Aktuální vydání

celé číslo

12

2022

Automatizace výrobních, montážních a balicích strojů a linek

Elektrické, pneumatické a hydraulické pohony

celé číslo

Trojčinný lis

Článek pojednává o automatizovaném systému řízení trojčinného lisu realizovaném inženýrskou firmou Compas automatizace. Úlohou této firmy bylo vyřešit variantní způsob řízení lisu s vnějším přidržovacím beranem, vnitřním tažným beranem a spodním vyhazovačem, popř. přidržovačem umožňující realizovat různé průběhy lisovacího cyklu požadované pro konkrétní výlisek. Za tím účelem byl mj. vytvořen přehledný, uživatelem snadno osvojitelný a ovladatelný systém správy receptur zahrnující veškeré možné varianty použití lisu.
 
Firma Compas automatizace, spol. s r. o. (dále jen Compas) má s realizací systémů pro řízení hydraulických lisů dlouholeté zkušenosti. Nestandardní úlohy tohoto typu jsou vždy výzvou pro celý tým realizující zakázku, od vedoucího projektu, přes projektanta a programátora, až po montážní skupinu. K nezbytným předpokladům úspěšné realizace takového projektu patří dobré vztahy mezi spolupracujícími dodavatelskými firmami a v neposlední řadě i s konečným zákazníkem. Přitom je třeba klást důraz na dobré vztahy mezi zúčastněnými firmami skutečně na všech úrovních. Nejen tedy na úrovni obchodní a projektové, ale i na úrovni pracovníků, kteří stroj montují a oživují. Právě zde se totiž setkávají pracovníci jednotlivých odborností, jejichž odborné kvality a schopnost pružné spolupráce významně ovlivňují celkovou produktivitu práce realizačního týmu a kvalitu výsledného díla. Dobrá komunikace se zákazníkem zase zaručuje kvalitní podklady pro vlastní práci na systému řízení. Lze říci, že v popisovaném případě se podařilo naplnit všechny uvedené předpoklady.
 

Trojčinný lis PO160/100

Na obr. 1 je schematicky znázorněn řízený lis PO160/100 se svým vnějším přidržovacím beranem, vnitřní tažným beranem a spodním vyhazovačem. Dvojice horních beranů a možnost navzájem je spojit dává vzniknout mnoha variantám lisovacích cyklů. Při klasické lisovací operaci je materiál přidržován ve formě přidržovacím beranem buď konstantní silou, nebo silou proměnou v závislosti na poloze tažného beranu a tabelárně definovanou až ve 30 bodech jeho dráhy. Tažný beran tvaruje přidržovaný materiál ve výlisek podle formy buď konstantní silou, nebo silou proměnlivou v závislosti na své poloze. Spodní vyhazovač lze použít jedním ze tří způsobů: jako vyhazovač, jako přidržovač, nebo je bez funkce. Vyhazovač opět působí buď konstantní silou, nebo silou proměnnou podle své polohy, opět s možností definovat sílu až ve 30 bodech jeho dráhy. Při spojení obou beranů se lis používá klasicky jako lis s jedním beranem, ovšem s možností dosáhnout větších lisovacích sil, protože síly obou beranů se sečítají. Specifickou funkcí požadovanou zákazníkem je dvojitý tah, kdy přidržovací beran v první fázi přidrží materiál na pevném spodním přidržovači stanovenou silou a po vytvarování (vytažení) materiálu tažným beranem provede vnější přidržovací beran druhý tah proti spodnímu přidržovači. Všechny uvedené varianty postupu lisování jsou obsaženy v systému receptur spolu s dalšími volbami konstantních či proměnných pracovních sil, způsobem otvírání lisovacího nástroje po ukončení vlastního lisování apod.
 
Pokud jde o řídicí systém, bylo nutné vyřešit i způsob řízení hydraulického agregátu obsahujícího jedno filtrační, jedno ovládací a dvě hlavní čerpadla (obr. 2). Při řízení lze současně pohybovat jen dvěma ze tří ovládaných prvků, kterými jsou tažný beran, přidržovací beran a vyhazovač. Systém také umožňuje použít obě čerpadla společně pro jeden prvek. V takovém případě lze při lisování dosáhnout větší pracovní rychlosti. Tato varianta má významný vliv na řídicí algoritmus, protože zatímco standardně se pohybují oba berany (tedy probíhají dvě funkce) současně, při společném použití čerpadel musí funkce (pohyby) probíhat postupně a nemohou se překrývat.
 

Řídicí systém lisu

K řízení trojčinného lisu firma Compas použila programovatelný automat (PLC) Simatic S7-300 CPU 315-2 PN/DP a průmyslové panelové PC s vizualizačním softwarem Simatic WinCC, produkty společnosti Siemens. Procesorová jednotka CPU 315 s rozhraním pro síť Ethernet byla vybrána vzhledem k plánovanému použití dálkové správy automatu, která by současně umožnila spravovat i panelové PC. Interní pravidla nadnárodního koncernu vlastnícího firmu zákazníka bohužel v okamžiku oživování lisu nepovolovala použít připojení, byť jen dočasné, k sítím typu WAN. Správu zařízení na dálku tedy firma Compas realizovala alespoň po telefonní lince při použití adaptéru TS. Význam správy na dálku, umožňující okamžitě poskytnout potřebnou technickou podporu, je v současné době všeobecně uznáván a takový způsob správy je standardní součástí nabídky řídicích systémů. Zákazníci tento operativní způsob správy systémů také často využívají. Základní struktura realizovaného řídicího systému je ukázána na obr. 3.
 
