Firma Taylor Industrial Services, HPM Sandretto Division, mieszcząca się w Mt. Gilead w Ohio, historycznie była jednym z największych dostawców maszyn do odlewów ciśnieniowych w USA. Starsza linia maszyn musiała zostać zmodernizowana, aby zaspokoić dzisiejszy bardziej agresywny rynek. Firma zdecydowała, że musi wprowadzić nowe sterowanie wtryskiem do swoich produktów. W ten sposób powstała linia wtryskarek o nazwie FreedomSeries.
Firma postawiła sobie za cel, aby nowe maszyny były bardziej wydajne, oferowały sterowanie wtryskiem, a ich naprawy i rozbudowa były łatwiejsze. HPM także chciała wykorzystywać taką samą architekturę systemu, jaką skutecznie wprowadziła do linii maszyn do odlewów ze straconą formą.
Nowy system sterowania (patrz schemat) bazuje na koncepcji systemu otwartego. Jego komponenty są modułami pochodzącymi od różnych dostawców. Połączone są za pomocą standardowych przyłączy komunikacyjnych, w tym wypadku PROFIbus. Zastosowanie otwartych systemów pozwoliło projektantom na wybór najlepszych w swojej klasie komponentów bez ograniczania się do produktów któregokolwiek dostawcy.
W nowym systemie sterowanie krytycznymi funkcjami jest rozproszone pomiędzy różnymi elementami systemu. Brak w nim jednego centralnego elementu sterującego. Otwarte systemy z rozproszonymi elementami sterującymi oferują wyższą wydajność, gdyż każdy element sterowniczy może być wyspecjalizowany do określonych zadań. W systemie firmy HPM Sandretto system sterowania siłownikami hydraulicznymi realizowany jest dzięki programowalnemu elektro-hydraulicznemu sterownikowi ruchu, który rozumie komendy wysokiego poziomu przekazywane przez przemysłowy PC i samodzielnie realizuje zaprogramowane działania, podczas gdy PC wykonuje inne zadania. Przemysłowy komputer PC działa na wielozadaniowym systemie operacyjnym i oprogramowaniu PLC realizującym funkcje sterownicze oraz dodatkowym oprogramowaniu realizującym funkcje HMI (ang. Human Machine Interface). Wiele nowych systemów przemysłowych wykorzystuje zwykłe komputery ze specjalnymi przemysłowymi aplikacjami, gdyż takie rozwiązania są bardziej elastyczne, dają się bardziej rozbudowywać niż sterowniki PLC z dedykowanymi funkcjami. Część starszych hydraulicznych sterowników ruchu jest sterowanych jedynie przez kontrolę pozycji cylindra. Odbywa się to przez otwieranie i zamykanie zaworu. Zwykle sterowanie nie jest precyzyjne, produkty są niskiej jakości, a maszyna wymaga częstej obsługi. Powinno się unikać sterowania typu włącz/wyłącz w precyzyjnych operacjach.
Dobór właściwego sterownika
Sterownikiem do precyzyjnej hydrauliki ruchowej w urządzeniach do odlewów powinno być urządzenie, które potrafi niezauważalnie przetransponować odczyt z czujnika pozycji w sterowaniu ruchem hydraulicznym na sterowanie ciśnieniem, bez zatrzymania ruchu. Sterownik powinien mieć możliwość sterowania proporcjonalnymi serwozaworami hydraulicznymi, dodając lub ujmując ciśnienia we właściwym czasie. Ponieważ taki sterownik może powodować gładki przebieg procesu, ciśnienie hydrauliczne stabilizuje się i jego skoki są zredukowane, co powoduje wzrost jakości produktów przez eliminację gwałtownego wypływu (ang. Flash). Jednolity wtrysk także skutkuje jednakową gęstością w odlewanych częściach, co ma wpływ na ich trwałość. Mniejsze wibracje i uderzenia zmniejszają prawdopodobieństwo wycieków i uszkodzeń, a więc przedłużają życie maszyny.
Większa prędkość pętli sterowania poprawia sterowanie wtryskiem w nowych maszynach odlewniczych. Rozproszenie sterowania hydraulicznego przy użyciu dedykowanego modułu sterowania ruchem jest kluczem do szybkiego zamknięcia pętli sterowania. Przemysłowy PC lub konwencjonalny PLC w takim zastosowaniu potrzebuje od 0 do 20 milisekund. W najlepszych elektryczno- hydraulicznych sterownikach ruchu czas pętli wynosi nawet 1 milisekundę. W rezultacie otrzymujemy układ o najszybszym czasie odpowiedzi i, jak twierdzą w HPM Sadretto, najdokładniej sterujący strzałem system w branży. Instalując nowy system sterowania, HPM Sadretto przewiduje, że elektronika nie będzie już czynnikiem limitującym wydajność maszyn.
UR
Artykuł pod redakcją Andrzeja Sobczaka
Autor:
Bill Savela, Delta Computer Systems, Inc. i Calvin Williams, Siemens Energy
