Diplomsko delo - CORELektorica: Viktorija Bizjan, prof. slov. Maribor, julij 2011 Toni Golhleb, Avtomatizacija Konti liva v PE Metalurgija II Toni Golhleb, Avtomatizacija Konti liva

Toni Golhleb

AVTOMATIZACIJA KONTI LIVA

V PE METALURGIJA

Diplomsko delo

Maribor, julij 2011

Toni Golhleb, Avtomatizacija Konti liva v PE Metalurgija I

Diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa


V PE METALURGIJA

Študent: Toni Golhleb

Študijski program: VS Elektrotehnika

Smer: Avtomatika

Mentor: Izr. prof. dr. Boris Tovornik

Lektorica: Viktorija Bizjan, prof. slov.

Maribor, julij 2011

Toni Golhleb, Avtomatizacija Konti liva v PE Metalurgija II

Toni Golhleb, Avtomatizacija Konti liva v PE Metalurgija III

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju dr. Borisu Tovorniku za

pomoč in vodenje pri opravljanju diplomskega

dela. Hvala tudi podjetju Cinkarna Celje d.d., vsem

sodelavcem in druţini za podporo pri študiju.

Toni Golhleb, Avtomatizacija Konti liva v PE Metalurgija IV


V PE METALURGIJA

Ključne besede: avtomatizacija, nadzor, Step7, WinCC

UDK: 681.58:004.4(043.2)

Povzetek

Diplomska naloga zajema opis linije v podjetju Cinkarna Celje, PE metalurgija, kjer se

izvaja postopek ulivanja cinkovih blokov. Podrobneje je opisana in predstavljena

avtomatizacija naprave, kakor tudi njen tehnološki nadzor na lokalnem računalniku. Delno

je opisano upravljanje naprave pred modernizacijo, v nadaljevanju pa način

avtomatizacije z naprednejšimi orodji, ki omogočajo lažje in varnejše delo z napravo ter

lažje zajemanje in obdelavo podatkov. Pri tem je uporabljeno programsko orodje Siemens

STEP7 za izdelavo programa ter programski paket Siemens WinCC, s katerim smo naredili

nadzorni sistem, s katerim lahko operater spremlja dejansko stanje naprave. V nalogi je

pojasnjen namen in končni cilj avtomatizacije ter ugotovitve pri zagonu.

Toni Golhleb, Avtomatizacija Konti liva v PE Metalurgija V

AUTOMATIC CONTROL OF CONTI CASTING

AT PE METALURGIJA

Key words: automation, control, Step7, WinCC

UDK: 681.58:004.4(043.2)

Abstract

This diploma covers a description of a production line in company Cinkarna Celje, PE

Metalurgija, where production of casting zinc blocks is carried. Automation of machine is

presented and described in details, as well as its technological control on local computer.

There is partial description of operating the machine before modernization, in

continuation there is a description of automation with advanced application, with which

the work with the machine is easier and safer plus it's quciker to capture and process data.

This application was created with the application tools Siemens STEP7 for creating a

program and application package Siemens WinCC with which we create a control sistem

with which an operator can monitor proper state of machine. The assignment explains the

purpose and final objective of automation, as well as observations at startup.

Toni Golhleb, Avtomatizacija Konti liva v PE Metalurgija VI

Kazalo vsebine

1. UVOD ............................................................................................................................... 1

2. PREGLED PE METALURGIJA IN NAPRAVE KONTI LIV .................................. 3

2.1 PREDSTAVITEV PE METALURGIJA ................................................................................. 3

2.2 PREDSTAVITEV OBRATA VALJARNA .............................................................................. 4

2.3 OPIS NAPRAVE KONTI LIV ............................................................................................. 5

2.3.1 Komandni pult ................................................................................................... 7

2.3.2 Hidravlični agregat ........................................................................................... 8

2.3.3 Hladilni sistem .................................................................................................. 9

2.3.4 Indukcijska peč ................................................................................................. 9

3. AVTOMATIZACIJA NAPRAVE ............................................................................... 10

3.1 RAZLOGI ZA AVTOMATIZACIJO NAPRAVE KONTI LIV .................................................. 10

3.2 OPIS UPORABLJENIH ELEMENTOV ............................................................................... 11

3.2.1 Centralna procesna enota CP 315-2 PN/DP ....................................................... 12

3.2.2 Povezovalni vmesnik IM 153-1 ............................................................................ 14

3.2.3 Števni modul FM 350 ........................................................................................... 15

3.2.4 Analogna vhodna enota SM 331 .......................................................................... 16

3.2.5 Analogna izhodna enota SM 332 ......................................................................... 16

3.2.6 Digitalna vhodna enota SM 321 .......................................................................... 17

3.2.7 Digitalna izhodna enota SM 322 ......................................................................... 17

3.2.8 Proporcionalni regulacijski ventil ....................................................................... 18

3.2.9 Merilnik pretoka olja KOBOLD .......................................................................... 19

3.2.10 Inkrementalni rotacijski dajalnik pozicije ......................................................... 20

3.3 OPIS PROGRAMSKE OPREME SIMATIC MANAGER S7 ................................................... 21

3.4 OPIS PROGRAMSKE OPREME WINCC ........................................................................... 28

4. OPIS IZDELAVE PROJEKTA ................................................................................... 36

4.1 OSNOVNA IDEJA .......................................................................................................... 36

4.2 OPIS POMEMBNEJŠIH SKLOPOV PROGRAMA ZA KRMILNIK ........................................... 37

4.3 OBDELAVA PROGRAMA ............................................................................................... 38

Toni Golhleb, Avtomatizacija Konti liva v PE Metalurgija VII

4.4 OPIS POMEMBNEJŠIH FUNKCIJSKIH BLOKOV ................................................................ 39

4.4.1 FC4 – Hitrost pomika vlivne mize ....................................................................... 39

4.4.2 FC6 – Hlajenje in gretje hidravličnega olja ........................................................ 40

4.4.3 FC10 – Krmiljenje hidravlike .............................................................................. 40

4.4.4 FC16 – Izbira programa za vlivanje .................................................................... 41

4.4.5 FC18 – Meritev položaja vlivne mize .................................................................. 42

4.4.6 FC23 – Temperatura litine v vlivnem koritu ........................................................ 43

4.4.7 FC50 – Zajem analognih vhodnih vrednosti ....................................................... 44

4.4.8 FC60 – Zagonski pogoji ....................................................................................... 45

4.5 NADZORNI SISTEM WINCC NA NAPRAVI KONTI LIV ................................................... 46

4.6 IZDELAVA NADZORNEGA SISTEMA WINCC ................................................................. 47

4.6.1 Kreiranje tagov .................................................................................................... 47

4.6.2 Barvanje cevovodov ............................................................................................. 48

4.6.3 Aktiviranje statičnega teksta ................................................................................ 49

4.6.4 Prikaz delovanja črpalke ..................................................................................... 50

4.6.5 Grafični prikaz dolžine bloka ............................................................................... 51

4.6.6 Prikaz pomožne slike na glavni sliki .................................................................... 52

4.6.7 Prikaz tehnoloških oznak ..................................................................................... 53

4.6.8 Prikaz trendov ...................................................................................................... 54

4.6.9 Prikaz arhiva temperature v tabeli ...................................................................... 55

5. ZAGON NAPRAVE ...................................................................................................... 57

