PLC vezérelt excenter présgép vezérlése. Miskolci Egyetem. Gépészmérnöki és Informatikai Kar. Villamosmérnöki szak

Átírás

1 Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Villamosmérnöki szak Ipari automatizálás és kommunikáció szakirány PLC vezérelt excenter présgép vezérlése Szakdolgozat V53YG1 2014

2 Tartalom 1. Bevezetés 3 2. Cégbemutatás MezőStahl Kft. története 4 3. Rendszerrel szemben támasztott követelmények Berendezés felhasználási területe Előállított termék Profil gyártás folyamata A rendszer működése és felhasznált berendezések A perforáló berendezés működése A rendszer működése A perforálás folyamata A perforáló berendezés vezérlő rendszerének felépítése Beépített berendezések Egyszerű beépített elemek Alkalmazott PLC+HMI Beépített frekvencia váltó Alkalmazott szervo hajtás Inkrementális jeladó Ultrahangos távolság érzékelő PLC fejlesztő szoftver PLC+HMI programozó felület Létra diagram készítés HMI felület készítés PLC vezérlő program Berendezés vezérlésének működtetése 43 2

3 6.2. PLC program készítése Hardver konfiguráció Főprogram NUM to BIN szubrutin Beállítás szubrutin Folyamatos szubrutin HMI felület HMI felület készítés Perforáló sor HMI felülete 63 3

4 1. Bevezetés A szakdolgozatom témája PLC vezérelt excenter présgép vezérlése. Dolgozatomat a MezőStahl Mérnöki Iroda Kft.-nél készítettem. Azért választottam ezt a témát, mert munkám során szükségessé vált egy ilyen berendezés tervezése és gyártása. Gépészmérnökként részt vettem a perforáló sor tervezésben és a gyártásában is. Ahhoz, hogy a berendezés automatikusan működjön, szükséges vezérléssel is ellátni, amely megfelel az elvárásoknak. Szakdolgozatomban során bemutatom röviden a MezőStahl Kft-t, annak cégtörténetét tevékenységeit. Bemutatom továbbá a perforáló rendszer felépítését és a rendszerrel szemben támasztott követelményeket konkrét termékeken, és a gyártási folyamatban használt technológiákon keresztül. Kitérek az egyes elemekre, azok funkciójára illetve működésére. Dolgozatomban megtervezem a rendszert és részletesen ismertetem a felhasznált berendezéseket azok tulajdonságait paramétereit. Megtervezem a PLC programot, lépésről lépésre ismertetem a felépítését, és elkészítését az elvárt működési funkcióknak megfelelően. Ismertetem és bemutatom a használt szoftvereket, illetve használatukat is. Végül elkészítem a HMI felületet, bemutatom a megjelenített adatokat, változókat, tulajdonságait. Célom olyan berendezés tervezése volt, amely megfelel a vele szemben támasztott követelményeknek. 4

5 2. Cégbemutatás A MezőStahl Mérnökiroda Kft. 20 éves múltra tekint vissza. Kezdetben kisipari vállalkozásként indult, ami leginkább különböző nyílászárók és kerítések gyártásával foglalkozott. Az évek alatt folyamatosan bővítette tevékenységi körét, az acélszerkezet gyártástól a fémtömegcikk gyártáson keresztül a profilhengerlésig. A cég jelentős eredményeket kezdetben az építőiparban ért el, de a forgácsolás mindig is fontos szerepet kapott és ennek köszönhetően az utóbbi 10 évben a lemezalakító gépek tervezésében és gyártásában is jelentős sikereket ért el A MezőStahl Kft. története A MezőStahl Mérnökiroda Kft. jogelődje a Mező Bt 1991-ben alakult vállalkozás, székhelye Balkányban található. A Mező Bt. kezdetben kizárólag épületlakatos munkákkal foglalkozott, főleg Budapesten és környékén vállalt munkákat. Ezek zöme nyílászárók, lépcsők, korlátok, kerítések gyártása és beépítése volt. Az épületlakatos munkák nyomán a 90-es évek közepétől a Bt. nagyobb volumenű szerkezeti építési munkákat is vállalt. Kezdetben kisebb hűtőházak, mezőgazdasági épületek kivitelezését vállalta, de az évtized végére már multinacionális cégek részére is építettünk gyártócsarnokokat egészen m2-es nagyságrendig. Közöttük a legjelentősebb a Nagykállóban található, Benetton Ungheria Feldolgozó és Kereskedelmi Kft. üzeme, valamint a Lajosmizsén épült San-Benedetto ásványvíz palackozó üzem volt. Az épületlakatos munkákat folyamatosan felváltotta az acélszerkezetek gyártása, ami ma is az egyik meghatározó tevékenysége a cégnek. A 90-es évek végén a már addig is jelenlévő fémtömegcikk gyártás erősítése mellett döntött a cég. Az építőipari tevékenység során nagyon sok olyan a szárazépítésben gyakran használt termékkel lehet találkozni amit hatékonyan, gazdaságosan és főleg versenyképesen lehet előállítani. A fémtömegcikk gyártás folyamata három igen jelentős tevékenységből áll. Ezek a szerszámtervezés, szerszámgyártás, és maga a termékgyártás. Ezek olyan tevékenységek, amelyek önmagukban is elég jelentősek ahhoz, hogy különkülön is érdemes legyen céget alapítani hozzá. A tervezés magasan kvalifikált szakembereket, mérnököket igényel. 5

6 Következő a szerszámgyártás, amely sok egyedi szerszámgépet igényel, hagyományos és különleges forgácsoló gépeket egyaránt. A berendezések mellett szakembergárdára is szükség van. Végül a termelés, amelyhez szintén elengedhetetlen a megfelelő géppark. A cégnél mindhárom tevékenység megtalálható. Ez a szerkezet jelentősen növeli a termékek versenyképességét. Nem képződnek pluszköltségek az egyes tevékenységek között és az egész fémtömegcikk gyártás is sokkal rugalmasabb. A különböző termékfejlesztés esetén az ötlettől a megvalósulásig sokkal kevesebb idő telik el, mint abban az esetben, ha külön-külön cégek bevonását kellene igénybe vennünk. A szerszámtervezést a cégnél mérnökszakemberek végzik, akik egyben tulajdonosok is. A szerszámgyártáshoz minden szükséges forgácsoló géppel (hagyományos forgácsoló gépek: esztergák, marógépek, köszörű gépek és különleges CNC vezérlésű szikraforgácsoló gép) és szakemberekkel rendelkezik a cég. Magát a termékgyártást excenter présgépekkel végezi. Jelenleg 15 db nagyteljesítményű excenter présgéppel rendelkezik, ezek nyomóereje t-ig terjed. Az előállított termékeket, a vevő kérésére felületkezeltek és csomagoltak. A termékeink különböző vasalatok, zárak, bilincsek, amelyeknek gyártása általában lakossági célra történik, az egész ország területén. Ettől jelentősebb fémtömegcikk a szárazépítésben használt gipszkarton rendszerek fittingjei. Ezeket 2000 óta folyamatos gyártás alatt vannak és 2004 óta a cég hivatalos magyarországi beszállítója az LB Knauf Kft.-nek, aki évi db-ot vásárol. Az egyre növekvő termelési volumen az ezredforduló után különböző fejlesztéseket és átalakításokat igényelt. A Mező Bt. jogutódjaként megalakult a MezőStahl Mérnökiroda Kft-t és telephelyet vásárolt. Kialakítottak egy 500 m2-es daruzott lakatos és présüzemet, 400 m2 forgácsoló üzemet és 50 m2 irodahelységet. A lakatosüzemben 3,2 t teherbírású híddaruval mozgatott elemeket korszerű daraboló és hegesztő gépekkel munkálják meg. A présüzemben a gépek praktikusabb elhelyezése és automatizálása hatékonyabb termelést tett lehetővé. A forgácsoló üzemben különböző nehézmegmunkáló gépek is helyet kaptak, melyek a gépgyártásban játszanak szerepet. Az acélszerkezet gyártásban folyamatosan egyre nagyobb megrendeléseket kapott a cég, így a termelés elérte az évi 1500 t-át. Az egyik legnagyobb megrendelés az Auchan logisztikai központ m2-es épülete volt Üllőn től jelentős szerephez jutott a hazai gabonatárolók gyártásában. Csak a KITE-nek - Kukorica és Iparnövény Termelési Együttműködés - 15 gabonatároló acélszerkezetet gyártott, továbbá készített a 6

