SYSTEM PODAWANIA KARTUSZY DO SITODRUKAREK Z WYKORZYSTANIEM SIECI PRZEMYSŁOWEJ ASI

Transkrypt

1 SYSTEM PODAWANIA KARTUSZY DO SITODRUKAREK Z WYKORZYSTANIEM SIECI PRZEMYSŁOWEJ ASI Janusz KOBIAŁKA, Zbigniew URBAŚ W urządzeniach automatyki przemysłowej królują obecnie komputery o róŝnych zasobach i przeznaczeniu. Stosowane są w sterownikach PLC, panelach operatorskich, przetwornikach pomiarowych, wyspach zaworowych, zadajnikach wielkości fizycznych. Do niedawna w układach sterowania przesyłane były tylko dane o wartościach zmiennych binarnych w postaci sygnału napięciowego, stanu styków lub wartości zmienne analogowe w postaci sygnału napięciowego (np.: 0-10 V) oraz prądowego (np.: 4-20 ma). Rozwój sieci komputerowych stworzył nowy trend wyposaŝania urządzeń w interfejsy sieciowe i budowania rozproszonych systemów sterowania. Sieci komputerowe spotykane w automatyce (np.: Profibus, Can, ASi) mają swoje specyficzne cechy róŝniące je od klasycznych sieci informatycznych. Praca w czasie rzeczywistym w sieciach komputerowych wymaga zapewnienia transmisji wymiany danych w gwarantowanym czasie, co uzyskuje się dzięki deterministycznemu dostępowi do magistrali sieci lub dzięki systemowi priorytetów. Czas gwarantowany przekazania informacji obiektowych wymusza, aby transmisja była szybka i krótka, a protokół prosty. Ze względu na te właściwości lokalne sieci przemysłowe nazywane są teŝ często sieciami typu Fieldbus, polowymi lub miejscowymi. Stosowanie sieci miejscowych jest trudne z powodu braku jednego standardowego protokołu sieciowego uŝywane są protokoły firmowe róŝnych producentów. Producenci oraz uŝytkownicy sprzętu automatyki jednoczą się wokół preferowanych przez siebie protokołów tworząc bardziej lub mniej sformalizowane związki. Taki stan rzeczy wymusza na inŝynierach automatykach uzupełnianie wiadomości z zakresu projektowania, konfigurowania i uruchamiania sieci. Zalety sieci miejscowych są na tyle jednak istotne w układach sterowania, Ŝe ich zastosowanie w przemyśle ciągle rośnie. Rys. 1. Przykłady nadruków na kartuszach Rys. 2. Taśmociąg pośredni transportujący kartusze do silosu z transportera taśmowego głównego PROBLEM I JEGO ROZWIĄZANIE Postawiony przed nami problem podawania do drukarek sitodrukowych kartuszy do kleju i silikonu (rys. 1) na duŝej powierzchni hali oraz przy znacznym rozproszeniu obiektów sterowanych (rys. 2, 3, 4) zmusił nas do poszukiwania optymalnego rozwiązania tego problemu. Rys. 3. magazynujący kartusze 32