6. SKLEP ............................................................................................................................ 62

7. LITERATURA .............................................................................................................. 63

8. PRILOGE ....................................................................................................................... 64

8.1 NASLOV ŠTUDENTA .................................................................................................... 64

8.2 KRATEK ŢIVLJENJEPIS ................................................................................................. 64

8.3 IZJAVA O USTREZNOSTI DIPLOMSKEGA DELA .............................................................. 65

8.4 IZJAVA O ISTOVETNOSTI TISKANE IN ELEKTRONSKE VERZIJE ...................................... 66

8.5 IZJAVA O AVTORSKEM DELU ....................................................................................... 67

Toni Golhleb, Avtomatizacija Konti liva v PE Metalurgija VIII

Kazalo slik

Slika 2.1: Postopek priprave stroja in vlivanje bloka ............................................................ 6

Slika 2.2: Stari komandni pult ............................................................................................... 7

Slika 2.3: Hidravlični agregat ................................................................................................ 8

Slika 3.1: Primer komunikacije ........................................................................................... 11

Slika 3.2: CPU 315-2 PN/DP .............................................................................................. 13

Slika 3.4: Siemens FM 350 s shemo priključnih sponk ...................................................... 15

Slika 3.5: Siemens SM 331 ................................................................................................. 16

Slika 3.6: Siemens SM 332 ................................................................................................. 16

Slika 3.7: Siemens SM 321 ................................................................................................. 17

Slika 3.8: Siemens SM 322 ................................................................................................. 17

Slika 3.9: Proporcionalni regulacijski ventil ....................................................................... 19

Slika 3.10: Merilnik pretoka olja Kobold DZR ................................................................... 20

Slika 3.11: Rotacijski dajalnik pozicije ............................................................................... 20

Slika 3.13: Postavitev novega projekta................................................................................ 22

Slika 3.14: Kreiranje strojne opreme ................................................................................... 23

Slika 3.15: Nastavitev diagnostike in tipa meritve AI kartice ............................................. 24

Slika 3.16: Tabela simbolov ................................................................................................ 25

Slika 3.17: Knjiţnica ukazov ............................................................................................... 27

Slika 3.18: Okno WinCC Explorer ...................................................................................... 29

Slika 3.19: Nastavitve računalnika ...................................................................................... 30

Slika 3.20: Okno za ustvarjanje tagov ................................................................................. 31

Slika 3.21: Grafični urejevalnik .......................................................................................... 32

Slika 3.22: Izpis alarmov ..................................................................................................... 33

Toni Golhleb, Avtomatizacija Konti liva v PE Metalurgija IX

Slika 3.23: Urejevalnik arhivov Tag logging ...................................................................... 33

Slika 3.24: Dodeljevanje uporabniških pravic ..................................................................... 34

Slika 3.25: Urejevalnik drevesne strukture slik ................................................................... 35

Slika 4.1: Prikaz komunikacije med napravami .................................................................. 36

Slika 4.2: Urejanje in določitev naslovnega področja DI kartice ........................................ 37

Slika 4.4: Primer vpisa ţelenih vrednost za Program 3 ....................................................... 41

Slika 4.5: Del bloka FC18 za ničliranje števca .................................................................... 42

Slika 4.6: Uspešno opravljena meritev in aktiviranje zvočne signalizacije ........................ 43

Slika 4.7: Diagram poteka bloka FC50 ............................................................................... 44

Slika 4.8: Izsek bloka FC60 z zagonskimi pogoji ............................................................... 45

Slika 4.9: Določitev parametrov za povezavo ..................................................................... 48

Slika 4.10: Določitev formule in barve za cevovod ............................................................ 49

Slika 4.11: Aktiviranje statičnega teksta ............................................................................. 50

Slika 4.12: Urejanje objekta za prikaz delovanja črpalke ................................................... 50

Slika 4.13: Povezava gonilnika za prikaz dolţine bloka ..................................................... 51

Slika 4.14: Nastavitev lastnosti Okna za sliko .................................................................... 52

Slika 4.15: Nastavitev lastnosti gumba za klicanje slike ..................................................... 53

Slika 4.16: Nastavitve in C skripta za prikaz tehnoloških oznak ........................................ 54

Slika 4.17: Nastavitve objekta WinCC Online Trend Control ............................................ 55

Slika 4.18: C skripta za aktiviranja taga .............................................................................. 56

Slika 4.19: Prikaz tabelarnega arhiviranja ........................................................................... 56

Slika 4.20: Elektro omara .................................................................................................... 57

Slika 4.21: Glavna nadzorna slika ....................................................................................... 58

Slika 4.22: Nazornejši pogled hidravlične enote ................................................................. 59

Slika 4.23: Izsek iz trendov ................................................................................................. 60

Toni Golhleb, Avtomatizacija Konti liva v PE Metalurgija X

Slika 4.24: Končni produkt .................................................................................................. 61

Toni Golhleb, Avtomatizacija Konti liva v PE Metalurgija 1

1. UVOD

[1] Cinkarna Celje je podjetje, ki je bilo ustanovljeno pred 135-imi leti. Do leta 1968 je

bilo preteţno metalurško podjetje, nato pa je z razvojem postopno prešlo v danes

prevladujočo kemijsko-predelovalno dejavnost. Danes sodi med največja slovenska

kemično-predelovalna podjetja in zaposluje okoli 1100 ljudi. Več kot osemdeset odstotkov

svoje celotne prodaje realizira na zahtevnih globalnih trgih, kjer mora biti konkurenčno in

hkrati dosegati zahtevane standarde. V podjetju so se opredelili za integrirani sistem

vodenja (ISV), ki zdruţuje sisteme vodenja kakovosti po standardu ISO 9001, ravnanja z

okoljem po ISO 14001 in uredbi EMAS ter obvladovanje varnosti in zdravja pri delu po

BS OHSAS 18001. Integriran sistem vodenja je osnovan na procesnem pristopu in zajema

področja proizvodnje in prodaje titancinkove pločevine in cinkove ţice, barv, lakov in

masterbatchev, pigmenta titanovega dioksida in ţveplove kisline, mas za gradbeništvo in

agro-kemijskih proizvodov, sistemov za agresivne medije ter tiskarskih plošč, tiskarskih

barv, preparatov in storitev tiskarne.

Elementi sistema ravnanja z okoljem, varnostjo in zdravjem pri delu se tesno prepletajo

med vsemi poslovnimi procesi v podjetju. Z njihovim obvladovanjem je zagotovljeno, da

so okoljski vidiki in tveganja za varnost in zdravje pri delu primerno upoštevani pri

izvajanju vseh procesov.

Zagotavljanje konkurenčnosti in potreba po doseganju standardov sili podjetje k temu, da

se vsakodnevno srečuje z različnimi izboljšavami na strojih in napravah. Le te ţeli

modernizirati tako, da lahko z njimi zagotavlja nemoteno proizvodnjo s čim manj izpadi,

ob tem pa morajo biti naprave zasnovane tako, da je varnost in zdravje ljudi ter opreme na

prvem mestu. Zagotoviti mora dobro poučenost vzdrţevalnega osebja in natančno ter hitro

diagnosticiranje napak, da se lahko v primeru izpada naprave zagotovi čim hitrejše

ponovno obratovanje. Če ti pogoji niso doseţeni, potem ne moremo pričakovati ţelenih

rezultatov.