7 TIG-nek -Tartalékgazdálkodási Nonprofit Kft. - ill. nagyon sok magángazdálkodónak is végén kisebb hanyatlás volt tapasztalható a hazai építőipar ezen területén, ezért a cég az export mellett döntött. Románia felé nyitott, ahol szép sikereket ért el szintén jelentős mérföldkő volt a cég életében. Az acélszerkezet gyártás kapcsán jelentős mennyiségű hidegen hengerelt profilokat vásárolt. Ezek a csarnokgyártásban használatos másodlagos teherhordó szerkezetek, Z-C szelemenek (a szarufákat alátámasztó, az eresszel párhuzamos, vízszintes gerenda). Felmerült az esetleges sajátgyártás ötlete is, viszont ez koránt sem volt egyszerű. Egy olyan berendezés, amely ilyen profilok gyártására képes, igen komoly beruházást igényel. A gép vásárláshoz szükséges tőke nem állt a cég rendelkezésére, ezért egy saját erőforrásból előállított berendezés mellett döntött. Addigra a MezőStahl Mérnökiroda Kft. rendelkezett több különleges nagymegmunkáló képességű forgácsoló géppel pl.: horizontál marógép, karusszel esztergagép, hossz gyalu. Az első gép építése kb. 6 hónapig tartott. A termék jó minőségű és versenyképes lett. Más acélszerkezet gyártó cégeknek is értékesített belőle. A gépgyártás és profilhengerlés sikerén további gépek és más típusú profilok gyártása mellett döntött a vezetőség. A szárazépítésben szerzett tapasztalatok kapcsán a következő gépet erre tervezte. Konkrétan gipszkarton profilokat ill. a műanyag nyílászárók gyártásánál használt ablakmerevítő profilokat kezdett gyártani. Az első tapasztalatok jók voltak melyek az egész folyamat tovább gondolását tették szükségessé. A profilhengerlés hasított acélszalagokból történik. A szalaghasításra alkalmas berendezéssel kezdetben nem rendelkezet a kft, ezért külső cégek bevonását vette igénybe. Ezek költsége elérte az évi 15 millió Ft-ot. Tehát ésszerűnek tűnt egy saját hasító gép építése. A hasító gépet 2006-ban helyezte üzembe. A profilhengerlés folyamatosan fejlődik a cégnél. Jelenleg a termelés eléri az évi t-át. A cég egyik különleges terméke a vasúti kocsitetőlemez, amit a Bombardiere-nek szállít Dunakeszire. Ezek a hazai és a svájci piacra készített, személyszállításra használt vasúti kocsik tetőlemezei. Jelenleg 4 profilalakító hengersorral és hasító géppel rendelkezik a MezőStahl Kft. Megtalálhatóak továbbá olyan perforált profilok is amelyeket épületgépészetben szerelősínként alkalmaznak, illetve hagyományos raklapos illetve automata állvány rendszereknél. A teljes gépgyártás a tervezéstől a gyártáson keresztül a vezérlés kialakításáig teljesen a MezőStahl Mérnökiroda Kft. keretén belül történik. Ez a konstrukció a fém tömegcikk gyártáshoz hasonlóan igen hatékony a piacszerzés és a versenyképesség területén. 7

8 2007-ben a cég vezetősége úgy döntött, hogy a dinamikusabb fejlesztés érdekében a profilhengerlést leválasztja a MezőStahl Mérnökiroda Kft. tevékenységéről. Megalakult a MezőStahl Hengerüzem Kft. Tulajdonosi szerkezete hasonló elődjéhez. A Mezőstahl Hengerüzem Kft m2-es épületben kapott helyett. Jelenleg a két vállalkozás 3,5 ha területen tevékenykedik. Az irodai kapacitás bővítése érdekében 2006-tól 170 m2-es irodába költözött a cégvezetés. Itt kapott helyet az igazgatóság, a titkárság, pénzügy, a marketing ill. a Hengerüzem vezetője is. A vállalkozás jelenleg több mint 3700 m2 gyártóüzemmel rendelkezik, ebből több mint 2000 m2 daruzott ütem. Mind a MezőStahl Mérnökiroda Kft, mind a MezőStahl Hengerüzem Kft. kiterjedt direkt marketing tevékenységet folytat. Cégjegyzék alapján közvetlen megkereséseket végez levélben, melyben tájékoztatja leendő partnereit tevékenységéről, termékeiről és akcióiról. A Hengerüzem jelenlegi partnereit több mint 90%-ban ennek a marketing tevékenységnek köszönheti. Ezáltal visszatérő stabil vásárlói vannak. A Mérnökiroda tekintetében is jelentősek az eredmények. Megkeres minden olyan vállalkozást, amely valaha épített, vagy építeni akar valamilyen termelő vagy raktár csarnokot. Mindkét Kft. bővíti partnerei körét, piacainak földrajzi kiterjedését, szolgáltatásainak listáját. Ezek például hasított lemeztekercsek kereskedelme. A MezőStahl Mérnökiroda Kft. ISO 9001:2000 minőségirányításai rendszer szerint működik 2001 óta. Folyamatosan méri vevői elégedettségét és annak eredményét felhasználva törekszik a termékeik minőségét megtartani, javítani. Ami változatlan az elmúlt közel 20 évben az, hogy mindig a fejlődést, a fejlesztést és a hatékonyságot tartotta a cég szem előtt. Alkalmazza a legmodernebb eszközöket, anyagokat, ill. figyelemmel kíséri a környezetében zajló irányzatokat. 8

9 3. Rendszerrel szemben támasztott követelmények 3.1. Berendezés felhasználási területe A nagy sorozatban gyártott lemezalkatrészek és perforált acélszalag elő gyártmányok gyártására a hidegsajtolás és kivágás a legalkalmasabb. A kivágó alakító szerszámok excenter prések segítségével alakítják ki a kívánt munkadarabokat. Ezek az alkatrészek különféle fém, legfőképpen acélszalagokból készülnek. A kivágó szerszám egy vagy több lépésben alakítja ki a kívánt munkadarabot. A kiváló, precíz, selejtmentes és verseny képes gyártáshoz elengedhetetlen az acélszalag egyenletes gyors és pontos továbbítása. A berendezés főleg acélszalagok perforálására készül, de darabáruk gyártására is alkalmas. A perforált acélszalagok leginkább olyan hidegen hengerelt profilokhoz szükségesek, amelyeknél az elhelyezett perforációk alakja illetve pozíciója nagy pontosságot követel. A kivágott alakzatok keresztirányú helyzetét a kivágó szerszám garantálja, de a hosszirányú pozícióját a présgép által vezérelt szervo motoros adagolónak kell. Ilyen termékek például a különböző hagyományos illetve automata raktári állványrendszerek. Ezen állványok esetén a perforáció távolsága egymástól mm-ig terjedhet, ami a sűrű, és könnyen beállítható polcmagasság miatt szükséges. Ezen állványok magassága általában mm, ami esetenként 240 perforáció és pozicionálás, és a megengedett maximális eltérés 4 mm, ami ebben az esetben 0,02 mm-es pozícionálási pontosságot kíván. A rendszer összeszerelve látható az 1-es ábrán. 1. ábra Raklapos állványrendszer 9

