Programozott vezérlések (NGB_AU026) SMC IPC-202A folyadékcsomagoló egység programozása Bajzek Patrik A59SUA Illés József Y6NXZA Kardos Péter EWR0PS Kelemen János G781BE Kovács Benedek E002J6
A projekt ismertetése: A projekt célja az SMC IPC-202A folyadékcsomagoló berendezés elvi felépítésének bemutatása és a berendezés vezérlésére szolgáló Simatic S7-300 típusú PLC programozása. A PLC rövid bemutatása: A programozható logikai vezérlőket (röviden PLC) napjainkban az ipar számos területén használják ipari folyamatok automatizálására. PLC-ket alkalmaznak az autóiparban, a vasúti közlekedésben és még számos más helyen. A mérnökök előszeretettel dolgoznak velük, hiszen programozásuk a szakértők számára egyszerű és a program könnyen megváltoztatható, ha esetleg egy új folyamat kerül beépítésre, illetve az esetleges hibák is gyorsan megszüntethetők. Az SMC IPC-202A folyadékcsomagoló berendezés egy Simatic S7-300 típusú PLC-vel van felszerelve, melynek részei: 1. Üzemállapot-jelző ledek 2. SD kártya slot 3. I/O portok 4. Tápcsatlakozó 5. MPI csatlakozó 6. MPI csatlakozó 7. RUN/STOP/MRES választókapcsoló Az iparban nagyon fontos a PLC és a számítógép illetve PLC-k egymás közötti kommunikációja, hiszen egy munkafolyamatot akár több PLC is végezhet, mely esetben elengedhetetlen hogy a PLC-k össze legyenek kapcsolva egymással. Ebben az esetben a kapcsolat a PROFINET segítségével valósul meg. A LAD programok PLC-re való feltöltéséhez az MPI (Multi-Point Interface) csatlakozó használható. A PLC egy MPI-USB adapteren át a PC-hez csatlakozik.
A pneumatikus aktuátor: Az egész folyamat tényleges fizikai elmozdulásait monostabil pneumatikus aktuátorok végzik, ezért elengedhetetlen működésüknek rövid ismertetése. A pneumatikus energiát munkahengerek, pneumatikus aktuátorok alakítják egyenes vonalú mozgássá. A munkahengerek a nyomás által kifejtett erőt alakítják elmozdulássá. A munkahenger belsejébe áramló levegő nyomása a dugattyú felületére nyomást gyakorol, és az ebből származó erő mozgásba hozza az aktuátort. A monostabilitás azt jelenti, hogy az aktuátort elegendő csak az egyik oldaláról vezérelni. Amikor az egyik felére nyomást helyezünk, akkor elmozdul a munkahenger. Ha megszüntetjük ezt a túlnyomást, akkor egy rugó visszahúzza az eredeti pozíciójába, ezáltal a berendezés programozása lényegesen leegyszerűsödik. Az aktuátorokhoz szükséges nyomást egy kompresszor biztosítja, melynek értéke 5-6 bar környékén megfelelően nagy. Érdemes megemlíteni, hogy a berendezés vizsgálata közben volt olyan eset, amikor a nyomás lecsökkent és ezért bizonyos munkafolyamatokat nem tudott elvégezni a szerkezet. Az egyes munkaállomások bemutatása: 1. Állomás: Fiolaadagoló Ez a berendezés a gravitációs adagoló elvén működik. A dobozok egymáson helyezkednek el egy oszlopban, tehát ha a legalsó doboz a forgóasztalra esik, a többi doboz a gravitációnak köszönhetően lejjebb csúszik.
A legalsó doboz asztalra helyezése két pneumatikus munkahenger segítségével valósul meg. Az egyik hengerre csatolt kar a legalsó, a második a fölötte levő dobozt hivatott rögzíteni. A hengerek mindig ellentétes állásúak, vagyis amikor a felső kar rögzíti a dobozt, az alsó elenged. Így mindig pontosan egy doboz csúszik a forgóasztalra. 2. Állomás: Forgóasztal Az asztalt egy pneumatikus lineáris aktuátor mozgatja. Megfogja az asztalt, kinyílik, majd elengedi, és visszamegy az alapállásába. Így lesz a lineáris mozgásból forgómozgás. Az előbb leírt folyamat kivitelezéséhez még szükséges két rögzítő is. Az egyik a lineáris aktuátor végén helyezkedik el, ezzel fogja meg a lineáris aktuátor a forgóasztalt. A másik rögzítő álló pozícióban rögzíti az asztalt, amíg a lineáris aktuátor visszaáll az alaphelyzetbe. Mindkét rögzítőt egy-egy pneumatikus henger által mozgatott rögzítőcsap alkot.