Glede na to, da je v podjetju zaposlen strokovno usposobljen kader s poznavanjem

proizvodnje, se v okviru časovnih zmoţnosti določenih projektov lotijo tudi sami in

naredijo celotno izvedbo, od izdelave projekta do zagona naprave.

V diplomskem delu je opisana avtomatizacija naprave Konti liv, kjer so napravo

posodobili po pribliţno 15-ih letih delovanja. Stara tehnologija je delovala na relejski


logiki, v novi izvedbi pa so vgradili Siemensov krmilnik CP 315. Nadgradili so tudi nadzor

naprave, in sicer s programskim paketom WinCC, ki je zelo prijazen do uporabnika in mu

omogoča boljši pregled na delovanjem. V diplomskem delu sta podrobneje prikazana

krmilnik s programom Step7 in nadzorni sistem WinCC.


2. PREGLED PE METALURGIJA IN NAPRAVE KONTI LIV

2.1 Predstavitev PE metalurgija

Poslovna enota metalurgija je le ena izmed poslovnih enot Cinkarne Celje in je sestavljena

iz več obratov, kjer izdelujejo različne produkte. Cinkarna Celje je bila ob ustanovitvi leta

1873 izključno metalurško podjetje in je bila locirana na drugi lokaciji, kot je sedaj. Na

območju stare Cinkarne sta bila dva obrata, in sicer topilnica cinka in valjarna cinka, leta

1981 pa se je pričelo obratovanje nove valjarne ter začetek proizvodnje titancinkove

pločevine. Do leta 1968 je bilo podjetje preteţno metalurško, nato pa so z razvojem

postopno prešli na danes prevladujočo kemijsko predelovalno dejavnost.

V zdajšnjem času je PE metalurgija sestavljena iz več obratov:

V obratu zlitine proizvajajo različne cinkove zlitine, ki se razlikujejo po kemični

sestavi oziroma imajo različne količnike primesi. V večji meri so to snovi, kot so

cink, baker, ţelezo in aluminij.

Valjarna proizvaja cinkove bloke, kateri gredo nato skozi proces valjanja in na

koncu dobimo končni produkt – titancinkovo pločevino.

Ţica proizvaja cinkovo ter cinkaluminijevo ţico, katera se v Cinkarni izdeluje po

postopku Properzi in se uporablja za antikorozijsko zaščito kovin.

V podjetju stremijo k temu, da na področju proizvodnje dosegajo mednarodne standarde,

saj le tako lahko drţijo korak s konkurenco. Imajo mednarodni certifikat ISO 9001:2000,

saj se le tako lahko uvrščajo v vrh evropskih proizvajalcev titancinkove pločevine.

Pločevina se uporablja na različnih področjih, največji deleţ pa se je uporabi v stavbnem

kleparstvu za izdelavo strešnih kritin, odtočnih cevi ter razne zidne, okenske in fasadne

obloge. Njena uporaba je moţna tudi kot notranja obloga zabojev, pri katerih je zahtevana

popolna nepropustnost atmosferskih vplivov.

Metalurška industrija je dokaj specifična, vendar z dobro izobraţenim kadrom uspešno

izvajajo začrtane projekte, katerih cilj je čim višja kakovost končnih produktov in varnost

zaposlenih.


2.2 Predstavitev obrata valjarna

Obrat valjarna je največji obrat v PE metalurgija in je začel obratovati ţe leta 1888 na stari

lokaciji podjetja, kjer je potekala proizvodnja cinkove pločevine. Leta 1981 se je preselila

na novo lokacijo, kjer obratuje še danes. Obrat je precej velik, saj se v njem izvajajo trije

večji podprocesi predelave, in sicer: vlivanje, valjanje in razrez.

Proces vlivanja se nahaja na začetku obrata, kjer je več indukcijskih peči, v katerih se tali

cink. Peči se med seboj izmenjujejo tako, da ko se iz ene peči vliva, se druga pripravlja

oziroma segreva do ţelene temperature zlitine. Ko je cink segret na primerno temperaturo,

se prične postopek vlivanja. Cink lahko vlivamo neposredno v posebne kokile, nato pa

ohlajenega zloţimo na palete ali pa ga preko ogretih transportnih poti vlijemo v blok z

napravo za kontinuirano vlivanje. Pri delu na tem področju mora biti delavec zelo

previden, saj lahko pri polnjenju peči pride do izlitja zlitine iz peči, pri kontinuiranem

vlivanju pa do preboja bloka.

Vliti bloki pot nadaljujejo v proces valjanja, kjer gre izdelek skozi več različnih sklopov

naprav. Najprej gre blok v tunelsko peč, kjer se ogreje, da se lahko nato na predvaljčni

progi primerno obdela oziroma zvalja na določeno debelino, katera je v razredu 30

milimetrov. Sistem dela je takšen, da delavci polovico izmene delajo na kontinuiranem

vlivanju, drugo polovico izmene pa na predvaljčni progi, kjer zvaljajo bloke, katere so

vlili. S tem se zmanjšajo potrebe po gretju blokov v tunelski peči, saj je potrebno bloke

samo dogreti, ne pa ponovno segrevati s temperature okolice. Zvaljan blok pot nadaljuje

skozi sortirnik plošč, kateri ga znova pošlje v ogrevano peč, da ga toliko segreje, da je

moţno valjanje na valjčni progi. Delavec na valjčni progi blok pošilja skozi napravo tako

dolgo, dokler ga ne zvalja na debelino od 0.5 do 1 milimetra. S tem je postopek valjanja

končan, pločevino pa je potrebno naviti v svitek, ki se nato dostavi v skladišče.

Sledi še proces razreza, kjer se pločevino najprej zravna z ravnalnim strojem, da se jo

lahko nato pošlje skozi razrezno linijo, kjer se razreţe po dolţini in širini, tako kot od nas

zahteva kupec. Če ţelimo imeti še manjši in bolj precizen odrez oziroma končni produkt,

potem razrezano pločevino obdelamo še na previjalni liniji. Ta končni izdelek se nato

zapakira v primerno embalaţo in odpošlje kupcu.

S tem je proces obdelave v valjarni končan in kot vidimo, je precej obseţen. Tak obrat

potrebuje vsakodnevno vzdrţevanje kakor tudi pogoste izboljšave na napravah. Če ţelimo

te naprave vzdrţevati, jih moramo najprej dobro spoznati in razumeti njihovo delovanje.


Ob vsem tem je potrebno upoštevati vse varnostne predpise za varno delo, saj so

metalurški obrati zelo svojevrstni in lahko hitro pride do poškodbe. Z nevestnim delom

lahko pride do poškodbe delavca kakor tudi do poškodbe naprave, s tem pa naredimo

nepredviden izpad proizvodnje in nepotrebne stroške.