10 3.2. Előállított termékek A raklapos illetve automata állvány rendszerek kritikus eleme a perforálás után hidegen hengerelt oszlop profil. Az elhelyezett perforációkba kapcsolódnak a vízszintes tartógerendák, amelyek a polc terheit hordják. A rendszer szabadon alakítható a felhasználó igényei szerint. Fontos, hogy a kapcsolódási pontok teljesen egyformák legyenek, mert különben a vízszintes tartóelemek teljesen rendezetlenül kapcsolódnának az oszlophoz, így a rendszer nem lehetne terhelhető. Automata raktár esetén a robotok előre programozott pályán mozognak. Elengedhetetlen a pontos kialakítás, mivel a robot nem érzékeli az egyes rekeszek magasságát, így ha azok nem a megfelelő pozícióban vannak a robot nem tudja azt leemeli, és a rendszer működés képtelen. Az oszlop profil kialakítása a 2-es ábrán látható. 2. ábra HLF HEISS H8 oszlop profil 10

11 3.3. Profil gyártás folyamata A hidegen hengerelt profilok lemezalakító hengersorokkal készülnek. A technológia segítségével bonyolult hajlított elemek gyártását tudjuk elvégezni, elvileg tetszőleges hosszban. ( legtöbbször a legyártott elem szállítása szabhat határt) A 3-as ábrán egy un. 24 állomásos hengersort láthatunk munka közben. 3. ábra MRF típusú lemezalakító hengersor Az MRF típusú lemezalakító hengersor a MezőStahl Kft ált tervezett és gyártott berendezés. A gép alkalmas 550 mm széles acélszalag megmunkálására, 3,0 mm vastagságig 24 alakító állomáson. A bevezetett sík lemez az alakító görgők között alakul fázisról fázisra a kívánt alakzat eléréséig. Az egyes alakítási fázisok sorrendjét és kialakítását gondosan meg kell tervezni, a pontos gyártás érdekében. Ki kell számítani a különböző fázisok alakítása során fellépő feszültségeket, ügyelve az alakított anyag feszültség határaira. 11

12 Az egymás után szerkesztett alakzatok egymásra rajzolásával kapjuk a profil úgynevezett virág ábráját. A 4-es ábrán a HLF Heiss H8 profil virág ábráját látjuk. 4. ábra HLF Heiss H8 oszlop profil Az ábrán jól láthatóak az egyes hajlítási fázisok egymás után. A gondosan megtervezett alakítási állomások után lehet a görgő szerszámokat megrajzolni. Az 5-ös ábrán a 16. állomás szerszámait láthatjuk ábra H8/16 állomás szerszám 12

13 50±0,02 PLC vezérelt excenter présgép vezérlése Hengerlés előtt a szalagot perforálni kell, mivel ez utána nem, vagy csak nehezen lenne kivitelezhető. A gyártmány perforált elő gyártmányát az 6-os ábrán láthatjuk ,5 6. ábra HLF Heiss H8 oszlop profil perforált elő gyártmány Az excenter présgép folyamatos üzemben 100 leütés/perces sebességgel dolgozik ennek eredményeként az adagolónak nem csak pontosnak, hanem gyorsnak is kell lennie. Ugyan akkor 400 mm széles illetve 3 mm vastag célszalagnál jelentős nyomatékkal is kell rendelkeznie. Követelmény továbbá a termék jelölése ( típus, gyártó, vevő, illetve a gyártás ideje). A jelölést a kivágó szerszámba épített beütő bélyegek végzik amelyeket pneumatikusan reteszelünk, hogy tetszés szerint határozhassuk meg a jelölés helyzetét, intenzitását. A berendezésnek rendelkeznie kell beállítási funkcióval, illetve folyamatos üzem választási lehetőséggel is. A folyamatos üzemmód lehet folytonos és szakaszos. A berendezésnek illetve vezérlésének meg kell felelnie a biztonságos munkavégzés elvárásainak illetve alkalmasak kell lennie hibák és egyéb zavarok kiküszöbölésére, elhárítására. 13

14 KI BE PLC vezérelt excenter présgép vezérlése 4. A rendszer működése és felhasznált berendezések 4.1. A perforáló berendezés felépítése A perforáló berendezés egyes elemei a 7-es ábrán láthatóak ábra perforáló berendezés elemei A rendszer főbb elemei: 1. Lecsévélő egység 2. Szabályozott sebességű egyengető egység 3. Ultrahangos távolságmérő 4. Szervo motoros adagoló egység 5. STANKO DK 100 típusú excenter présgép 6. PLC+HMI egység 7. Szalagfeszítő egység színt kapcsolóval 8. Felcsévélő egység 9. Vezérlő pult A rendszer működése. Alapvetően kétfajta működés definiálható: Szakaszos, illetve folyamatos üzem. Szakaszos üzemről akkor beszélünk, ha préselési folyamat minden egyes leütés után megáll, és a rendszer kivárja míg a szalag eléri a következő pozíciót. Ezt akkor használjuk, ha a szalag továbbítása sok időt vesz igénybe, mert a távolság nagy, így nem lehet elég gyors a továbbítás. 14

15 Folyamatos üzemről akkor beszélünk, ha a kinyomó szán mozgása folyamatos, tehát nem állítjuk meg a szalagtovábbítás idejére. A folyamatos üzemi állapotot rövid továbbítások esetén választjuk A rendszer működése A lecsévélő egységre ( 1 ) felhelyezett acélszalagot a változtatható sebességű egyengető berendezés ( 2 ) folyamatosan lefejti, illetve egyengeti a perforálási sebességnek megfelelően. Az egyengető sebességét a PLC ( 6 ) által vezérelt frekvenciaváltó szabályozza. Az egyengetett acélszalag innen a szervo motoros adagolóba ( 4 ) kerül de nem közvetlenül. Az adagoló és az egyengető között a szalag lehajlik, puffert képez. Ez azért szükséges, mert az adagoló szakaszosan mozgatja a szalagot, míg az egyengető nem. A szalag magasságát egy ultrahangos távolságmérő ( 3 ) méri, amely analóg jelet továbbít a PLC-be, ami szabályozza az egyengető sebességét, illetve be és kikapcsolja azt. Ha a perforálási folyamatot leállítjuk, vagy üzemzavar miatt leáll, a tekercset nem fejti tovább. Ha viszont az egyengetés áll le, akkor az adagolást illetve a préselési folyamatot állítja meg. Az adagoló végzi a precíziós továbbítást. Az adagoló behúzó hengerét egy AC szervo motor egy 1:27 áttételű holtjátékmentes hajtóművön, és egy tengelykapcsolón keresztül hajtja. A szalag két henger között van, az alsó a hajtott, a felsőt két Ø125 mm-es léghenger szorítja le. Az adagolón helyezkedik el az inkrementális forgás jeladó enkóder ami jel/fordulat felbontású. A jeladó tengelyén egy 200 mm kerületű mérőkerék helyezkedik el, így a felbontás pontossága 0,02 mm. A jeladó a szervo vezérlőbe van csatlakoztatva a zárt hurkú szabályozás miatt. A kivágás indítása a PLC feladata, amelyet a présgép légkuplungjának mágnes szelepével indít. A kivágás nem indulhat, míg a szervo motor forog. (ez a feltétel csak szakaszos üzemben érvényes) A kivágási művelet után a szalagot továbbítani kell. A szervo motor indítása a présgép főtengelyén elhelyezett induktív jeladó hatására történik, amely a PLC egyik bemenetére van kötve. Szintén a főtengelyen helyezkedik el a felső holtpont beállításához használt másik induktív jeladó. Ez a kinyomó szán pontos megállítására szolgál, mivel fontos, hogy a szán midig felső holtponton álljon meg. A perforált szalag a présgép után újra felcsévélésre kerül. A felcsévélő ( 8 ) hajtása nem szabályozott. Az acélszalag magasságát egy karon 15

