23/6 Solidilication of MetaL~ and Alloys, No 23, 1995 Krzepniecie Metali i Stopów, Nr 23, 1995 PAN - Odtlzinł Katowice PL ISSN

Transkrypt

1 23/6 Soidiication of MetaL~ and Aoys, No 23, 1995 Krzepniecie Metai i Stopów, Nr 23, 1995 PAN - Odtzinł Katowice PL ISSN KOMPUTEROW Y SYSTEM STEROWANIA PROCESEM WYTWARZANIA ODLEWÓW SILUMINOWYCH NA KOKILARCE JOPKEWTCZ Andrzej Instytut Inżynierii Materi ałowej i Tecmik Bezwiórowych, Poitećhnika Łó d zka DĘBOWSKI Andrzej Instytut Automatyki, Poitechnika Łódzk a Lódź, u. Stefanowskiego STRESZCZEN IE Przedstawiono zaprezentowany w Zak ład zie Odewnictwa.I.M. i T. B. P. Ł. system sterowania z wizuaizacją, da stanowiska odewania kokiowego stopów auminium. Operator kokiarki otrzymuje w tym systemie instrukcje w zakresie czynności manuanych oraz informacje o wartościach temperatur ciekłego metau, kokiarki a także krzepnącego odewu. SteruJe on pracą kokiarki za pornocą specjaizowanych przycisków i kawiszy funkcyjnych komputera. Wartości procesu da każdego odewu są rejestrowane w pamięci komputera da ceów dokumentacyjnych oraz sterowania jakością.. WPROW ADZENIE Wyzwamern obecnych czasów da przedsiębiorców jest sprostanie konieczności oferowania wyrobów o udokumentowanej systemowo jakości, w wieu odmianach przy krótkich termmach dostaw i konkurencyjnej cenie. Aby s prostać tym wymaganiom nie wystarcza już automatyzacja maszyn, gniazd czy całości inii technoogicznych dokonana tradycyjnymi środkami automatyki. Znaczący wzrost konkurencyjności uzyskać można jedynie poprzez podjęcie programów wdrażania zintegrowanych systemów automatyzacji (CIM) obejmujących wszystkie obroty działania przedsiębiorstwa. Programy takie obejmują działania począwszy od sterowania poszczegónych maszyn do systemów zarządzania produkcją oraz łączące je system monitorowania []. Ten ostatni posiada strukturę wieopoziomową (2) zaczynającą się od sterowników programowanych (PLC) z ewentuanymi wyświetaczarni i kawiszami funkcyjnymi, stanowiącymi stacje obiektowe. Umożiwiają one zbieranie danych pomiarowych z maszyn oraz zadawanie parametrów z kawiatury ub specjanych kawiatur operatorskich. Zbierane informacje o pomiarach i zdarzeniach są wykorzystywane na wyższych poziomach - w stacjach operatorskich i dyspozytorskich łączących się poprzez sieć w system sterowania produkcji z systemem zarządzania.

2 44 W niniejszym opracowaniu zajęto się podstawowym fragmentem tak pojętego systemu automatyzacji, jakim jest podsystem sterowania eementarnego procesu technoogicznego wraz z jego wizuaizacją. Wyodrębniony w ten sposób podsystem [3] przedstawiono na rys. Jako przykład procesu technoogicznego wybrano w niniejszym opracowaniu proces odewania kokiowego odewów siuminowych w aboratorium odewnictwa Poitechniki Łódzkiej. Warstwa wizuaizacji i sterowania nadrzędnego Warstwa sterowania System zbierania i przetwarzania zmiennych procesowych Wybrany fragment procesu technoogicznego Rys. Schemat bokowy układu sterowania i wizuaizacji da fragmentu procesu technoogicznego. 2. OPIS OBIEKTU UKŁADU STEROWANIA 2.1. Ogóny opis wyposażenia stanowiska odewania Obiektem w którym przebiega aktuaizowany w opracowaniu proces odewania kokiowego jest aboratoryjne stanowisko wyposażone w kokiarkę hydrauiczną obrotową oraz manipuator do automatycznego pomiaru temperatury w kadzi ejniczej (4]. Dotychczas sterowanie urządzeń stanowiska odbywało się z pupitu sterującego wyposażonego w przyciski, ampki kontrone oraz wskaźniki parametrów. Układ sterowania był wykonany z typowych stykowych eementów przekaźnikowych. Da sprostania postępowi technicznemu podjęto zadanie zamiany tradycyjnej automatyki na komputerową z układem wizuaizacji. W warstwie sterowania zastosowano typowy prosty przemysłowy sterownik programowany PLC, natomiast w warstwie nadrzędnej komputer kjasy IBM PC 386, który wraz ze specjaistycznym pakietem programowym pozwaa na "podgądanie" tego co robi sterownik PLC oraz umożiwia dokonywanie ewentuanych zmian niektórych danych zawartych w jego pamięci.

