Основными причинами побудившими заказчика задуматься о модернизации данной линии были систематически возникающие сложности с её обслуживанием, серьезные проблемы возникавшие при запуске линии после просадок напряжения, рассинхронизация осей при нажатии аварийных кнопок или просто планового отключения питания, отсутствие возможности внесения оперативных изменений в программу управления оборудованием, а следовательно отсутствие возможности развивать систему. Кроме этого отдельные узлы, такие как формоукладчики теряли точность выполнения операции при изменении скорости работы линии.
Требования, изложенные в техническом задании на основании которого проводилось обследование были следующие:
- должно быть выполнено усовершенствование системы управления производственной линии C&M Multicavemil 1200 (Carle-4). Реализовать безотказный алгоритм работы позволяющий работать без перезапуска линии при просадке напряжения не более чем на одну секунду. Объем работ, выполняемых в рамках усовершенствования Системы, включает в себя: обследование; программирование; замена комплекта оборудования; разработка необходимой электротехнической и эксплуатационной документации;
- помимо полной переработки Системы необходимо отладить работу формоукладчика (формоукладчик должен устанавливать/изымать формы на всех возможных скоростях, (1-54 такта/мин) без возникновения сбоев или ошибок установки/съёма форм;
- провести ревизию всех электронных систем линии C&M Multicavemil 1200 (Carle-4). Обеспечить отсутствие ошибок розлива депозиторов гильзы, начинки, донышка. Депозиторы должны разливать в каждую форму, без пропусков, за исключением остановки розлива, связанной с работой системы слежения форм, остановки розлива вручную, остановки розлива, связанной с отсутствием формы. В случае аварийной остановки дозирования одного из депозиторов, линия должна автоматически останавливаться;
- обеспечить отсутствие общих ошибок при старте/остановке линии/во время работы линии;
- обеспечить отсутствие ошибок в работе механического переворота форм;
- обеспечить возможность менять температуру в шкафах подогрева форм оператором Заказчика в процессе работы.
Установка представляет из себя линию розлива шоколада, оснащенную тремя депозиторами (разливочными «головами»), использование которых зависит от типа производимой продукции.
Первая от начала линии разливочная голова используется всегда при производстве любого вида продукции: массив, воздушный шоколад, с добавлением дробленого наполнителя, с жидкой начинкой. Вторая включается в работу для наполнения формы начинкой и третья используется для налива «донышка» на шоколад с наполнителем. В промежутке между операциями формы проходят через холодильные установки для поэтапного отвердения продукта.
Также на разных этапах производственного процесса формы с шоколадом подвергаются механическому воздействию посредством валиков очистки форм, вибростолов, скребков. В общей сложности установка насчитывает около пятидесяти управляемых осей (цепь, дозировочные насосы, перемещение депозитора и т.д), а также около 20 двигателей с прямым пуском (вентиляторы нагревательных и холодильных шкафов, насосы, конвейера и т.д.).
В общей сложности, разработка новой программы управления заняла около четырех месяцев. За это время несколько раз проводилось промежуточное более углубленное обследование, благодаря имевшейся возможности доступа к установке в удаленном режиме велось удаленное наблюдение за работой оборудования с целью уточнения деталей алгоритма работы.
Линия розлива шоколада была реализована на пяти промышленных контроллерах: по одному Simotion D435 на каждый депозитор, один Simotion D445 и один S7 CPU 414-3DP. По результатам обследования оборудования, проведенного специалистами компании «Профессиональные решения» было определено, что основные проблемы в работе оборудования возникают из-за сложностей во взаимодействии пяти систем управления между собой, а также с неудачной реализацией алгоритма абсолютной синхронизации работы двигателей главной цепи, длина которой составляет порядка 450 метров. Было предложено сделать систему управления заново опираясь на описание алгоритма работы установки и накопившийся за время работы с оборудованием опыт эксплуатационного персонала.
Было решено объединить все пять систем управления в одну. Поскольку у нас уже имелся удачный опыт внедрения контроллера серии Simotion D445 для подобного количества осей и счетные возможности данного контролера позволяют управление до 64 осей, было решено использовать его в качестве основного. Соответственно для управления инверторами, которые управлялись Sinamics_Integrated Simotion D435, были выбраны Sinamics CU320 с картой CBE 20 для связи по PROFINET. Контроллер S7 CPU 414-3DP был полностью исключен из системы управления, а его дискретные входа/выхода перенесены на переферийный модуль ET200M. Для уменьшения влияния просадок напряжения на работу силового оборудования были использованы модули контроля напряжения VSM10.
Единственный элемент, который должен был подвергнуться незначительным изменениям – интерфейс оператора. Было принято решение не производить глобальных изменений, так как производственный персонал привык к данному интерфейсу, а взяв его за основу произвести косметические изменения с точки зрения исправления/дополнения функционала, а также осуществить привязку экранных форм к данным новой системы управления.
Пусконаладочные и монтажные работы по оборудованию были выполнены в течение двух недель во время планового останова предприятия. В настоящее время оборудование эксплуатируется в штатном режиме, основные замечания, ставшие основанием для выполнения проекта устранены. Удалось улучшить диапазон регулирования температуры холодильных шкафов (±1°С). Планируются интеграция с системой машинного зрения для автоматической замены залипших (грязных) форм.