2.3 Opis naprave Konti liv

Naprava Konti liv ne deluje kot samostojna enota, ampak je njeno delovanje povezano z

regulacijo nagiba induktivnih peči, hladilnim sistemom in napravo za vklop plinskih

gorilnikov. Operater najprej na lokalni omarici izbere, iz katere peči bo vlival. Sledi

postopek dviga peči s pomočjo hidravličnega agregata, kateri peč dviga tako dolgo, da

napolni korito s tekočim cinkom. Nad koritom je laserski merilnik nivoja, kateri regulira

nagib peči. Pred začetkom vlivanja mora operater vklopiti tudi napravo za gretje

transportnih poti in hladilni sistem za hlajenje bloka. Ko so vsi začetni pogoji izpolnjeni,

lahko pričnemo s postopkom vlivanja. Nadzorni operater ročno regulira dotok cinka iz

korita v kokilo, kjer se cink s pomočjo dotoka hladne vode ohladi in spremeni v trdno

agregatno stanje. Pod kokilo je vlivna miza, katera se spušča s prednastavljeno hitrostjo, s

tem pa se nanjo počasi nalaga vliti blok. Ko je blok skoraj končan, mora operater ročno

vključiti spust peči, da se cink izteče v kokilo in se ne zadrţuje oziroma strjuje v

transportnih poteh ter koritu. Največkrat se bloki vlivajo do dolţine dveh metrov, lahko pa

so tudi drugačnih dimenzij, odvisno od tehnološke zahteve. Ko je blok končan, mora

delavec odmakniti vlivni voz in z ţerjavom odstraniti vliti blok, tako da je naprava

pripravljena za naslednje vlivanje.

Na napravi za kontinuirano vlivanja se srečamo z elektriko, hidravliko kakor tudi

pnevmatiko. Zaradi tega mora imeti operativni vzdrţevalec precej splošnega znanja na

vseh treh področjih, da lahko napravo uspešno vzdrţuje. Stara naprava je bila na elektro

področju zasnovana na relejski tehniki, nastavitev vlivanja glede hitrosti pomika vlivne

mize in količine dotoka hladilne vode pa je bila v celoti odvisna od nastavitev glavnega

operaterja. Regulacija hitrosti vlivanja je bila izvedena tako, da je operater na

potenciometru nastavil ţeleno vrednost hitrosti, katera je bila poslana regulacijski kartici za

krmiljenje proporcionalnega hidravličnega ventila. Pri teh nastavitvah je bilo tako, da smo

teţko dosegali ponovljivost in ni bilo kontrole nad tehnološkimi parametri med procesom

vlivanja. Na stari vlivni napravi tudi ni bilo moţnosti arhiviranja podatkov, zato so se


potrebni podatki o izdelku vpisovali ročno na tehnološki kontrolni list. Glede na to, da je

bila oprema na napravi ţe dotrajana ter zastarela in zato potrebna obnove, so se v podjetju

odločili za modernizacijo oziroma avtomatizacijo naprave, saj je bilo prejšnje stanje v

delovanju pribliţno 15 let.

Slika 2.1: Postopek priprave stroja in vlivanje bloka

VKLOP GORILNIKA

VKLOP GLAVNEGA STIKALA

VKLOP KRMILJA S KLJUČEM

VKLOP HIDRAVLIČNEGA AGREGATA

VKLOP TLAČNE ČRPALKE

VKLOP SESALNE ČRPALKE

IZBOR PEČI

VOZIČEK POSTAVITI NAPREJ

DVIG VLIVNE MIZE

VKLOP VENTILA ZA VODO

SPUST VLIVNEGA KORITA

DVIG IZBRANE PEČI

LASERSKI NADZOR HITROSTI IZLIVANJA PEČI

START VLIVANJA

URAVNAVANJE HITROSTI VLIVNE MIZE

ROČNI IZKLOP GORILNIKA

DOSEŢEN SPODNJI NIVO 1 (20-30cm)

SPUŠČANJE PEČI

DOSEŢEN SPODNJI NIVO

IZKLOP HLADILNE VODE

VKLOP GORILNIKA

DVIG VLIVNEGA KORITA

VOZIČEK POSTAVITI NAZAJ

DVIG VLIVNE MIZE

ODVZEM BLOKA Z DVIGALOM

IZKLOPITI TLAČNO ČRPALKO

IZKLOPITI SESALNO ČRPALKO

IZKLOPITI HIDRAVLIČNI AGREGAT

IZKLOP KRMILJA S KLJUČEM

IZKLOP GLAVNEGA STIKALA


2.3.1 Komandni pult

Osrednji del naprave je komandni pult, kjer operater izvaja vse ključne operacije, s

katerimi upravlja stroj. Na pultu se tako nahajajo tipke za zasilni izklop, pomik vlivnega

voza naprej in nazaj, dvig in spust vlivne mize, dvig in spust vlivnega korita, ročno črpanje

vode iz zbirne jame, hitro spuščanje vlivne mize in tipka za končanje vlivanja. Poleg tega

je na komandnem pultu še potenciometer za nastavitev hitrosti pomika vlivne mize in

digitalni prikazovalniki za temperaturo in pretok hladilne vode, pozicijo bloka ter prikaz

hitrosti pomika vlivne mize. Razporeditev elementov na čelni plošči pulta mora biti

pregledna in nazorna, tipke pa morajo biti hitro dosegljive, predvsem v primeru

nepredvidenih situacij, ko je nujno potrebno hitro posredovanje. Tipke morajo biti tudi

dovolj velike, ker operater uporablja zaščitno delovno opremo, ter robustne, saj so

nameščene v teţkih delovnih pogojih, kjer so prisotni visoka temperatura, prah in moţnost

politja.

Ob glavnem pultu za napravo kontinuiranega vlivanja se nahajata še dva manjša pulta, s

katerih upravljamo indukcijske peči (vklop gretja, dvig in spust peči, odpiranje in zapiranje

pokrova), in pult za upravljanje s plinskimi gorilniki, s katerimi grejemo transportne poti

od izliva iz peči do naprave Konti liv.

Slika 2.2: Stari komandni pult


2.3.2 Hidravlični agregat

Hidravlični agregat je namenjen več postopkom delovanja. Z njim premikamo vlivni voz v

poloţaj za vlivanje ali poloţaj za odvzem vlitega bloka, premikamo vlivno korito v poloţaj

za vlivanje ter premikamo vlivno mizo, kadar vlivamo blok.

Hidravlični agregat deluje skozi celoten postopek vlivanja, zato je zelo pomembno, da nam

zagotavlja potrebni tlak olja za delovanje sistema, ker drugače lahko pride do poškodb ali

preliva cinka na napravi. Zaradi tega sta na agregatu vgrajeni dve hidravlični črpalki, v

slučaju, če ena izpade, je tako takoj na voljo druga. Ker je na hidravličnem agregatu

vgrajen tudi proporcionalni ventil, moramo poskrbeti tudi za deklarirano čistočo olja, saj

drugače lahko pride do poškodbe oziroma nepravilnega delovanja ventila za pomik vlivne

mize. Na starem hidravličnem agregatu filter olja ni vgrajen, je pa predvideno, da se vgradi

na prenovljenem sistemu, vključno z detekcijo zamašenosti. Nadzorovati moramo tudi

temperaturo olja, ki naj bi bila med 40 in 50°C. Če ta temperatura ni doseţena, je potrebno

olje s pomočjo električnega grelca segreti. Med delovanjem agregata in zlasti v poletnih

mesecih se lahko olje segreje tudi nad dovoljeno temperaturo, zato je izdelan sistem

hlajenja s pomočjo hladilne vode. Pozorni moramo biti tudi na nivo olja, da je v mejah

predpisanih vrednosti.