3 Opis zastosowanego sterownika PLC Spośród dużej rodziny sterowników wybrano sterownik PCD2 firmy SAA W zakupionej wersji wyposażony jest w 32 kb pamięci RAM, wejście watch-doga, jeden szeregowy interfejs komunikacyjny i miejsce da 8 modułów wejść i wyjść - cyfrowyg.h, przekażnikowych i anaogowych. Do programowania sterownika jest wykorzystywany komputer IBM PC, który na ten czas łączy się specjanym kabem z interfejsem komunikacyjnym. W komputerze musi być wtedy zainstaowany specjany program do programowania sterowników, który pod nazwą PCD - UTILITY sprzedawany jest niezaeżnie od sterownika. Jednym z czynników wyboru firmy SAA było możiwość współpracy z Instytutem Automatyki P.L, który posiada sprzęt i oprogramowanie narzędziowe tej firmy Program WIZCON da wizuaizacji Uniwersanym programem wizuaizacji da sterowników programowanych jest pakiet programów systemu WIZCON. OpisuJe on obiekt za pomocą szeregu schematów synoptycznych, które są animowanymi obrazami przedstawiającymi aktuany stan obiektu. Nadzorowanie i anaiza działania obiektu odbywają się niezaeżnie od aktuanie wyświetanego obrazu. Poza samą wizuaizacją WIZCON zapewnia obsługę sytuacji awaryjnych, możiwość generowania raportów czy możiwość zapisu stanu procesu i reaizacji sterowań za pomocą receptur. Dodatkową Jego zaetą Jest możiwość automatycznego wykonywania instrukcji programu napisanego przez użytkownika w języku WIZCON. Daje to możiwość wykonywania pewnych sterowań z poziomu komputera nadzorującego. W trybie inżynierskim istnieje możiwość konfigurowania jego funkcji przez użytkowników. Pakiet dostępny jest w wersji z opisami w języku poskim. Ze wzgędu na cenę nie użyto profesjonanej wersji programu, ograniczając się do taniej wersji demonstracyjnej pod nazwą Evauation ModeL Pozwaa ona na korzystanie ze wszystkich funkcji pakietu profesjonanego, z ograniczeniem obsługi jedynie do O zmiennych procesowych co z pewnym zawężeniem umożiwia reaizację wizuaizacji na omawianym stanowisku. 3. REALIZACJA PROJEKTU STEROWANIA OBIEKTEM Da wyszczegónionych powyżej narzędzi sterowania opracowane zostały programy użytkowe. PrzyJęto przy tym podział procesu technoogicznego przebiegającego na stanowisku odewania kokiowego na procesy składowe zgodnie ze schematem na rys.2. Da każdego tak wyodrębnionego eementu zbudowano agorytmy procesu przedstawione na rys.4 [3]. W procesie przewidziano część czynności inicjowanych ub wykonywanych przez operatora. Naeżą do nich: rozpoczęcie procesu, nakładanie pokrycia, zamknięcie kokii po nałożeniu pokrycia, rozpoczęcie zaewania formy, wyjęcie odewu, oczyszczenie formy z wypaonego pokrycia, inicjowanie koejnego cykju pracy. Poprzez odpowiednią transformację agorytmu procesu przy pomocy pakietu programu PCD-UTILITY oraz WIZCON wykonano programy apikacyjne sterowania da stanowiska oraz da komputera PC. Stosując odpowiednie procedury języka WIZCON zaprójektowano apikacje graficzne tworzące ciąg obrazów synoptycznych zmieniających się zgodnie z przebiegiem procesu technoogicznego oraz podczas interakcji z operatorem. Przykład obrazu synoptycznego da zaewania przedstawiono na rys.3.