16 elhelyezett kapcsoló ( 7 ) érzékeli, és kapcsolja a motor be illetve ki. A berendezés vezérlése a vezérlő pult ( 9 ) segítségével történik A perforálás folyamata A perforáló berendezés működésének leglényegesebb része maga a szalag továbbítás. Az excenter présgép paraméterei, illetve a kivágó szerszám geometriája meghatározza az adagoló működését. A továbbiakban láthatjuk az egyes fázisokat, amelyek a folyamat során ismétlődnek mind folyamatos mind szakaszos üzemben. Induláskor a kinyomó szán felső holtponton van, illetve a kivágó szerszám kivágó bélyege is (8.ábra). 8. ábra kinyomó szán felső holtponton Az ábra baloldalán a kivágó szerszám sematikus ábráját játjuk. Felül helyezkedik el a kivágó bélyeg alatta a továbbított acélszalag, és legalul a vágólap. Az ábra jobb oldalán a főorsó helyzetét és forgás irányát látjuk. Látszik, hogy jelenleg a felső holtponton van. A ciklus indításakor a bélyeg lefelé indul. A 9-es ábrán láthatjuk azt a helyzetet, amikor a bélyeg éppen elérte a szalagot. 16

17 9. ábra kivágás kezdete Ekkor már a szalag áll. Ez az a pont, amikorra a szalag továbbítását be kell fejezni. Eddig a pontig a végleges pozíciót el kell érni. A 10-es ábrán a szerszám alsó holtponton jár, ez a ciklus félideje. 10. ábra kivágó bélyeg alsó holtponton Ekkorra a bélyeg kisajtolja a kívánt alakzatot, illetve kitolja a hulladékot a vágólap párhuzamos nyílásából. Ezt követően a bélyeg felfelé indul. A szalag továbbítása még nem indulhat. Meg kell várni, míg a lyukasztott szalagból a bélyeg visszahúzódik. 17

18 A 11-es ábrán a bélyeg éppen elhagyja a szalagot 11. ábra bélyeg elhagyja a szalagot Ekkor indíthatjuk a szalag előtolását. Ezen a ponton elhelyezett induktív jeladó érzékeli a főorsó helyzetét, jelet küld a PLC-be ami elindítja szervomotort. Az induktív jeladó pozícióját a gépkezelő állítja be, mert az egyes kivágó szerszámokhoz és lemezvastagságokhoz különböző pozíciók tartoznak. Az ábrán látható zöld sáv által bejárt terület az ami folyamatos üzemben rendelkezésre áll a szalag továbbítására. Tudjuk, hogy a présgép csapás száma Ncs=100 leütés/perc, egy leütés ciklusideje tcs=0,6 sec, és annak mint egy 2/3-ad része áll rendelkezésre. Tehát a továbbítást kevesebb mint t tov=0,4 sec A 12-es ábrán a motor fordulatszámát láthatjuk az idő függvényében ahol tgy te tl t telj gyorsítási idő egyenletes haladási idő lassítási idő a teljes motor ciklus idő 18

19 A jelzett t telj idő ebben az esetben nem lehet nagyabb mint ttov=0,4 sec. n motor t gy + t e + t l = t telj t t t t telj gy e l t 12. ábra szervo n m =f(t) Gépészeti tervezésnél ezen paraméterek figyelembevételével kell a használni kívánt szervo motort kiválasztani. Az igen kicsi lassítási illetve gyorsítási idők miatt a hajtási rendszernek jelentős tehetetlensége van, amit figyelembe kell venni a motor nyomaték választásánál A perforáló berendezés vezérlő rendszerének felépítése A vezérlő berendezés elektromos kapcsolási rajza az 1-es mellékletben található. A kapcsoló szekrénybe épített főkapcsoló kapcsolja a biztonsági tápellátást, illetve a PLC kapcsoló üzemű tápegységét. A rendszer vezérlő berendezései 24V AC feszültségről működnek, ( kihelyezett nyomógombok, mágneskapcsolók) ennek biztosítását egy 230/24 V-os (TR01) 100VA teljesítményű transzformátor végzi. A sűrített levegővel működő egységeket (légkuplung, léghengerek) mágnes szelepek működtetik, amelyek 230 VAC behúzó tekercscsel rendelkeznek. Ezek ellátását egy 230/230 V-os ( TR02) 100VA teljesítményű transzformátor végzi. A PLC+HMI tápellátásáról egy 230/24VDC gondoskodik.(tr03) A főkapcsoló felkapcsolása után a transzformátorok és a PLC tápegység is feszültség alá kerül. 19

20 Ezzel azonban a rendszer még nincs feszültség alatt. A kapcsoló szekrényen elhelyezett BE illetve KI gomb segítségével lehet az MK01-es mágnes kapcsolót SR flyp-flop üzemben működtetni és berendezést feszültség alá helyezni. Ennek hatására lehetőség van a 7,0 Kw-os aszinkron főmotor bekapcsolására. A frekvencia váltó és a szervo drive is üzemkész. A főmotor indításának vezérlése nem a PLC feladata. A motor kapcsolását előre és hátra az hő kioldóval ellátott MK02 és az MK03-as mágnes kapcsolók végzik. Beállító üzemmódban lehet a motor előre és hátra forgatni de a motor csak addig forog, amíg a gombot nyomva tartjuk. Folyamatos üzemben aztán az előre gomb megnyomásával a motor öntartással beindul. Az ehhez használt segédérintkező a PLC O10-es kimenetével zárható. A perforáló berendezés vezérlését a PLC végzi. Az alkalmazott PLC egybe van építve a HMI egységgel illetve a bővítő I/O modullal Beépített berendezések Ebben a fejezetben részletesen láthatjuk az egyes beépített elemek berendezések paramétereit illetve működését. Az alábbi listán az alkalmazott egyszerű elemek felsorolását láthatjuk Egyszerű beépített elemek TR01 Tracon electric 230/24 100VA transzformátor TR02 Tracon electric 230/ VA transzformátor TR03 SIEMENS LOGO POWER 6EP1331-1SH03 230/24 DC MK01 SCHNEIDER LC1D40 24AC mágneskapcsoló MK02 SCHNEIDER LC1D22 24AC mágneskapcsoló MK03 SCHNEIDER LC1D22 24AC mágneskapcsoló HK01 SCHNEIDER LPD22 hőkioldó MK04 SCHNEIDER LC1D22 24AC mágneskapcsoló R01 FINDER relé 230VAC R02 FINDER relé 230VAC Ezek az elemek bármilyen típusú hasonló paraméterű alkatrésszel kompatibilisek. 20