2 TECHNOLOGIA I AUTOMATYZACJA MONTAśU 1/2009 Rys. 4. y taśmowe główne Jest systemem otwartej magistrali na najniŝszym poziomie sterowania. Jest standardem automatyki przemysłowej przewidzianym do zapewnienia połączeń wewnętrznych interfejsem dwuprzewodowym (przewodem dwuŝyłowym płaskim) stacji binarnych w postaci czujników, urządzeń wykonawczych, sterowników, modułów wejść/wyjść (I/O) itp. i realizuje sieciowe połączenia elementów automatyki z wyŝszym poziomem sterowania. Elementy automatyki (stacje Slave) mogą tworzyć dowolną topologię: magistrali, drzewa, gwiazdy lub pierścienia (rys. 6). W związku z duŝą powierzchnią obiektu (rys. 5), na której miał funkcjonować system podawania kartuszy, idealnym wprost rozwiązaniem było zastosowanie sieci przemysłowej. W warstwie fizycznej taki układ sterowania jest przejrzysty i łatwiejszy w wykonaniu na tak rozległej przestrzeni. a) taśmowy taśmowy b) c) Hala magazynowa Rys. 6. Przykłady odmian topologii sieci przemysłowej ASi: a) drzewo, b) magistrala, c) - gwiazda Rys. 5. Schemat rozmieszczenia urządzeń technologicznych na hali produkcyjnej Długoletnia nasza współpraca z przedstawicielami japońskiej firmy IDEC i stosowaniem ich sterowników PLC, posiadającymi teŝ moduły sieci przemysłowej ASi, zdecydowała o wyborze takiego właśnie rozwiązania. Zalety sieci ASi: Istnieje międzynarodowe zrzeszenie producentów i uŝytkowników zajmujące się normalizacją, certyfikacją oraz rozwojem komponentów, a takŝe systemów ASi. Cała sieć ASi z czujnikami i urządzeniami wykonawczymi moŝe być konfigurowana za pomocą standardowego oprogramowania do sterowników PLC. Sieć moŝe obsłuŝyć do 62 urządzeń typu Slave, co daje moŝliwość podłączenia 434 sygnałów (248 wejść i 186 wyjść). Topologia sieci jest liniowa (szyna 2 przewodowa, która równieŝ przenosi zasilanie modułów). Maksymalna długość magistrali bez wzmacniaczy: 100 m, długość maksymalna przy zastosowaniu 2 wzmacniaczy: 300 m. 33

3 W standardowej sieci przy podłączonych 31 urządzeniach maksymalny czas reakcji wynosi 5 ms, przy 62 urządzeniach - 10 ms. Łatwa instalacja, elastyczna struktura sieci oraz wysokie bezpieczeństwo w środowisku przemysłowym (rys. 7). Magistrala zarządzana jest przez kontrolery i wykorzystywana jednocześnie do zasilania urządzeń oraz do przesyłania sygnałów (rys. 7). Kontrola pracy transporterów taśmowych Główna szafa sterująca ze sterownikiem PLC i ASi Szafa sterująca u 1 drukarki z modułami wejść / wyjść ASi WieŜa sygnalizacyjna świetlno-dźwiękowa Pulpit operatorski ciekłokrystaliczny Zespół przycisków Zespół lampek i przycisków Zespół czujników poziomu zasypu silosów Płyta pneumatyczna 1 z modułem wejść / wyjść ASi sterująca pracą klap i kierownic decydujących o przepływie kartuszy na transpotrerach taśmowych Szafa sterująca u 2 drukarki z modułami wejść / wyjść ASi Zespół lampek i przycisków Zespół czujników poziomu zasypu silosów Płyta pneumatyczna 2 z modułem wejść / wyjść ASi sterująca pracą klap i kierownic decydujących o przepływie kartuszy na transpotrerach taśmowych Rys. 7. Elementy sieci ASi OPIS DZIAŁANIA UKŁADU STEROWANIA Rys. 8. Schemat blokowy opracowanego układu sterowania System podawania do drukarek sitodrukowych kartuszy do kleju i silikonu w oparciu o sieć przemysłową ASi jest w pełni automatycznym systemem dostarczania kartuszy: od momentu ich wytworzenia za pomocą wtryskarek, do chwili dostarczenia ich do drukarek wykonujących nadruk. Jego schemat blokowy przedstawiony jest na rys. 8. UŜytkownik systemu za pośrednictwem kolorowego ciekłokrystalicznego panelu operatorskiego (rys. 9) dokonuje konfiguracji systemu. Wybiera, które silosy mają pracować w danej konfiguracji i który z nich ma pełnić rolę bufora (silosu gromadzącego nadmiar produkcji z wtryskarek). Po skonfigurowaniu systemu uŝytkownik uruchamia go i od tego momentu układ sterowania, kontrolując za pośrednictwem czujników poziom zasypu w poszczególnych silosach, decyduje o kolejności ich zapełniania, jak równieŝ samym poziomie zapełnienia. Główna szafa sterująca przedstawiona jest na rys. 10 i 11. Rys. 9. Widok ekranu na panelu operatorskim słuŝącym do sterowania układem podawania kartuszy Dostarczanie kartuszy odbywa się przy pomocy transporterów taśmowych współpracujących z zespołami klap i kierownic decydujących o kierunku ich przepływu. 34