4 46 PROCES 1 Wykonywanie odewu w kokii 1 Przygotowanie kokii do wykonania odewu ~ Zaewanie kokii roztopionym metaem Chłodzen ie kokii i wyjecie odewu 0 -\ Rę!czna synchronizacja procesów \'J i PROCES 2 Sprawdzanie czy meta w kadzi ma wbściwą temperaturę Rys.2. Schemat bokowy odewania kokiowego. --~.- : Fonna jest zaewana TimiGj!mmi!.J ~. ~ ~!Z!d!J~! - ~m!!@ m\ ~m!!@~ JX!J m~!m ~!!U )' - ~~!i IJWA:moot ~fi \I ~~ :!ij:i!nmti Rys.3. Przykład obrazu synoptycznego da sterowania procesem odewania kokiowego. 1

5 PazyqaW'fłścbw -koki ctnma DSID,.trfrt ~ ~ Meiwo:ictzj gc:owydo D ariikołit PoD!a~Wpci'M"ó ci: po,...'\ mpt')'r_,porc:j "''""" Część agorytmu procesu Przygotowanie kokii do zaewania II Część agorytmu procesu Zaanie formy i \\)'konanie ode\m AgO) t m procesu 2 Przygotowanie metau w kadzi RysA. Agorytmy całości procesu odewania kokiowego..j:>. -.

6 48 Na obrazach synoptycznych poza animowanymi schematami urząd ze ń wyśw i e tan e są w czasie rzeczywistym dane z punktów pomiaru temperatury oraz bi eżące instrukcje da operatora np. TEMPERATURA PRAWIDŁOWA - ZALAĆ: FORMĘ W przypadku zastosowania oprogramowania profesjonanego przewiduje s i ę mo żiwo ść wprowadzania danych przez operatora o wyniku odewania jako ocen ę stanu jakości odewu.. Wykonane zdarzenia procesu oraz przebiegi temperatur są z ap am ięty wan e w bazie danych i odbierane graficznie w postaci wykresów. W powiąza niu z danymi o czasie i nazwisku operatora oraz jakości odewu moż n a będzie przetworzyć da systemu zarządzania a po obróbce statystycznej da systemu jakości. Organizacja pracy na tak zautomatyzowanym stanowisku pozwaa na ograniczenie jego obsługi z dwu do jednego operatora 4. SYMLACJA STEROWANIA PROCESEM Szkoeniowe przeznaczenie stanowiska, na którym operatorami są studenci odbywający aboratorium, wymagało opracowania programu demonstracyjnego. Wykorzystano do niego obrazy synoptyczne z programu sterowania i wizuaizacji, a 'przebieg procesu został zaprogramowany w pamięci komputera w oparciu o zbudowany mode matematyczny. Mode ten odtwarza w miarę wiernie działanie obiektu rzeczywistego zarówno w jego obszarze dyskretnych zdarzeń technoogicznych jak i obszarze odtwarzającym procesy ciągłe : nagrzewania i chłodzenia kokii oraz czujnika temperatury w manipuatorze. Program napisano wykorzystując możiwości języka WIZCON. Pozwaa on na demonstrowanie procesu w różnych skałach czasu co podnosi jego waory dydaktyczne. 5. PODSUMOW ANIE Zaprezentowany powyżej system, mimo ograniczeń programowych wynikających z posiadanej demonstracyjnej wersji programu wizuaizacyjnego stanowi punkt wyjścia da apikacji w przemyśe odewniczym, zwłaszcza da stanowisk z niepełną automatyzacją Pozwoi on na ocenę różnych możiwości mikroprocesorowego sterowania i wizuaizacji oferowanych coraz szerzej przez burziwie rozwijającą się mikroeektronikę. LITERATURA [] Boroń W.: Zintegrowany system monitorowania, sterowania i zarządzania produkcją da przedsiębiorstw średniej wiekości. Pomiary, Automatyka, Kontroa nr 10. [2] Jopkiewicz A: Mikroprocesorowe systemy sterowania i wizuaizacji procesów i maszyn odewniczych P,rzegąd Odewnictwa 1994 nr 6. [3] Dębowski A, Błasiński W.: Koncepcja komputerowego sterowania i wizuaizacji-procesu odewania kokiowego Instytut Automatyki P.Ł. Łódź opracowanie niepub ikowane. [4] Jopkiewicz A: Aparatura do ciągłego ub okresowego pomiaru temperatur... Przegąd Odewnictwa 1981 nr 3.