21 A következőkben a használt bonyolultabb berendezéseket láthatjuk. A vezérlés központi eleme a PLC berendezés. Az alkalmazott típus egy PLC-vel egybeépített HMI egység Alkalmazott PLC+HMI Típusjele illetve paraméterei: Típus: UNITRONICS VISION 280 (V B20B) Belső memória: 1 MB Ciklus idő: 30 µsec Kijelző: 4,7 -os QVGA 320x240 pixel érintő képernyő (resistive analog) Tápellátás: 24 VDC Kommunikáció: RS 232/RS485, CANbus: CANopen Az UNITRONIX PLC-k egybeépített HMI-vel rendelkeznek. Ezek előnye a költséghatékonyság, az egyszerű alkalmazás az egyszerű installáció. Hátránya viszont, hogy vezérlő pultra helyezve nem csupán egy tápkábelre és egy kommunikációs kábelre van szükség, hanem az I/O modulhoz kapcsolódó összes vezetékre. A 13-es ábrán a Vision 280 PLC HMI felületét látjuk. 13. ábra UNITRONICS V280 PLC+HMI 21

22 O9 O8 O7 O6 O5 O4 O3 O2 O1 O0 0V V1 COM COM I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 COM COM I8 I9 I10 I11 I12 I13 I14 I15 PLC vezérelt excenter présgép vezérlése A PLC hátlapjára csatlakoztatott I/O modul : V E2B a 14-as ábra szerint. DIGITAL INPUTS ANALOG I/O pnp/npn OUTPUTS V I V I V I V I +V ov AOUT1 AOUT0 AIN1 AIN0 24VDC UNITRONICS V E2B 24VDC pnp npn 0V V2 O10p O11p O12p O13p O10n O11n O12n O13n RELAY OUTPUTS 24VDC +V 0V föld 14. ábra V E2B I/O modul Paraméterek: Tápellátás: Relé kimenetek: Tranzisztoros kimenetek: Digitális bemenetek: Analóg bemenetek: Analóg kimenetek: 24VDC 10 db (max 5A terh.) 4 db (ebből 2 PWM 50KHz npn üzemben) 16 db (ebből 2 db nagysebességű 10 KHz) 2 db (12 bit 0-20 ma, 4-20 ma, vagy 0-10V) 2 db (12 bit 0-20 ma, 4-20 ma, vagy 0-10V) Fontos, hogy az egyes érzékelők, szenzorok, illetve beavatkozó egységek bekötésénél betartsuk a gyártó utasítását, a zavartalan és biztonságos működés érdekében. A továbbiakban áttekintjük a rendszerben használt elemek bekötéseinek kialakítását. 22

23 A 15-es ábrán az pnp üzemben bekötött digitális bemeneteket láthatjuk. 15. ábra A bemenő digitális jelek származhatnak nyomógomboktól, induktív érzékelőktől, illetve valamelyik önálló egységtől mint a szervo vezérlő. Nyomógombok esetén valamilyen vezérlő funkció bevitelére használjuk a vezérlő terminálról. A présgép működésekor két 24 VDC pnp induktív jeladót használunk a főorsó helyzetének meghatározásához. Továbbá visszajelzésre van szükségünk a szervo vezérlőtől az esetleges hibajelzésekről illetve állapotokról. A 16-ös ábrán a relés digitális kimenetek bekötéseit láthatjuk. 16. ábra 23

24 Mint az ábrán láthatjuk egészen 230VAC feszültség illetve 5A kapcsolására is alkalmas. Ha különböző feszültségű elemeket alkalmazunk a rendszerben ügyelni kell a bekötésnél, mivel a kimenetek O1-O4-ig közös nullpontúak. Szükségünk van még további kimenetekre, ezért felhasználjuk a rendszerben tranzisztoros kimeneteit is. Ebben az esetben pnp kimenetet használunk, amelyek 24VDC reléket kapcsolnak, így jobban terhelhető illetve galvanikusan leválasztott újabb 4 digitális kimenetet kapunk. Bekötését a 17-os ábrán láthatjuk. 17. ábra A perforáló berendezésben a 2-es jelű egység a szabályozott egyengető. A motor fordulatát frekvencia váltó szabályozza. A kívánt frekvencia értéket 0-10 V-os analóg jel segítségével állíthatjuk be, amit a PLC állít elő. A 18-os ábrán az analóg kimenetek huzalozását láthatjuk. 18. ábra 24

25 Fontos, hogy analóg jelek esetén a használt vezeték árnyékolt legyen, és a pajzsot földelni kell. A berendezés ultrahangos távolságmérőt használ a továbbított szalag érintés mentes mérésére. Mivel a jeladó közel van a PLC-hez így analóg jelként 0-10 V-os jelet használhatunk. A 19-as ábrán láthatjuk az analóg bemenetek bekötését. 19. ábra A használt vezetékek, illetve bekötési szabályok megegyeznek az analóg kimeneteivel. A PLC hátoldalára csatlakoztatott I/O modulon kívül lehetőség van további bővítésre, de ebben az esetben a meglévő elegendő Beépített frekvencia váltó Az egyengető hajtását egy 2 KW teljesítményű aszinkron motot végzi amit frekvencia váltóval szabályozunk. A továbbiakban ismertetem a frekvencia véltó típusát, paramétereit. Típus: DELTA VFD 022S21A Táp: 1 fázis 230V Teljesítmény: 2 KW Kimenő fesz: 3x255V Max. frekv: 400Hz 25

26 A berendezés beépítésénél és üzembe helyezésénél be kell tartani a gyártó utasításait. A következő ábrán a gyártó által megadott bekötéseket láthatjuk. 20. ábra DELTA VFD022S21A inverter bekötése Már a tervezés során el kell döntenünk, milyen módon kívánjuk az invertert alkalmazni. Az invertert közvetlenül a PLC vezérli majd ezért csak a következő bemenetekre lesz szükségünk. Az inverter M0 illetve M1-es bemeneteit használhatjuk indításra, illetve irányváltásra. A bármelyiket GND pontra zárva a motor forog előre illetve hátra. A két bemenet egyszerre értelemszerűen nem értelmezhető, ezért a PLC programnak kell kiküszöbölnie az egyidejű használatot. A motor fordulatszámát fokozat nélkül szabályozzuk, ezért ehhez az inverter analóg bemenetét vesszük igénybe. A PLC mint láthattuk rendelkezik analóg 0-10 V-os kimenettel, amit az inverterbe kötünk. 26

27 Az aszinkron motor bekötése az U/T1, V/T2, W/T3, pontokra történik. Mivel az inverter maximum 3x255 V kimenő feszültséggel rendelkezik, ezért a motort kizárólag delta bekötéssel üzemeltetjük. A szalag egyengető működése nem dinamikus, a motornak van ideje gyorsulni illetve lassulni, ezért nem szükséges fék ellenállás alkalmazása. Az inverter rendelkezik programozható kimenettel is, ami lehetőséget biztosít valamilyen visszajelzés eljuttatására későbbi értékelésre. Ilyen lehet például, ha valamilyen üzemzavar, vagy túlterhelés miatt az inverter leáll. Ez fontos lehet a rendszer működése szempontjából. Ebben az esetben ezt nem vesszük igénybe, mivel ez esetleges leállásról másképpen kapunk információt. A szakszerűen beépített és bekötött inverter azonban még üzemképtelen ebben a formában. Szükséges az egyes paraméterek beállítása. A paraméterek beállítására két megoldás lehetséges. A használati utasításnak megfelelően elvégezhető az inverter klaviatúráján keresztül, vagy számítógép segítségével RS- 485-ös soros porton keresztül is. Mivel kevés a beállítandó paraméter, ezért a kézi beállítás is elegendő. Fontosabb paraméterek: Az inverter paramétereit 10 főcsoportban tudjuk állítani. Működtetés szempontjából nekünk az 1-es csoport a fontos. Legelőször szükséges a maximális frekvencia meghatározása. A rendszer gépészetileg úgy van tervezve, hogy a motor alap ( 50 Hz-es ) fordulatszámát megduplázzuk. Tehát a szükséges maximális frekvencia f max = 100Hz. Az értéket az 1-00-as paraméteren állíthatjuk. A Hz-es frekvenciát 0-10V analóg jel hatására éri el. Meg kell határoznunk a maximális kimenő feszültséget is amit a 1-02-es paraméterben tehetünk meg. 27