Slika 2.3: Hidravlični agregat


2.3.3 Hladilni sistem

Hladilni sistem ja naprava, ki deluje kot samostojna enota in ima svoj nadzor ter krmiljenje

za nemoteno obratovanje. Z napravo Konti liv je povezana samo z nekaj signali, kot so

vklop in izklop naprave, minimum in maksimum vode v vmesnih posodah ter informacija

o stanju naprave.

Hladilni sistem dovaja ohlajeno vodo, s katero hladimo vliti blok in hidravlično olje.

Ţelena temperatura vode na dotoku je med 20 in 27°C, pretok vode pa od 0 do 50 m3/h.

Pretok hladilne vode uravnavamo s pomočjo elektro pnevmatskega regulacijskega ventila,

kateri se krmili iz naprave Konti liv.

Voda, katera priteče in ohlaja blok, se nato zbira v zbirni jami Konti liva in jo nato s

pomočjo sesalne črpalke pošiljamo nazaj na hladilni sistem. Tam se prečrpa preko

hladilnih stolpov in se ohlajena vrne v posodo, kjer je ponovno pripravljena za

prečrpavanje oziroma hlajenje.

2.3.4 Indukcijska peč

V indukcijski peči se pripravlja zmes zlitine. Ta mora biti pred začetkom vlivanja segreta

na določeno temperaturo (okoli 450°C). Operater s pečjo upravlja na lokalnem krmilnem

pultu, kjer lahko vključi ali izključi gretje peči, odpre ali zapre pokrov peči in jo dvigne ali

spusti. Peči sta dve, tako da je ena vedno pripravljena za postopek vlivanja, medtem ko se

druga segreva do ţelene temperature. Pred pričetkom vlivanja si operater izbere, iz katere

peči bo potekalo vlivanje, nato pa vklopi dvig peči, katera se regulira s pomočjo laserskega

merilnika nivoja olja v vmesni ponvici. Glede na lasersko meritev se preko hidravličnega

agregata indukcijska peč dviga ali spušča in vzdrţuje ţeleni nivo v transportnih poteh.

Gretje v peči se izvaja s pomočjo električne napetosti, ko pa se peč napolni in je potrebna

dodatna energija za segrevanje, pa se vklopi še segrevanje s pomočjo plinskih gorilnikov.

Delo pri tej napravi je lahko ob neupoštevanju varnostnih predpisov zelo nevarno, saj

lahko pri polnjenju peči pride do manjšega preliva zlitine iz peči, zato se moramo izrecno

drţati vseh navodil za varno delo.


3. AVTOMATIZACIJA NAPRAVE

3.1 Razlogi za avtomatizacijo naprave Konti liv

V današnjih časih je potrebno stremeti k temu, da naredimo čim bolj kvaliteten izdelek v

čim krajšem času in s čim manjšimi proizvodnimi stroški. Ker je stara napravo delovala s

pomočjo relejske logike, je bilo odkrivanje napak dokaj zapleteno in zamudno. Zaradi tega

je prihajalo do zastojev v proizvodnji in manjše produktivnosti. Da se to ne bi dogajalo

oziroma da bi dosegli zmanjšanje teh dogodkov, je bilo potrebno staro tehnologijo

zamenjati z novejšo. Ţeleli smo, da bo nova naprava delovala bolj zanesljivo in bo

prijaznejša do uporabnika. Doseči smo ţeleli tudi to, da bomo v primeru napake na

delovanju naprave opozorjeni na nadzornem sistemu in s tem posledično skrajšali čas

zastojev v proizvodnji.

Na stari napravi ni bilo dobrega nadzora nad načinom dela, zato smo se odločili, da pri

modernizaciji zagotovimo tudi arhiviranje ključnih podatkov, s katerimi lahko kasneje

tehnologi analizirajo potek dogodkov in po potrebi spreminjajo parametre delovanja

naprave. S pomočjo arhiviranih in analiziranih podatkov lahko izboljšamo postopek

vlivanja in s pravilnim pristopom doseţemo kakovostnejše vlivanje oziroma kvalitetnejši

končni produkt. Ti podatki so zelo uporabni tudi takrat, kadar dobi podjetje reklamacijo

kupca, saj se lahko s pomočjo arhiva razbere, kaj bi lahko bilo narobe pri vlivanju bloka.

V podjetju imajo, kolikor je moţno, poenoten sistem za avtomatizacijo, saj tako lahko

sistem laţje obvladujejo in vzdrţujejo. Odločili so se, da si za avtomatizacijo in nadzor

naprave izberejo Siemensovo opremo. Za programski del avtomatizacije so uporabili

programski paket Siemens STEP7, za nadzor naprave pa programski paket Siemens

WinCC. V tej kombinaciji lahko z napravo upravljamo preko nadzornega računalnika,

hkrati pa na nadzoru vidimo dinamično sliko naprave in spremljamo procesne veličine,

katere zajemamo s pomočjo procesnih aktuatorjev. Za laţje delo se na nadzoru izpisujejo

napake ali alarmi, zato ima operater laţje delo pri sprejemanju odločitev za nadaljnje delo

z napravo.

Komunikacija med krmilnikom in nadzornim sistemom poteka preko industrijskega

etherneta, na niţjem nivoju pa s pomočjo profibusa, kot je prikazano na spodnji sliki.


Slika 3.1: Primer komunikacije

3.2 Opis uporabljenih elementov

V podjetju se nagibajo k temu, da imajo, kolikor je to moţno, tipsko opremo na napravah,

saj tako laţje zagotavljajo nujno potrebno vzdrţevanje le te. Prednost je tudi ta, da je

vzdrţevalcu oprema poznana in zato z njo laţje rokuje in jo nadgrajuje v okviru

tehnoloških potreb. Vse to prispeva k hitrejši realizaciji odprave napak ali hitrejši

spremembi programskega dela naprave v primeru zahteve s strani proizvodnje.

Pri izdelavi projekta so se zato odločili, da bodo za potrebe krmiljenja in zajemanja

signalov uporabili strojno opremo podjetja Siemens, katera se v podjetju v večini ţe

uporablja. Uporabljeno je tudi nekaj opreme, katera je bila priporočena s strani dobavitelja

hidravličnih komponent.

V spodnjih točkah so omenjene pomembnejše strojne komponente, katere so ključnega

pomena za delovanje naprave:

centralna procesna enota s spominsko kartico:

Siemens CPU 315-2 PN/DP,

povezovalni vmesnik:

Siemens IM 153-1,

števni modul:

Siemens FM 350,

analogna vhodna enota:

Siemens SM 331,


analogna izhodna enota:

Siemens SM 332,

digitalna vhodna enota:

Siemens SM 321,

digitalna izhodna enota:

Siemens SM 322,

proporcionalni hidravlični regulacijski ventil z ojačevalno kartico VICKERS,

merilnik pretoka olja KOBOLD,

inkrementalni rotacijski dajalnik pozicije.

3.2.1 Centralna procesna enota CP 315-2 PN/DP

Ker v podjetju uporabljajo krmilnike Siemens, so z njimi dobro seznanjeni oziroma dobro

poznajo njihovo delovanje. S tem doseţejo tudi to, da ne potrebujejo toliko različnih

rezervnih delov in posledično nimajo velike zaloge rezervnih komponent, saj so določene

komponente enake in uporabljene v različnih proizvodnih procesih.

