загрузки. Обмен данными между пультами, датчиками и приводами производится по единой шине c интерфейсом RS-485.

 

Система управления установкой ротационного формования

Рисунок 2. Приводы и устройство тележки

На рисунке 2 схематично изображена одна из тележек с оснасткой. Тележка (поз. 1), установленная на рельсах, и приводится в движение с помощью мотор-редуктора (поз. 7). В подшипниковых блоках на стойках на тележке закреплен рычаг (поз. 2) ― полая стальная труба, которая может вращаться в обоих направлениях вокруг своей оси. Вращение передается через цепную передачу от мотор-реудктора (поз. 5). Внутри трубы рычага на подшипниках установлен вал, который передает крутящий момент на приводные валы ротационных форм через коническую передачу. Коническая передача расположена внутри головки рычага (поз. 3). Вал приводится в движение с помощью цепной передачи от мотор-редуктора (поз. 6). Скоростью и моментов всех мотор-редукторов управлют частные преобразователи, установленные в шкафах Система управления установкой ротационного формованияпультов тележек. Головка рычага представляет собой, по сути, раздаточную коробку с подшипниковыми блоками. Она снабжена двумя вращающимися фланцами, на которые крепятся формы. Вращение форм осуществляется с помощью приводного вала (поз. 4). Форма представляет собой полый контейнер, внутренняя форма которого повторяет контуры изготавливаемой детали. Внутрь формы помещается гранулированный полимер, который после нагревания и вращения формы по определенному циклу по нескольким осям, распределяется и формирует стенки изделия. Данная установка позволяет производить детали весом до 1500 кг.

Описание работы и алгоритма системы управления. По заданию заказчика мы реализовали следующий алгоритм управления. Оператор с помощью компьютера на центральном пульте управления выбирает из библиотеки набор параметров для изготовления определенного типа изделия. Для каждой пары ротационных форм, расположенных на рычагах первой и второй тележек, может быть выбраны разные параметры. После загрузки сырья с пультов тележек оператор дает команду на запуск процесса. Приводы, выражающие формы начинают работу, тележка движется к камере нагрева. Положение тележки относительно камеры фиксируется индуктивными датчиками. При приближении головки рычага к камере нагрева ее ворота открываются, головка с формами заходит в камеру. После этого приводы вращения отрабатывают положенную программу: меняются скорости и направление вращения двух осей. Управляющая программа отслеживает скорость, направление вращения, а также параметры нагрева камеры. По окончании цикла тележка начинает движение из зоны нагрева в зону охлаждения, которое также фиксируется индуктивными датчиками. Ворота камеры открываются, выпуская головку, затем закрываются. В процессе движения из зоны нагрева и во время нахождения в зоне охлаждения приводы вращения продолжают работу по заданному технологическому алгоритму.

Система управления установкой ротационного формованияПосле окончания процесса охлаждения формы перемещаются в зону разгрузки. При этом система управления позиционирует головку определенным образом (с помощью индуктивного датчика) так, чтобы оператору было удобно производить разгрузку готового изделия.

Установка подразумевает поочередное нахождение двух головок в зоне нагрева, поэтому если одна из пар форм уже находится в камере или движется к ней, вторая тележка находится в режиме ожидания в зоне загрузки/разгрузки.

Текущие технологические параметры отображаются на мониторе компьютера. Там же отображается положение тележек, приводных механизмов, показаны временные циклы.

Особое внимание при разработке было уделено защите от аварийных ситуаций, таких как аварийное отключение питания, заклинивание механических компонентов, появление в рабочей зоне людей.

Управляющая программа предусматривает ведение журнала событий (лог-файла) в котором отображаются следующие параметры: время начала и окончания работы установки, параметры технологических процессов (скорости и направления вращения, температуры, временные циклы), команды операторов, отказы оборудования, аварийные ситуации, количество произведенных единиц продукции, их типы.

При реализации проекта по требованию заказчика мы применили максимально экономичные, но достаточные по характеристикам комплектующие. В проекте были использованы еще выпускавшиеся в то время приводы серии COMBIVERT F4-C (KEB, Германия). Индуктивные датчики серии IFRM12 (Baumer Electric AG, Швейцария) были использованы для позиционирования тележек в рабочих зонах, фиксации крайних положений дверей нагревательной камеры, позиционирования ротационных форм в положении удобном для  загрузки и загрузки, а также в системе безопасности (контроль закрытия дверей для ограничения доступа персонала в процессе работы установки). В шкафах управления были использованы процессорные модули, модули входов/выходов и конвертеры серии ЕХ-9000 (производства компании TOPS CCC, Тайвань), а в центральном шкафу управления  одноплатный компьютер серии EX-96 (TOPS CCC).

Заключение. Созданная система управления полностью удовлетворила требования заказчика. Качество выпускаемой продукции больше не зависело от квалификации операторов. Был полностью исключено влияние человеческого фактора, автоматика выдерживала все временные и скоростные циклы при производстве изделий. Увеличилась производительность за счет увеличения количества ротационных форм в установке. Анализ записываемого лог-файла позволил анализировать и улучать и технологические процессы, фиксировать ошибки и аварийные ситуации.

Полученный в ходе реализации этого проекта опыт позволяет нам заниматься модернизацией уже имеющихся установок ротационного формования и участвовать в проектах по созданию нового оборудования подобного типа.

Если вас заинтересовал реализованный проект по созданию системы управления установкой по ротационному формованию, мы будет рады ответить на ваши вопросы по телефону (495) 788-12-62, доб. 466 и 477 или по электронной почте project@promsytex.ru.

Москва:
107241, г. Москва, ул. Байкальская, д. 4, этаж 3
Схема проезда
Тел.: (495) 785-75-53
E-Mail: info@promsytex.ru
  Санкт-Петербург:
192019, Санкт-Петербург, ул. Книпович, д. 9
Схема проезда
Тел.: (812) 702-65-90, 412-81-23
E-Mail: spb@promsytex.ru
  Ростов-на-Дону:
344091, Ростов-на-Дону, ул. Малиновского 9а, 5 этаж
Карта
Тел.: (863) 201-07-00, 307-78-90
E-Mail: rostov@promsytex.ru
  Наши дилеры
в других городах →