SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Модернизация системы управления агрегата изготовления гофрокартона ЛИГ-105/20Э

В статье описывается опыт модернизации агрегата для производства гофрокартона. Представлена структурная схема и рассмотрены основные модули управления системой. Данное внедрение позволило повысить качество производимого продукта и значительно увеличить производительность.

ЗАО «Шнейдер электрик», г. Москва

Schneider_site.gif


В условиях рыночной экономики успех развития бизнеса полностью зависит от технологий и оборудования, используемого на предприятии. Когда износ оборудования достигает сверхнормативного значения, а затраты на ремонт уже не покрываются доходами от произведенной продукции, встает вопрос о замене такого оборудования на новое или о его модернизации с целью повышения технического уровня.

Часто выбор между закупкой нового станка и модернизацией старого зависит от размера рассматриваемого станка. Чем больше станок, тем больше стоимость его замены и более разумным становится вложение капитала в модернизацию.

Лучшие «кандидаты» на модернизацию имеют хорошее железо и старое управление, когда базовые, металлоемкие конструкции станка сохранились в хорошем состоянии, а все электрооборудование, система управления и привода устарели морально и физически.

Серийный агрегат по производству гофрированного картона ЛИГ-105/20Э как раз относится к оборудованию, которое выгоднее модернизировать для того, чтобы улучшить его технические характеристики и качество производимой продукции. Данный гофроагрегат состоит из трех последовательно связанных частей, см. рис. 1. 

pic1.jpg

Рис. 1. Кинематическая схема гофроагрегата ЛИГ-105/20 Э

Это пресс, в котором бумага из рулона Р1, протягиваясь через плоские и гофрированные горячие валы, превращается в трапециевидную гофру. Здесь же к одной стороне гофры подклеивается плоская бумага из рулона Р2 и на выходе пресса получается двуслой.

Все валы пресса вращаются от одного частотно регулируемого привода с асинхронным двигателем мощностью 5,5 Квт.

Из пресса двуслой поступает в зону привода сукна, где плоская бумага из рулона Р3 подклеивается ко второй стороне гофры. Полученный таким образом трехслойный гофрированный картон протягивается через нагревательное сукно и далее поступает на вал-нож, который режет готовый продукт на мерные куски.

Нагревательное сукно также вращается от частотно-регулируе­мого привода с асинхронным двигателем мощностью 5,5 Квт.

Каждый рез совершается вращением вала с отрезным ножом на один оборот. Привод вала – асинхронный, частотно-регулируемый, мощностью 4,7 Квт.

Для обеспечения требуемой прочности склеивания слоев производимого гофрокартона бумага должна быть нагрета до определенной температуры. Нагрев осуществляется тэнами, встроенными в пустотелые валы пресса – 5 зон нагрева, и в плиту нагревательного сукна – 3 зоны. Суммарная мощность тэнов – 157 Квт. До модернизации температура нагрева измерялась пирометрическим прибором.
Управление нагревом было ручное, на пульте были установлены восемь тумблеров, которые включали тэны. 

pic2.jpg

Рис. 2. Структурная схема управления гофроагрегатом ЛИГ-105/20 Э

Скорость приводов пресса, сукна и ножа регулировалась с штатных пультов частотных преобразователей. Синхронизация скоростей приводов подбиралась на глазок. 

Мерная длина отреза устанавливалась положением конечного выключателя на пути движения картона.

Отсутствие автоматического поддержания заданной температуры нагрева бумаги снижало качество производимого гофрокартона. Ручное управление тэнами приводило к недогреву или перегреву бумаги и также вызывало перерасход электроэнергии.

Отсутствие автоматической синхронизации скорости приводов агрегата вызывало частые обрывы бумаги и, как следствие, снижение общей производительности и большие потери бумаги из-за многократных перезаправок.

Целью модернизации агрегата была замена ручной системы управления температурой и приводами на автоматизированную. Структурная схема управления гофроагрегатом после модернизации представлена на рис. 2.

Добавленные элементы – модульный программируемый контроллер TWIDO, графическая панель с сенсорным экраном XBT GT 2210, энкодер на 500 импульсов/оборот и новые датчики температуры, платиновые термосопротивления РТ 100. Частотные преобразователи не заменялись. Пуск/стоп – и задание скорости всех приводов переключено на контроллер.

Основные функции новой системы управления – это управление нагревом всех зон гофроагрегата до заданной температуры и поддержание ее уровня в процессе работы, синхронизированное задание скорости на все рабочие приводы, расчет заданной длины отреза и управление ножом отреза по данным энкодера.

Управляющая программа контроллера TWIDO, см. рис. 3, содержит основную линейную программу и несколько вложенных подпрограмм.

pic3.jpg

Рис. 3. Блок-схема управляющей программы контроллера TWIDO

Кроме перечисленных основных функций, в управляющей программе производится контроль необходимых блокировок, предохраняющих механизмы агрегата от поломок, выполняется стабилизация длины реза картона, накопительный учет готовой продукции.

Функции человекомашинного интерфейса выполняются с помощью монохромной графической панели XBT GT 2210. Развитое программное обеспечение Vijeo Designer, а также современная элементная база графической панели позволили создать достаточно современный и удобный инструмент для настройки и управления системой управления гофроагрегатом.

Стартовый экран, который является основным рабочим экраном для двух операторов гофроагрегата, отображает заданную и текущую температуру всех зон нагрева, скорости приводов пресса и сукна, три заданных программы резов.

Кнопки «1», «2», «3» позволяют выбрать одну из трех, предустановленных рабочих скоростей приводов для получения максимальной производительности агрегата.

В экране «Нагрев» выполняется установка температуры нагрева всех зон гофроагрегата и проверка работоспособности тэнов.

Экран «Скорость» позволяет раздельно настроить скорость всех приводов и сохранить эти значения в памяти контроллера. 

Модернизация гофроагрегата ЛИГ-105/20 Э дала очень положительные результаты. Улучшилось качество производимого гофрокартона. За счет системы термостатирования нагревательных зон на 35% снижено общее потребление электроэнергии. Повышена точность реза мерных кусков картона. Снижены до минимума непроизводственные потери бумаги за счет контроля натяжения.

Автоматическое поддержание заданных температуры нагрева и длины реза высвободило операторов агрегата от необходимости постоянного контроля и поддержания этих параметров.

Применение графической панели оператора с сенсорным экраном, с несложным и удобным пользовательским интерфейсом получило самый благоприятный отзыв операторов гофроагрегата.

Модернизация системы управления механизмами агрегата и технологией производства гофрокартона на программируемой технике взамен физически и морально устаревшей релейно-контактной, кроме повышения качества производимого продукта и экономии электро­энергии, позволила увеличить производительность и снизить время простоев. Точная синхронизация приводов пресса и сукна обеспечила возможность работы на повышенной скорости без риска поломки механизмов и снижения качества продукта.

Не только современная пищевая промышленность, но и другие отрасли требуют все больше и больше картонной упаковочной тары. В каждом крупном городе есть по нескольку предприятий, производящих упаковочный гофрокартон на подобных агрегатах, продолжительность эксплуатации которых достигает 10–15 лет. Относительно недорогой объем оборудования для модернизации системы управления, а также несложное управляющее программное обеспечение позволят с минимальными изменениями тиражировать данное решение. 

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 2(32)_2011

Ю.К. Каюткин, эксперт отдела подготовки решений и поддержки продаж,
ЗАО «Шнейдер электрик», г. Москва,
тел.: (495) 797-4000,
e-mail: ru.csc@ru.schneider-electric.com