[2] Krmilnik CP 315 je namenjen uporabi v srednje zahtevnih procesnih operacijah in sluţi

kot osrednji koordinator razporejanja nalog v proizvodni liniji. Krmilnik lahko deluje kot

samostojna enota z ustreznimi vhodno izhodnimi moduli, lahko pa ga uporabljamo kot

osrednji krmilnik, kateri ima po proizvodnji razvejanih več lokalnih I/O (vhodno/izhodnih)

postaj. V našem okolju z njimi komunicira s pomočjo Profibus DP protokola. Proizvodnja

je lahko dokaj razvejana, zato je bistvo lokalnih I/O postaj v tem, da ima vzdrţevalec dokaj

blizu objekta vpogled nad pravilnim delovanjem komponent za zajemanje in oddajanje

podatkov in pa zaradi laţjega prenosa podatkov do centralne procesne enote. Omogočeno

je tudi povezovanje večjega števila krmilnikov med seboj.

Ta krmilnik ima več različnih konektorjev oziroma vmesnikov in zato lahko komunicira z

različnimi napravami, kot so:

S7 komunikacija za prenos podatkov s Simatic nazornim sistemom,

PG/OP komunikacija, preko katere lahko z orodjem Step7 načrtujemo, zaganjamo

in diagnosticiramo napake; preko tega protokola se tudi povezujemo z nadzornim

sistemom Siemens Scada,


TCP/IP komunikacija preko Profineta in Simatic Net OPC streţnika za

komunikacijo z drugimi krmilniki in I/O napravami.

V primeru izpada napajanja ali napak na perifernih enotah imamo moţnost vpogleda v

diagnostiko, kjer lahko pogledamo in analiziramo zadnjih 500 napak na sistemu. Podatki se

shranijo in so na voljo v nespremenjeni obliki po ponovni vzpostavitvi napajalne napetosti.

Vso to diagnostiko si lahko ogledamo s pomočjo programirne naprave PG. Z njo lahko tudi

med samim izvajanjem programa spreminjamo procesne spremenljivke, kakor tudi

pridobivamo podatke o načinu delovanja, pomnilniški zmogljivosti, obremenitvi in času

cikla.

Za hitro ugotavljanje statusa in morebitnih napak na krmilniku so nam na čelni plošči na

voljo tudi led diode, s katerimi vidimo, kakšno je stanje strojne opreme, napake na I/O

enotah, napake na komunikaciji ter obratovalno stanje krmilnika, kot je start ali stop

naprave.

CPU 315 torej ponuja ogromno funkcij za natančno diagnosticiranje napak na strojnih

komponentah in komunikaciji, sinhronizacijo, alarmiranje, merjenje časa itd.

Slika 3.2: CPU 315-2 PN/DP


3.2.2 Povezovalni vmesnik IM 153-1

[2] Včasih se nam zgodi, da potrebujemo tudi periferne enote za zajemanje signalov, katere

so locirane na različnih lokacijah v proizvodnji, ali pa na eni lokaciji potrebujemo veliko

število I/O modulov, katerih ne moremo namestiti na eno letev. Takrat moramo uporabiti

povezovalni vmesnik, ki nam sluţi za povezovanje signalov med perifernimi enotami in

glavno centralno procesno enoto s pomočjo Profibus DP protokola, ki omogoča visoko

hitrost prenosa podatkov. IM 153-1 je primeren za večino aplikacij v proizvodnji, dodamo

pa mu lahko do 8 I/O modulov. Vsakemu povezovalnemu vmesniku moramo določiti tudi

naslov oziroma številko enote. To naredimo v projektu, ko kreiramo strojno opremo, in pa

fizično na samem vmesniku s pomočjo din stikal.

Slika 3.3: Siemens IM 153-1


3.2.3 Števni modul FM 350

[2] Inteligentni števni modul uporabljamo za štetje visokofrekvenčnih impulzov, saj lahko

z njim merimo impulze do 500 kHZ. Z njim lahko izvajamo neprekinjeno štetje, merimo

frekvenco, vrtilno frekvenco in čas trajanja merjenega procesa.

Merjenje se lahko proţi preko programa ali s pomočjo zunanjih signalov, katere pripeljemo

na vhodne sponke. Omogoča diagnostiko v primeru napak, kot so napaka v napajalni

napetosti, napaka v nastavitvah, signalih, internem spominu ali napaka v napajanju merilne

naprave. Modul lahko meri signale iz 24V ali 5V inkrementalnih dajalnikov ter iz 24V

pulznih dajalnikov z določitvijo smeri vrtenja ali brez.

Slika 3.4: Siemens FM 350 s shemo priključnih sponk


3.2.4 Analogna vhodna enota SM 331

Analogna vhodna enota SM 331 (AI) se uporablja za priklop napetostnih in tokovnih

senzorjev, termoelementov, uporov in uporovnih termometrov. Enota pretvori analogne

procesne veličine v digitalno obliko, katero za obdelavo uporablja krmilnik. S pomočjo

ustreznega orodja lahko vidimo tudi diagnostiko v primeru teţav na opremi.

Slika 3.5: Siemens SM 331

3.2.5 Analogna izhodna enota SM 332

Analogna izhodna enota SM 332 (AO) se uporablja za priključitev analognih aktuatorjev.

Sluţijo za prenos analognih izhodnih signalov iz krmilnika k procesu.



3.2.6 Digitalna vhodna enota SM 321

Digitalna vhodna enota (DI) sluţi za zajemanje digitalnih signalov iz procesa in prenos le

teh v krmilnik. Na vhod lahko pripeljemo 16 ali 32 različnih signalov, odvisno od tipa

kartice. Na čelni strani kartice imamo tudi led svetilke za vizualno indikacijo stanja

vhodnega signala.


3.2.7 Digitalna izhodna enota SM 322

Digitalna izhodna kartica (DO) se uporablja za prenos digitalnih signalov iz nadzornega

krmilnika k procesu. Primerne so za vklop raznih ventilov, kontaktorjev, motorjev majhnih

moči, opozorilnih svetilk in motornih zaganjalnikov.



3.2.8 Proporcionalni regulacijski ventil

Proporcionalni regulacijski ventil uporabljamo za zvezno krmiljenje hidravličnih

aktuatorjev, saj lahko s klasičnimi ventili zavzemamo le odprti oziroma zaprti poloţaj in

zato doseganje ţelenih hidravličnih veličin v sistemih ni moţno. Komponente pri klasičnih

ventilih delujejo pod maksimalno obremenitvijo, zato se nam povečajo izgube energije.

Proporcionalni ventili imajo naslednje prednosti pred klasičnimi:

med delovanjem nam omogočajo kontrolirane prehode krmilnih batov na

hidravličnih komponentah,

z njimi lahko zvezno nastavljamo hidravlično veličino,

z uporabo senzorjev lahko reguliramo in krmilimo hidravlično veličino,

ventil lahko upravljamo s krmilnikom ali elektronskimi ojačevalniki,

ventil lahko namestimo neposredno na aktuator in s tem zagotovimo hitrejši odziv

na ţelene spremembe in

manjše število hidravličnih komponent.