Programovatelný automat řady S7-300 je pro úlohu daného typu zcela dostačující. Jednotka CPU 315 poskytuje potřebný výkon, díky kterému je doba cyklu programu dostatečně krátká při zachování odpovídající rezervy pro případné další rozšíření úlohy (např. zařazení lisu do linky, přidání řídicího systému zakládacího robota apod.). Prostřednictvím panelového PC s vizualizačním softwarem WinCC lze přehledně zobrazit a parametrizovat veškeré početné funkce, které lis nabízí.
 

Vizualizace

Panelové PC vestavěné do otočného ovládacího pultu přímo na lisu dává vyniknout všem přednostem výkonného vizualizačního systému WinCC. Je použito osvědčené tradiční rozdělení operátorských obrazovek do dvou základních skupin. V jedné jsou sdružena zobrazení stavů a parametrů stroje sledovaných či nastavovaných při oživování a údržbě zařízení. Druhou skupinu tvoří zobrazení receptur obsahující pouze technologické parametry potřebné k nastavení požadované pracovní funkce se všemi volbami. Takové uspořádání operátorského rozhraní si v krátké době osvojí a oblíbí nejen samotní operátoři, ale i technologové a údržbáři. Logické členění zobrazení se snahou o jednoduchou strukturu, možnost rychle podle potřeby přecházet ze zobrazení na zobrazení a zejména samotné řazení parametrů podporuje efektivitu práce stroje. Na obr. 1, obr. 2 a obr. 4 jsou kopie skutečných zobrazení z obrazovky panelového PC.
 
Na hlavním zobrazení (obr. 1) nechybějí zadávací pole pro ruční volbu hodnot vybraných parametrů (rychlosti, síly atd.) tak, aby byly dostupné hned a všechny současně, protože vlastní montáž lisovacího nástroje na trojčinný lis je poměrně složitá operace.
 
Schéma hydraulické soustavy lisu na obr. 2 není jenom efektním zobrazením, ale má velký význam především při jejím oživování a seřizování. Zobrazeny jsou nejen aktuální hodnoty tlaků a poloh a stavy ventilů, ale i požadované hodnoty posílané na řídicí karty hydraulické soustavy. Při oživování hydraulické soustavy tak má seřizující technik vše přehledně k dispozici. Zobrazení si ponechává svůj význam i po oživení stroje, kdy spolu s vytvořeným vlastním systémem diagnostiky poruch a správy provozních hlášení slouží k rychlé orientaci pracovníků údržby při hledání závad ve stroji.
 
Průvodním jevem velké variability funkcí lisu je velké množství volitelných parametrů i jejich hodnot. Systém správy receptur pro stroj je vytvořen při použití modulu UserArchive systému WinCC. Hodnoty z archivu jsou pro přehlednost přenášeny do jednotlivých políček příslušných zobrazení hodnot parametrů v zobrazeních realizovaných v prostředí WinCC. Parametry se podle jednotlivých voleb dynamicky zobrazují a skrývají tak, že viditelné jsou jen ty, které jsou platné pro danou variantu. Použitý způsob nabízí větší variabilitu při nastavování funkcí lisu, než jakou původně požadoval zákazník (pevně stanovené varianty pro čtyři typy průběhu lisovacího cyklu) a s příchodem nových nástrojů umožní téměř libovolně nastavit průběhy lisovacích cyklů, aniž by přitom bylo nutné zasahovat dovnitř řídicího systému.
 
Ukázka zobrazení receptury v systému správy receptur je na obr. 4. Skupina zobrazení receptur je dále členěna na zobrazení umožňující společnou volbu (volby chodu s jedním beranem, dvěma berany či spojenými berany apod.) a zobrazení pro obsluhu jednotlivých prvků lisu (tažný beran, přidržovací beran, vyhazovač).
 
Vlastní správa receptur v PC se vyznačuje jak snadným archivováním dat (export, import, zálohování), tak jejich jednoduchým přenosem do PLC. Aby tomu tak bylo, je spolu se zobrazením aktuálních hodnot parametrů v PLC k dispozici také editační zobrazení, které umožňuje snadno porovnávat parametry i různé receptury mezi sebou a receptury přehledně kopírovat i vytvářet nové. Systém samozřejmě pamatuje i na bezpečnost přesunu receptur.
 
K vyššímu komfortu obsluhy, díky němuž lze realizovat i speciální lisovací postupy, přispívají i záznamy průběhů tlaků jak v grafech časových závislostí, tak ve speciálním zobrazení v souřadnicích x-y, v němž se skutečné hodnoty přímo porovnávají s tabulkově zadanými předpokládanými (požadovanými) hodnotami.
 

Závěr

Realizace řídicího systému trojčinného lisu patří mezi úlohy, na něž se firma Compas automatizace dlouhodobě specializuje. Díky desítkám realizovaných projektů automatizovaných řídicích systémů pro lisy firma dokáže pružně a efektivně realizovat i nestandardní zařízení tohoto typu již vyzkoušeným a mnoha opakováními dokonale vybroušeným způsobem. Firma Compas je schopna realizovat ergonomický a dokonale fungující systém ovládání lisů i přidružených zařízení, který umožní zákazníkovi co nejsnáze ovládat, seřizovat i udržovat, a tím co nejekonomičtěji využívat jeho technologické zařízení. Aby co nejlépe uspokojila své zákazníky, firma Compas dlouhodobě spolupracuje s výrobci technologických zařízení a s osvědčenými kooperujícími firmami. Vedle samotné dodávky zařízení a záruky na ně firma poskytuje dlouhodobě technickou podporu a servis svých produktů.
 
Ing. Miroslav Mlíka,
 
Obr. 1. Hlavní operátorské zobrazení lisu se základními pracovními údaji
Obr. 2. Zobrazení hydraulického systému lisu
Obr. 3. Struktura řídicího systému lisu
Obr. 4. Parametry receptu pro přidržovací beran