3. Állomás: Folyadéktöltő Ez a munkaállomás tölti fel folyadékkal a fiolákat,de csak abban az esetben, ha a töltő mellett elhelyezett fotoelektronos érzékelő a fiola jelenlétét érzékeli. Az érzékelővel kiküszöbölhetjük azt a hibát, hogy a folyadék ráfolyik a berendezésre és ezáltal roncsolja az alkatrészeket. Fotoelektromos érzékelő 4. Állomás: Kupakadagoló A kupakadagoló a fiolaadagolóhoz hasonló elven működik. A tetők egymáson egy oszlopban helyezkednek el, és a két megfogót ellentétesen kell vezérelni, hogy egyszerre csak egy kupakot tegyen rá az alatta levő fiolára. Amikor az alsó kar elenged akkor a felső zár és ugyanez igaz fordítva is. A tetőket az adagoló csőbe manuálisan kell belehelyezni. Hátránya ennek a munkaállomásnak, hogy nincs mellette érzékelő, tehát abban az esetben is dob le egy kupakot, ha nincs alatta fiola (kezdeti állapot), ezért erről a működtető személynek kell gondoskodnia.
5. Állomás: Kupakprés Ez a legegyszerűbb elven működő munkaállomás. Miután a tető rajta van a fiolán a kupakprés egy függőleges monostabil munkahengerrel rászorítja a tetőt a fiolára, ezáltal hermetikusan lezárja azt. 6. Állomás Robotkar: A munkaciklus legvégső állomásában a robotkar megfogja a kész fiolákat, majd egy következő helyre pakolja őket. A robotkar egy lineáris, egy forgó, és egy megfogó pneumatikus aktuátorból áll. A lineáris aktuátor függőleges mozgással felemeli a kész terméket, a forgó aktuátor 180 0 -ban elfordul, ezáltal kiemeli a kész fiolát a munkaterületről. Az egész folyamat közben a megfogó végig tartja a fiolát és miután a forgó aktuátor kifordult utána engedi csak el.
A rendszer logikai felépítése: Az SMC IPC-202A folyadékcsomagoló rendszert az alábbi modellel tudjuk szemléltetni. Fiola adagoló Folyadék adagoló Robotkar Folyadék adagoló Folyadék adagoló Elméletileg a folyamatot egyszerűbb elképzelni, ha úgy tekintjük, hogy minden egyes munkaállomás munkafázisa külön-külön, tehát egymást követő sorrendben zajlik le, azonban a valóságban a gyorsabb és hatékonyabb működés érdekében a munkaállomások egymással egy időben tehát párhuzamosan működnek. Ennek hátránya az, hogy már a gép bekapcsolása után a fiolaadagolóval egy időben a kupakadagoló és a kupakprés is működésbe lép. Ez egyrészt felesleges, másrészt a ledobott kupak útban lesz a következő fiolának. Ezt kétféleképpen tudjuk megoldani. Első megoldásnak az kínálkozik, hogy a folyamat kezdetén manuálisan fiolákat helyezünk el az egyes munkaállomásoknál. Ez a gyakorlatban nem mindig kivitelezhető megoldás. A jobbik megoldás, hogy a folyadéktöltő berendezésnél lévő szenzor egy memóriacímen elraktározza a fiola jelenlétének tényét a többi munkaállomás számára. A többi munkaállomás erről a memóriacímről kérdezi le a fiola jelenlétét és csak abban az esetben jönnek működésbe, ha található fiola a megfelelő helyen. A forgóasztal akkor lép működésbe, az összes többi munkaállomás a feladatuk befejeztével egy-egy memóriacímet magasba állít és ha az összes cím magasan van, akkor a forgóasztal fordul egyet és új ciklus kezdődik.
Az egyes munkaállomások működéséhez írt programok.