Proporcionalni ventili so torej namenjeni kontroliranemu zagotavljanju nadzora pretoka

olja v neposrednem sorazmerju s komandnim signalom. Glede na tip ventila lahko medij

krmilimo v eno smer, lahko pa tudi v povratno smer pretoka. Za krmiljenje imamo glede

na model ventila dve moţnosti, in sicer:

napetostno krmiljenje od 0 do +/-10V ter

tokovno krmiljenje od 4 do 20mA.

Krmiljenje se izvaja s pomočjo elektronske ojačevalne kartice, signal nanjo pa lahko

pripeljemo z analogne izhodne enote ali pa iz potenciometra. Kartica ima vgrajen tudi PID

regulator, katerega lahko uporabimo po potrebi.


Slika 3.9: Proporcionalni regulacijski ventil

3.2.9 Merilnik pretoka olja KOBOLD

[6] Merilnik Kobold DZR je namenjen merjenju pretoka viskoznih tekočin. Meritev deluje

tako, da se par zobnikov, kateri so nameščeni v merilniku, premika s tokom medija. Glede

na kombinacijo materialov so uporabljeni kroglični ali drsni leţaji. Imamo več tipov

merilnikov, kateri se razlikujejo glede na material ohišja, natančnost meritve, mazalne

lastnosti in glede na medij, za katerega se uporabljajo. Merilnik je zelo robustne izvedbe in

zato zelo primeren za industrijsko okolje. Princip delovanja je tak, da s pretokom medija

vrtimo zobnike, merilnik pa nam na izhodu daje impulze sorazmerno glede na količino

pretoka medija. Te impulze zajamemo s števnim modulom FM 350 in jih lahko nato

uporabljamo za nadaljnje delo v krmilniku.

Glede na tip merilnika lahko z njim merimo zelo majhne pretoke medija od 0,008 l/min pa

vse tja do 700 l/min. Delovni pogoji, v katerih obratujejo, pa so do 400 barov tlaka in do

temperature 150°C.


Slika 3.10: Merilnik pretoka olja Kobold DZR

3.2.10 Inkrementalni rotacijski dajalnik pozicije

Inkrementalne rotacijske dajalnike uporabljamo v različnih industrijskih aplikacijah za

precizno merjenje kotov, hitrosti, dolţine in pozicij. Najpogosteje jih srečamo v

industrijskih obdelovalnih strojih, robotskih napravah, merilnih in kontrolnih napravah ter

transportni tehniki. V principu je to naprava, katera zazna fizikalno spremembo, ki se

pojavi na premiku osi, ter jo spremeni v analogni ali digitalni električni signal.

Slika 3.11: Rotacijski dajalnik pozicije


3.3 Opis programske opreme Simatic Manager S7

V podjetju Cinkarna Celje je veliko aplikacij napisanih v programskem jeziku Step7,

katerega je izdelalo podjetje Siemens in se uporablja za programiranje krmilnikov skupine

S7-300.

Ponuja nam funkcije za vse faze projektiranja [3]:

planiranje, projektiranje, konfiguriranje in parametriranje strojne opreme ter

komunikacije,

ustvarjanje uporabniškega programa,

dokumentiranje,

testiranje, zaganjanje in servisiranje,

vodenje procesa in

arhiviranje.

S programom Step7 lahko urejamo in pregledujemo obstoječe programe, z njegovo

pomočjo pa lahko naredimo tudi čisto novo aplikacijo glede na ţeljo uporabnika. Ko

delamo aplikacijo, lahko izvajamo simulacije, da se prepričamo o pravilnosti delovanja,

istočasno pa lahko s pomočjo programirne naprave opazujemo odzive programa. Poznamo

več načinov pisanja programskega jezika:

seznam ukazov je osnovni programski jezik, primeren za izkušenejše programerje,

omogoča nam uporabo komentarjev in simboličnih imen;

strukturiran tekst je višje nivojski programski jezik, ki omogoča pisanje

sestavljenih ukaznih stavkov;

lestvični diagram oziroma kontaktni načrt je programski jezik, primeren za

začetnike programiranja, saj omogoča pregledno predstavitev vezja

elektrotehniških relejskih krmilij;

blokovni diagram oziroma funkcijski načrt, kjer krmilje predstavimo kot

elektronsko digitalno vezje; na levi strani blokov imamo vedno vhodne

spremenljivke, na desni pa izhodne spremenljivke;

koračna veriga.

Program je prijazen do uporabnika, saj lahko uporabimo tekstovno ali grafično

programiranje. Grafični prikaz programa je pregleden in prijazen do uporabnika.


Slika 3.12: Primer lestvičnega in blokovnega diagrama

Ko začnemo kreirati nov projekt, mu določimo ime, nato pa moramo določiti vso strojno

opremo, katero bomo dejansko uporabili. Če kaj pozabimo ali če se projekt kasneje

nadgrajuje, lahko strojne komponente dodamo tudi naknadno. Za izbiro strojnih

komponent si pomagamo s knjiţnico izdelkov, kjer s pomočjo naročniške številke

izberemo opremo, katero uporabljamo v projektu. Ob tem, ko določamo komponente, jim

določimo oziroma rezerviramo tudi naslove, preko katerih bomo kasneje dostopali do

vhodnih in izhodnih spremenljivk.

Slika 3.13: Postavitev novega projekta


Slika 3.14: Kreiranje strojne opreme

V programu za konfiguracijo strojne opreme lahko ustvarimo tudi vhodno izhodne postaje,

katere so locirane na drugih lokacijah, ter določimo tip povezave do njih. Določiti moramo

tudi povezavo oziroma protokol, po katerem bosta komunicirala krmilnik in nadzorni

sistem.

Vsem analognim vhodnim in izhodnim enotam moramo s pomočjo programske opreme

določiti njihov reţim delovanja. Imamo moţnost, da določimo tip meritve na vhodu. Le ta

je lahko tokovna, napetostna, uporovna ali meritev s termočlenom. Zaradi laţjega

vzdrţevanja je priporočljivo, da vklopimo tudi diagnostiko naprave in javljanje napake v

primeru odprte zanke na meritvi.


Slika 3.15: Nastavitev diagnostike in tipa meritve AI kartice

Ko zaključimo z osnovnimi nastavitvami, lahko shranimo projekt in začnemo s pripravami,

da bomo začeli pisati program. To pomeni, da si s pomočjo elektro projekta naredimo

simbolno tabelo vhodnih in izhodnih signalov ter pomoţnih spominskih bitov, časovnikov

in podobno. Ko delamo tabelo simbolov, najprej napišemo ime simbola, nato pa naslov in

podatkovni tip. Ostane nam še prostor za vpis komentarjev za vsak simbol, kjer lahko

podrobneje vpišemo določene informacije o posameznem simbolu. Vsi ti podatki nam

olajšajo pisanje in razumevanje programa, kasneje pa omogočajo tudi hitrejše odpravljanje

morebitnih napak, saj si s pomočjo simbolov laţje razlagamo delovanje programa.


Slika 3.16: Tabela simbolov

Ko imamo v osnovne nastavitve narejene, lahko začnemo s pisanjem programa, vendar

moramo poznati tudi osnovne operacije, kot so [3]:

A (and): IN povezava,

O (or): ALI povezava,

N (not): negacija,

S (set): postavitev,

R (reset): brisanje,

= : prireditev rezultatov predhodnih operacij,

BE (block end): konec bloka.


