Система автоматизированного управлениявакуум-формовочной машиной

журнал «Модернизация и поддержка производства» №2/2011

Угреватов Виктор Юрьевич, ведущий инженер Департамента АСУ ТП НПФ «КРУГ»Объект автоматизации

Объект автоматизации – вакуум-формовочная машина (рисунок 1) компании «Лекс-Сервис», г. Рязань. Основным направлением деятельности «Лекс-Сервис» является формование изделий из пластика.

Технология вакуумной термоформовки нашла широкое применение в различных отраслях: автомобилестроении, производстве упаковки, биотуалетов, элементов архитектурного декора, рекламном производстве и т.д. Для формования используются листовые термопластичные полимеры: ударопрочный (непрозрачный и светорассеивающий) полистирол (УПС и СПС), акрилонитрилбутадиенстирольный каучук (АБС) и его разнообразные модификации.

Рисунок 1 – Вакуум-формовочная машина

Принцип работы ВФ-агрегатов заключается в том, что разогретая заготовка помещается в вакуумную камеру и далее равномерно разогревается (машина оснащена зонными регуляторами нагрева). В камере находится форма определенных параметров. Возрастающее при откачке воздуха атмосферное давление деформирует разогретую заготовку, и она принимает нужную форму.

ЦЕЛИ ВНЕДРЕНИЯ

• Обеспечение автоматического режима работы, позволяющего все процедуры цикла формования изделия кроме укладки заготовки на ложемент и съема готового изделия поручить машине
• Повышение эффективности и снижение трудоемкости работы обслуживающего персонала
• Реализация регулировки мощности зонных нагревателей на базе промышленного контроллера и твердотельных реле
• Повышение оперативности работы персонала по обслуживанию оборудования
• Обеспечение безопасности производства путем введения систем блокировок недопустимых режимов работы
• Снижение затрат на обслуживание и ремонт оборудования путем оптимизации режимов работы, предупреждения и недопущения аварийных ситуаций
• Представление всей технологической информации на экране операторского АРМ
• Возможность дальнейшего расширения системы
• Возможность интеграции с существующими системами.

ФУНКЦИИ СИСТЕМЫ

• Автоматизация основных процессов алгоритма формования пластика
• Регулировка мощности зонных нагревателей
• Обнаружение, сигнализация и регистрация отклонений параметров от установленных границ
• Непрерывная диагностика каналов связи, работоспособности всех систем и оперативная индикация выявленных неисправностей с автоматическим занесением в журнал событий
• Предоставление персоналу ретроспективной технологической информации (протокола событий, трендов и т.п.) для анализа режимов работы и циклов формования
• Диагностика состояния программно-технических средств контроля
• Формирование периодических статистических отчетов в виде печатных документов, графиков, таблиц, диаграмм с возможностью вывода на принтер, выгрузки в Excel и отображения на экране
• Архивирование данных на жесткий диск компьютера.

Рисунок 2 – Структурная схема

АРХИТЕКТУРА И ОБОРУДОВАНИЕ

АСУ ТП построена как трехуровневая иерархическая структура (рисунок 2).
Верхний уровень представляет собой автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора (станция оператора/архивирования-сервер с полным объемом графического проекта).
Средний уровень представлен современными, высоконадежными микропроцессорными контроллерами.
Связь верхнего уровня с контроллерным оборудованием производится посредством локальной вычислительной сети.

Рисунок 3 – Шкаф с панельным компьютером оператора

Нижний уровень системы представлен зонными нагревателями, катушками пневмораспределителей, вакуумметром, датчиками температуры, пускателями, рядом концевых выключателей.

КОМПОНЕНТЫ

• Нижний уровень системы представлен зонными нагревателями, катушками пневмораспределителей, вакуумметром, датчиками температуры, пускателями, рядом концевых выключателей
• Модульная интегрированная SCADA КРУГ-2000^®
• Автоматизированное рабочее место оператора (рисунок 3)
• Промышленный контроллер с модулями ввода-вывода MDS, производства нашего партнера – НПФ «КонтрАвт», г. Н.Новгород.

Рисунок 4 – Мнемосхема управления вакуум-формовочной машиной

Процесс формования заготовки можно вести как в автоматическом режиме, так и в ручном с пульта управления (рисунки 4, 5).
В автоматическом режиме осуществляется подъем прижимной рамы, движение нагревательной панели для начала нагрева заготовки, отведение нагревательной панели по окончании разогрева, подача воздуха для выдувки купола, подъем стола, подача вакуума, включение и выключение охлаждения.
При ручном управлении процессом термоформования контроллер запоминает продолжительность операций. Оператор, оценив качество получаемых формовок, может дать команду на повторение наиболее оптимального варианта техпроцесса.

Рисунок 5 – Мнемосхема настройки тэнов

РЕЗУЛЬТАТЫ

• Снижение производственных издержек за счет оптимизации процессов формования, оперативного реагирования эксплуатационного персонала на аварийные и предаварийные ситуации, снижения затрат на ремонт технологического оборудования
• Экономия от снижения потребления электроэнергии за счет регулирования производительности зонных нагревателей, снижение процента бракованных изделий
• Повышение надежности системы в целом за счет устранения «человеческого фактора», автоматической диагностики системой всех ее элементов и своевременного устранения возможных аварийных ситуаций.