28 Lehetőségünk van 3x255 V beállítására is, de a 3x230 V is elegendő. A maximális frekvencia érték mellett a minimális frekvencia értéket is be kell állítanunk. Az értéket az 1-05-ös paraméteren állíthatjuk be. Ez azért fontos, mert meg kell határoznunk azt a fordulatszámot amin a motor még károsodás nélkül működhet. Ilyenkor a motor teljesítménye töredéke a névlegesnek, és az alacsony fordulatszám miatt a hűtés sem elegendő. A minimális fordulatszámhoz minimális feszültséget is kell rendelnünk, amit az 1-06-os paraméter segítségével tehetünk meg. A gyárilag beállított 12 V elegendő a zavartalan működéshez. Ha úgy tapasztaljuk, hogy a motor induláskor nem rendelkezik megfelelő nyomatékkal, lehet a feszültséget magasabbra állítani, de túl nagy feszültség esetén a motor túlterhelődhet. A frekvencia váltóba beprogramozhatunk gyorsítási illetve lassítási időket is. Ez azért fontos, mert lehetőségünk van sima indításokra illetve megállításokra. A paramétereket az 1-09-től az 1-12-ig terjedően állíthatjuk. Ebben az esetben 2 sec megfelelő késleltetés. 28

29 Mivel a kívánt fordulatszámot a motor adott idő alatt éri lineárisan éri el, meg kell adnunk középponti frekvenciát illetve hozzá tartozó feszültséget. A következő ábrán láthatjuk az egyes pontok elhelyezkedését az egyenesen. 21. ábra Az értékeket a az 1-03-as illetve 1-04-es paramétereknél állíthatjuk. Az 1-es főcsoportban beállítottuk a működéshez szükséges paramétereket. Szükséges még azonban meghatározni miként kívánjuk az invertert vezérelni. Ehhez további két paramétert kell beállítanunk. A 2-00-es táblán meghatározhatjuk a frekvencia parancs kiadásának forrását. A következő táblázatban láthatjuk az egyes lehetőségeket. Állíthatjuk közvetlenül az inverter klaviatúrájáról, viszont akkor nem tudnánk folyamatosan szabályozni. Mivel már korábban eldöntöttük, hogy 0-10 v-os analóg jellel tesszük, ezért a d 1-e s beállítást kell használnunk. 29

30 22. ábra Szükséges még a működési parancs kiadásának forrását is meghatározni. 23. ábra Láthatjuk, hogy itt is több lehetőségből választhatunk. Mivel automatikusan akarjuk a rendszert működtetni a d 1-es beállításra van szükségünk. 30

31 Ezzel a frekvencia váltónk készen áll a működésre. Következő fontos berendezés a szervo hajtás Alkalmazott szervo hajtás Az acélszalag pontos továbbítását AC szervo motor végzi. A szervo motorok nagy előnye, hogy rendkívül jól szabályozhatóak, illetve pontos pozicionálásra is alkalmasak. A hajtás két fontos összetevőből áll. Szervo motor, illetve a szervo meghajtó. Motor típusa: DELTA ECMA E1130ES Teljesítmény: P=1,0 KW Maximális fordulat: /perc A motor rendelkezik egy belső inkrementális jeladóval, a felbontása jel/fordulat. Vezérlési szempontból a szervo vezérlő a fontosabb. Típus: ASDA A2 1021U Beépítésnél be kell tartani a gyártó utasításait a zavartalan és biztonságos működés érdekében. A 22-es ábrán a szervo vezérlőt látjuk. Csatlakozások: CN1 I/O interfész PLC vezérléshez CN2 Enkoder interfész (Motor) CN3 Soros kommunikációs interfész RS232, RS485 CN4 USB csatlakozó CN5 Zárt-hurok kontroll interfész CN6 Nagy sebességű kommunikációs port CANopen CN7 Külső digitális bemenet port Az előlapon megtalálható továbbá az öt számjegyű digitális ki jelző, és klaviatúra. 24. ábra 31

32 Csatlakozások részletesebb ismertetése CN1-es csatlakozó az I/O interfész. A szervo vezérlő rendelkezik 8 db be, illetve kimenettel. Ezek szabadon programozhatóak a felhasználó igényének megfelelően. Az interfészen keresztül kapcsolódunk a PLC-hez, és így valósíthatjuk meg a vezérlést. Bemeneti oldalon két csatornára van szükségünk. Ezek a szervo készenlét ki illetve bekapcsolása, illetve a lehívott pálya indítása. Kimeneti oldalon szintén elegendő két csatorna. Ezek a motor sebesség nulla, mely akkor aktív, ha a motor fordulat nulla, illetve hibajelzés. Ez akkor aktív, ha valamilyen hibát észlel a rendszer. CN2-es csatlakozón keresztül csatlakoztatjuk a motor belső enkóderét. Ennek segítségével képes a motor a szabályozásra. Erre minden szervo hajtásnak szüksége van. CN3 csatlakozó a soros kommunikációs csatlakozó. A vezérlő alkalmas RS232 illetve RS485 kommunikációra. Ezt használhatjuk PLC vezérlés esetén, de ebben a felhasználásban most nem. CN4-es az USB port. Ezen keresztül kommunikál a saját szoftverével, amelyet majd a paraméterezéseknél tárgyalunk. CN5-ös a zárt hurkú vezérlés interfész. A perforáló berendezés sajátossága, hogy a továbbított szalag megcsúszik a hajtott görgők között. Ekkor annak ellenére, hogy a motor lefutotta a kívánt pályát, a szalag nem éri el a megfelelő pozíció. Ilyenkor a szalag útját külön mérjük. Erre a célra inkrementális forgó jeladót használunk. A jeladó kimenete a CN5-ös bemenetre csatlakozik. A szervo vezérlő a programozott pálya végrehajtása során ezzel a jeladóval dolgozik. Tehát, míg az acélszalag nem éri el a kívánt pozíciót a programozott pálya nem teljesül. CH6-os a nagysebességű kommunikációs port CANopen-re. Lehetőség van bonyolultabb berendezések építésére és vezérlésére. CN7-es csatlakozó a külső digitális bemenet. Ez a vezérlő típus alkalmas 64 előre beprogramozott mozgáspálya tárolására. A 6 bemeneten 6 biten tudjuk az egyes pályákat lehívni. A perforáló berendezésünk ezeket használja. Későbbiekben ezekre részletesen kitérek. 32