4 TECHNOLOGIA I AUTOMATYZACJA MONTAśU 1/2009 tu teŝ moduł sieci ASi, do którego podpięte są wszystkie wyŝej wymienione elementy. Rys. 10. Widok zewnętrzny głównej szafy sterującej na drzwiach, gdzie umieszczony jest ciekłokrystaliczny panel operatorski firmy Beijer typ Exter K60 i przyciski sterujące START, STOP, ALARM oraz STOP AWARIA Dodatkowo szafa wyposaŝona jest w wieŝę sygnalizacyjną świetlno-dźwiękową, a takŝe wyłącznik główny. Rys. 12. Widok płyty pneumatycznej umieszczonej w pobliŝu tzw. klap i kierownic decydujących o przepływie kartuszy dostarczanych przez taśmociągi z wtryskarek do silosów drukarek sitodrukowych Na rys. 13 przedstawiony jest silos z szafą sterującą kontrolującą poziom jego zasypu. Rys. 11. Wnętrze głównej szafy sterującej wyposaŝonej w: listwy przyłączeniowe, zespół zasilaczy, sterownik PLC z modułem Master ASi, moduł bezpieczeństwa SAW, zespół zabezpieczeń przeciwporaŝeniowych i przeciwzwarciowych Klapy i kierownice napędzane są siłownikami pneumatycznymi zasilanymi z elektrozaworów pneumatycznych podłączonych wraz z czujnikami połoŝenia siłowników do modułów sieciowych ASi wejść-wyjść (rys. 12). To za ich pośrednictwem system porozumiewa się dwustronnie z elementami wykonawczymi oraz kontrolnymi i po analizie dostarczonych z nich informacji ocenia stan swojej pracy. Na płycie pneumatycznej (rys.12) umieszczone są pneumatyczne zespoły przygotowania powietrza słuŝące do dostarczenia spręŝonego powietrza wspomagającego transport kartuszy, zamykanie i otwieranie klap i kierownic oraz zasilające elektrozawory ich siłowników. Znajduje się Rys. 13. Widok silosu do buforowania kartuszy przy drukarce sitodrukowej wyposaŝonego w szafę sterującą oraz zespół czujników poziomu jego zasypu Na panelu operatorskim odwzorowane są drogi, którymi przesyłane są kartusze, stan połoŝenia klap i kierownic, stan zasypu kaŝdego silosu oraz ewentualne wystąpienie zagroŝenia bądź alarmu (rys. 9). System od momentu uruchomienia do zatrzymania działa praktycznie bezobsługowo. 35

5 Dzięki zastosowaniu takiego rozwiązania usprawniony został międzyoperacyjny transport detali na hali produkcyjnej oraz zwolniona dodatkowa powierzchnia magazynowa. PrzełoŜyło się to na polepszenie technologii produkcji i obniŝenie jej kosztów. PODSUMOWANIE 1. Zaprojektowany, wykonany i wdroŝony w zakładzie produkcyjnym system podawania kartuszy do sitodrukarek funkcjonuje poprawnie i bezawaryjnie, nawet przy trzyzmianowej pracy. 2. Przedsiębiorstwo stosujące powyŝszy system stwierdziło, Ŝe w porównaniu z sytuacją poprzednią usprawnieniu uległ transport międzyoperacyjny i ograniczono konieczne powierzchnie magazynowe. 3. WdroŜony system przyczynił się do usprawnienia technologii i obniŝenia kosztów działań. Mgr inŝ. Janusz Kobiałka i inŝ. Zbigniew Urbaś są pracownikami Instytutu Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego w Warszawie. Oferujemy: automaty do montaŝu zespołów dwuelementowych automat do montaŝu kołków rozporowych automat do montaŝu nakrętek Cykl pracy: - podawanie i orientowanie elementów, - montaŝ elementów, - usuwanie niepołączonych elementów, - liczenie zmontowanych elementów, - odprowadzanie zmontowanych elementów do opakowań handlowych. IMBiGS - Zakład Technologii MontaŜu ul. Mrówcza 243, Warszawa, tel , ; fax , tk@imbigs.org.pl 36