33 Mielőtt a szervo hajtást használni kívánjuk néhány fontos paramétert be kell állítani. Ezeket kétféleképpen tehetjük meg. Lehetőség van az egyes paraméterek beállítására manuálisan a vezérlő klaviatúráján keresztül ami lassú és nehézkes, vagy használhatjuk a gyártó által fejlesztett szoftvert is. Ez a megoldás sokkal kifinomultabb és hatékonyabb. A szoftvert a gyártó térítésmentesen biztosítja felhasználói részére. Fontosabb paraméterek A paraméterezéshez használt szoftver típus: ASDA Soft V A külső számítógépet USB kábellel csatlakoztatjuk a CN4 porthot. A program futtatása után kiválasztjuk a vezérlő típusát. A szoftver képes felismerni az alkalmazott egységet, ha az AUTO DETECT funkciót választjuk. Kiválasztjuk a paraméter szerkesztő panelt, ahol az egyes paraméterek állíthatóak. A 25-ös ábrán láthatjuk a paraméter szerkesztő tábláját. 25. ábra paraméter tábla A következőkben néhány fontosabb paraméter beállításokat tárgyalunk, amelyek elengedhetetlenek a rendszerünk működéséhez. 33

34 A legelső lépés, hogy kiválasszuk miképpen szeretnénk a vezérlőt használni illetve vezérelni. Mivel a szervo hajtást pontos pozicionálásra szeretnénk használni, ezért két lehetőség közül választhatunk. Az egyik, a PT mód, amikor egy külső PWM által generált nagyfrekvenciás impulzus jel hatására a motor minden egyes bejövő impulzusra adott elfordulást végez. Erre a feladatra a PLC alkalmas, mert rendelkezik 50KHz-es PWMmel, de ilyenkor a gyorsításokat illetve lassításokat szoftveresen kell beállítani. Mivel a perforált szalagot percenként 100-szor kell továbbítani ehhez a PLC lassú. A másik megoldás az, ha előre programozott pályával dolgozunk, tehát a PR módot kell alkalmaznunk. A következő 26-os ábrán láthatjuk ahogyan kiválaszthatjuk a PR funkciót illetve a motor forgási irányát. 26. ábra PR mód beállítás Az előző fejezetben már említettük, hogy az acélszalag megcsúszhat a továbbító görgők között, ezért a szalag útját külön mérni kell, és a mért értéket a szervo vezérlőbe kell továbbítani. Ezzel teljes zárt hurkú vezérlést valósíthatunk meg, tehát a motot nem a saját jeladóját követi, hanem a külsőét. Ezt is be kell állítanunk a vezérlőben. 34

35 A P1-74- es paraméter ablakban engedélyezzük a teljes zárt hurkú vezérlést, és kijelöljük külső jeladó használatát. Ezen paraméterek beállítása után rátérhetünk az egyes perforált termékekhez tartozó mozgás pályák meghatározásához. Ki kell választanunk a PR mód párbeszéd ablakot, amit a 27-es ábrán láthatunk. 27. ábra PR mód panel Az ábra bal oldalán láthatjuk a programozható mozgás pályák sorszámait, az aktuális sötétítve van. A párbeszéd panelon mindenképpen be kell állítani a következőket, mielőtt a konkrét úthosszt megadjuk. Fontos beállítani, hogy abszolút, vagy inkrementális üzemben használjuk. Mivel az egyes mozgások a mi esetünkben nem épülnek egymásra ezért inkrementálisra állítjuk. A sebesség idő beállításban meghatározhatjuk a gyorsítási, lassítási időket a maximális fordulatszámot, illetve a késleltetést. 35

36 Az utolsó ablakban megadhatjuk a pontos hosszát a mozgásnak. Ebben az esetben a 30- as pozíciót szerkesztjük. Láthatjuk, hogy a pontos úthossz ablakban 5000 van beírva. Az adagoló a szalagot 50 mm-rel tolja ciklusonként. Természetesen ahhoz, hogy a beírt 5000-es szám 50 mm-t jelentsen néhány paraméter még be kell állítanunk. Lehetőségünk van úgynevezett elektronikus sebességváltó paraméterezésére. A 28-as ábrán ennek elvi megvalósítását látjuk. 28. ábra Az N értékét a P1-44 az M értékét a P1-45 ös paraméterek segítségével állíthatjuk. A beállítás után a továbbítandó hossz 100 szorosát kell beírnunk, így 0,01 mm-es pontosságot határozhatunk meg. Vannak olyan paraméterek is, amelyeket a telepített szervo hajtás gyakorlati tesztjei során kell változtatnunk. A hajtás mechanikai jellemzői miatt a berendezés működése eltérhet a remélttől. A mechanikai rendszereknek tehetetlenségük van. Lehetőségünk van a PID szabályzó paramétereinek változtatására. Két paraméter véltoztatására van közvetlen lehetőség. Az egyik a P2-00 (KPP) a másik a P2-02 (PFG) a 29-es ábrán láthatjuk, hogyan befolyásolják a mozgás vezérlőt. 29. ábra 36

37 Mint láthattuk a szervo vezérlő tárgyalásának elején lehetőségünk van 8 digitális kimenet illetve 8+8 digitális bemenet programozására. Meghatározhatjuk, hogy melyekre van szükségünk, illetve melyek legyenek azok. A 30-as ábrán láthatjuk a digitális portok beállításait. 30. ábra I/O panel Ezen beállítások után a szervo hajtás készen áll a működésre. 37

38 Inkrementális jeladó A beépített típus : HOHNER Ez egy csőtengelyes 10000/fordulat felbontású inkrementális jeladó. A jeladó a 31- es ábrán látható. Az egység 5VDC tápról működik, amit a szervo vezérlő biztosít. felfogatása egyszerű, nem igényel különösebb előkészítést. Rendelhető csatlakozóval, vagy beépített kb. 1 m-es kábellel. Viszonylag jól ellenáll a káros rezgéseknek, továbbá IP65-ös védettsége van. 31. ábra Ultrahangos távolság érzékelő A beépített típus : PIL-P47-F4V-2D. Érzékelt távolság mm-ig terjed mint azt a 32-es ábra mutatja. Az eszköz alkalmas minden olyan tárgy távolságát mérni amiről az ultrahang jól visszaverődik. Az ábrán látható (sötétebb terület), hogy leginkább egy 100 mm-es sávban használható pontosan. 32. ábra A távolság mérő 24VDC tápegységről működik, és 0-10VDC kimenő analóg jelet biztosít. A 33-as ábra a jel nagyságát mutatja a távolság függvényében. 33. ábra 38

39 5. PLC fejlesztő szoftver 5.1. PLC+HMI programozó felület Az UNITRONICS VISION 280 (V B20B) PLC programozását a gyártó által fejlesztett, VisiLogic szoftverrel tehetjük meg. Néhány szó a szoftverről. A szoftvert egy eszköz, amellyel vezérlő programokat készíthetünk Vision vezérlőkre. A programokat létra diagram segítségével készíthetünk el. A HMI alkalmazás beállítja az operációs panel funkcióját. Használhatjuk a HMI szerkesztőt elkészíteni a kijelzőt, amit majd képernyőn látni akarunk. A kijelzők jelzik a teendőket. Kérhetnek jelszót, adatokat utasításokat közölhetnek, veszélyre vészhelyzetre figyelmeztethetnek, illetve adatokat kérhetnek be. A képernyő alkalmas szöveg, illetve kép megjelenítésére egyaránt. Mind a szöveg mind a kép lehet változó is. A program szerkesztő: Három féle szerkesztő áll rendelkezésre. Létra szerkesztő HMI kijelző szerkesztő Változó szerkesztő Minden szerkesztő más-más ablakokon keresztül szerkeszthető. A gombok segítségével válthatunk az egyes ablakok között. A project explorer fa lehetővé teszi, hogy könnyen navigáljunk az egyes program elemek között. A 34-es ábrán a megjelenített projekt fa látható. 34. ábra 39

40 A navigátor segítségével választhatunk a létra programozás, a HMI készítés és a változók létrahozása között Létra diagram készítés A létra diagram szerkesztővel könnyen és gyorsan készíthetünk vezérlő progarmokat. A létra diagramok tartalmaznak kapcsolatokat, tekercseket, és különböző funkció blokkokat. A létradiagramban kapcsolatok képviselik a bemeneti feltételeket. Ezek vezetik az áramot a baloldali síntől a jobboldali felé. Ezért a net első elemének mindig csatlakoznia kell a baloldali sínhez, különben az elem és a vele összekötött további elemek nem vesznek részt a vezérlésben, a program figyelmen kívül hagyja. A tekercsek képviselik a kimeneti utasításokat. A 35-ös ábrán a létradiagram programozói felületét láthatjuk. 35. ábra 40

41 A kiválasztott elemre rákattintva kiválasztjuk, majd a diagramba mozgatjuk. Miután elengedtük, az elem a helyére kerül. Az egyes elemeket úgy helyezzük el, hogy azok kapcsolódjanak egymással. Ha nem férnek el egy sorban, vagy egyéb kapcsolatot kívánunk kialakítani, vonallal összeköthetjük. Nyugtázás után a vezetékek csatlakozásánál pont jelenik meg hasonlóan mint az áramköri terveknél. A legtöbb elhelyezett elem esetén szükséges további adat megadása. Ehhez külön párbeszéd ablak nyílik (36-os ábra). 36. ábra A VisiLogic szoftver sok hasonlóságot mutat a hasonló gyártók termékeivel. A felhasználónak munkája során lehetősége van több európai nyelvből választania, mint például a magyar. Ez mindenképpen előnyös a többi gyártóval szemben. Az UNITRONICS vezérlőknek, és VisiLogic szoftvernek viszont a legnagyobb előnye, hogy a egy felületen történik a létradiagram, és a HMI felület készítése HMI felület készítés A HMI kijelző szerkesztőt használhatjuk a megjeleníteni kívánt képergyő létrehozásához. A létrehozott kijelző felület megjelenik a PLC képernyőjén miután letöltjük a programot. a projekt explorer fán láthatjuk az egyes elkészített HMI felületeket, 41

42 ahol kiválaszthatjuk a szerkeszteni kívánt HMI-t. A HMI szerkesztő felületét a 37-es ábrán láthatjuk. 37. ábra A szerkesztett HMI felület bal oldalán láthatjuk a megjeleníthető változókat és tulajdonságaikat. Lehetőségünk van egyszerű szöveg megadására is, de grafikus változókat is definiálhatunk. Szabadon változtathatjuk az elhelyezett alakzatok, szövegrészek helyzetét. A Vision sorozatú PLC-k érintő képernyő funkcióval rendelkeznek. Szabadon rendelhető a kijelölt terülthez bármilyen kontakt. 42

43 6. PLC vezérlő program 6.1. Berendezés vezérlésének működtetése A főkapcsoló elfordítása után a transzformátorok, illetve a PLC feszültség alá kerül. A BE gomb megnyomásával helyezhetjük az egész rendszert feszültség alá mint az invertert, és a szervo vezérlőt. Bekapcsolás után a HMI felület kéri a program számát. Ezt a klaviatúráról begépelhetjük, vagy ha a kívánt értéken áll elég ENTER gombbal nyugtázni. A program táblázatból beolvassa a perforálás paramétereit. ( perforálási sebesség, jelölés stb). Ekkor két funkció közül választhatunk: beállító vagy folyamatos üzem. Beállító üzemet F1 gombbal vagy a burkolat nyitásával választhatunk. Utóbbi biztonsági okok miatt van. Az egyengetőt ilyenkor a jobb illetve bal nyíl segítségével mozgathatjuk. A présgép főmotorját előre illetve hátra is mozgathatjuk, de a motor csak lenyomott gomb hatására forog. Az előre forgás reteszelését a PLC egyik kimenete kapcsolja ki illetve be. A START gomb lenyomásával a légkuplung működtethető, amellyel a kinyomó szánt mozgatjuk. Ez a funkció szalag befűzésnél használható. A befűzött szalagot aztán folyamatos üzemben perforáljuk. Még beállító üzemben állíthatjuk a berendezést szakaszosan vagy teljesen folyamatos üzembe. A kettő között az a különbség, hogy míg szakaszosban minden leütés után a kinyomó szán megáll, tehát a légkuplung kikapcsol, addig folyamatosban nem. Ez a funkció az F3 funkció gombbal kapcsolható, illetve az adat táblában is meghatározhatjuk. Miután a szalagot befűztük beindítjuk a főmotort. Az előre gomb megnyomásával a motor beindul a relé öntartásáról a PLC gondoskodik. A perforálás folyamata a START gomb lenyomásával és 2 másodperces nyomva tartásával indul. A késleltetésre biztonsági okokból van szükség. A folyamat elindul. Szakaszos üzemben a kinyomó szán lefelé indul. az alsó holtpont után, miután a bélyeg elhagyja a szalagot ( 11.-es ábra) az induktív jeladó impulzusára a szervo vezérlő végrehajtja az előtolást. Aztán a felső holtpont induktív jeladója jelet küld a PLC-be, ami nyitja a légkuplungot, és leállítja a folyamatot. ekkor még a szervo motor foroghat. Míg a motor forog, nem folytatódhat a lyukasztás. 43

44 A szervo vezérlő egyik programozott kimenete akkor ad 1 jelet, ha a motor sebessé nulla. Ezt a jelet a PLC-be vezetjük, és ha a sebesség nulla folytatódhat a perforálás. Folyamatos üzemben a kinyomó szán nem áll meg, tehát sokkal gyorsabb a perforálás. Ez csak akkor válaszható, ha az előtolás nem több mint 100 mm. Ekkor az alsó holtpont elhagyása után (11.-es ábra) a szervo motor elindul, de meg kell állnia mielőtt a bélyeg újra el nem éri a szalagot (9.-es ábra). A szalag egyengetését végző egyengető vezérlését a ultrahangos távmérő szabályozza mindkét üzemmódban. A perforálási folyamat a STOP gomb megnyomásával állítható le PLC program készítése A PLC program egy főprogramból illetve három szubrutinból áll. Induláskor a főprogram fut, és ezekből hívjuk, az egyes szubrutinokat. A főprogram és a szubrutinok a 6.1.-es fejezetben tárgyaltak szerint épül fel. A berendezés működésének szerkezete indokolja ezt a konstrukciót. Az egymástól elkülönített szubrutinokkal könnyebben lehet az egyes működési funkciókat programozni. Átláthatóbb, könnyebben szerkeszthető a rendszer Hardver konfiguráció Mielőtt elkezdjük a PLC program szerkesztését konfigurálnunk kell a hardvert. Ez minden PLC típusnál az első lépés. Az előzőleg megtervezett rendszer esetén tudjuk, hogy milyen érzékelőket illetve beavatkozókat használunk berendezésünk működése során. A PLC programot csak akkor tudjuk elkészíteni, ha ezeket előre meghatározzuk. A VisiLogic program elindítása után beállíthatjuk, illetve megcímezhetjük azokat. Először kiválasztjuk a PLC típust, majd a hozzá tartozó bővítő egységet. A 38-as ábrán láthatjuk a kiválasztott V280 típusó PLC+HMI vezérlőt, illetve a hozzá választott V E2B típusú bővítő egységet. A fejezetben tárgyaltuk, hogyan épül fel a vezérlő, milyen bemeneteket illetve kimeneteket képes kezelni. Ennek megfelelően állíthatjuk be illetve címkézhetjük fel azokat. 44