Poleg osnovnih informacij moramo poznati tudi naslavljanje operandov:

I (input): vhodni signal,

Q (output): izhodni signal,

M (memory bit): pomoţni pomnilnik,

DB (data block): podatkovni blok,

T (timer): časovne funkcije,

K8, T#, 2#, C#: konstantne numerične vrednosti,

OB, FB, FC, SFB, SFC, DB: organizacijske funkcije oziroma bloki.

Organizacijske funkcije lahko izvajajo preproste ali kompleksne matematične operacije.

Lahko se uporabljajo za kontrolo in krmiljenje, sluţijo pa nam tudi za prenos in sprejem

podatkov na nadzorni sistem. Vse te ţe narejene funkcije se med seboj razlikujejo po

funkciji delovanja. Poznamo naslednje pomembnejše organizacijske funkcije [4]:

Organizacijski bloki (OB) predstavljajo glavni program in določajo vrstni red

izvajanja programa. Predstavljajo vmesnik med operacijskim sistemom in

krmilnikom. To so lahko tudi specifični bloki, ki se izvajajo samo v nekaterih

posebnih situacijah ob startu krmilnika, procesnih prekinitvah, programskih

napakah in cikličnih prekinitvah.

Funkcijski bloki (FB) so bloki, kateri so namenjeni programiranju krmilnih enot za

zaključene podsisteme. To so bloki s pomnilnikom. To pomeni, da si blok zapomni

podatke med obdelavo in do njih lahko dostopa v vsakem ciklu izvajanja bloka.

Parametri, kateri se prenašajo v FB blok, se shranijo v ustrezni podatkovni DB

blok. Te bloke programira programer sam.

Funkcije (FC) so namenjene programiranju nalog, katere se v programu večkrat

pojavljajo. Ti bloki so brez spomina, zato se vse vrednosti in rezultati logičnih

operacij, ki se obdelajo v bloku, izvedejo takoj. Funkcije lahko parametriramo s

trenutno aktualnimi vhodnimi podatki.

Podatkovni bloki (DB) so namenjeni shranjevanju podatkov v obliki števil ali

teksta, do katerih lahko dostopamo iz vseh ostalih programskih blokov. Podatki se

lahko shranjujejo med programiranjem ali pa med samim izvajanjem programa.


V organizacijskih ter funkcijskih blokih si pri programiranju pomagamo z ukazi, kateri se

nahajajo v knjiţnici.

Slika 3.17: Knjiţnica ukazov


3.4 Opis programske opreme WinCC

WinCC oziroma Windows Control Centre je programski paket, ki nam nudi povezavo in

prenos informacij med uporabnikom in proizvodnim procesom. Lahko rečemo, da je

vmesnik človek – stroj, saj na eni strani komunicira z operaterjem, na drugi strani pa se

pogovarja s krmilnikom v proizvodnji in med njima prenaša informacije. Programski paket

je napisan za operacijski sistem Microsoft Windows in se lahko uporablja tudi v

kombinaciji s Siemens PCS7 kontrolnim sistemom. Program je zelo prijazen do

uporabnika, saj je vizualizacija narejena na grafični osnovi, kar je zelo pregledno in

enostavno za uporabo. V kreiranju nadzorne slike lahko uporabimo standardne bloke za

posamezne naprave, katere lahko najdemo v knjiţnici v programskem paketu. Tako lahko

naredimo skoraj kakršnokoli dinamično procesno sliko, katera je vizualno podobna

proizvodni liniji.

WinCC nam ponuja naslednje pomembnejše moţnosti [5]:

omogoča opazovanje procesa in nam ga grafično prikaţe na zaslonu; podatki se na

zaslonu spremenijo vsakič, ko se pojavijo spremembe statusa v procesu,

omogoča delovanje in obvladovanje procesa; to pomeni, da lahko vpisujemo ţelene

procesne spremenljivke, katere se vpisujejo v krmilnik, le ta pa te podatke obdela in

izvede ustrezno operacijo, kot je na primer vklop motorja, odpiranje ventila ali

vklop zvočne signalizacije,

s programom WinCC lahko opozarjamo z alarmom, če se v procesu dogajajo

nepravilni dogodki, kot so povišana temperatura ali nivo; vrednosti, pri katerih se

sproţi alarm, so vnaprej določene in ko je kritična vrednost preseţena, nam

program izpiše sporočilo na zaslonu,

WinCC omogoča arhiviranje procesnih spremenljivk, katere se lahko arhivirajo v

tiskani ali elektronski obliki, s tem pridobimo dokumentacijo, v kateri lahko tudi v

prihodnosti dostopamo do preteklih podatkov iz proizvodnje; s tem doseţemo, da

lahko v primeru reklamacij pogledamo v arhiv in poskušamo ugotoviti, kaj je bilo

pri določenem izdelku narobe v fazi proizvajanja,

s programom lahko določimo administratorske pravice oziroma določimo pravice,

katere ima določen uporabnik sistema; največje pravice ima administrator, lahko pa


določimo pravice tudi na primer tehnologu za vpis pomembnejših parametrov ali

receptov in pravice operaterjev za upravljanje s sistemom,

WinCC vedno komunicira s centralnim procesnim krmilnikom, zato mu moramo

nastaviti tudi tip oziroma protokol komunikacije, to naredimo v upravljalniku s

tagi. Tag je gonilnik, ki nam omogoča povezavo med krmilnikom in nadzornim

sistemom.

V programu WinCC lahko delujemo v dveh različnih reţimih. Najprej moramo narediti

aplikacijo v programski opremi za konfiguracijo, šele nato pa lahko preidemo v

programsko opremo, kjer lahko spremljamo, nadzorujemo in upravljamo proces v realnem

času.

Vedno, ko ţelimo narediti nov projekt, moramo odpreti WinCC raziskovalec, kamor

najprej vnesemo osnovne nastavitve, kot so tip projekta (samostojni ali povezan) in ime

projekta, katerega bomo delali. Ko opravimo z osnovnimi nastavitvami, se nam v WinCC

Explorer-ju (raziskovalcu) odpre struktura projekta, kjer imamo na voljo vse osnovne

urejevalnike.

Slika 3.18: Okno WinCC Explorer


Z navigacijskim oknom na levi strani zaslona lahko dostopamo do vseh modulov, ki sluţijo

za upravljanje posameznih delov projekta. Pomembnejši moduli za nadzor, kateri se

uporabljajo v našem podjetju, so konfiguracija nadzornega računalnika, upravljanje s tagi,

Graphics designer za urejanje procesne slike, kreiranje alarmov, arhiviranje procesnih

spremenljivk, dodeljevanje uporabnikov in njegovih pravic ter urejanje drevesne strukture

nadzornih slik.

Slika 3.19: Nastavitve računalnika

V urejevalniku za osnovne nastavitve računalnika vpišemo generalne podatke o nadzornem

računalniku, kot so ime računalnika v omreţju in ali bo računalnik uporabljen kot streţnik

ali klient. Določimo lahko nastavitve ob zagonu, kot so jezik, uporabljen v projektu,

osnovna slika, in po potrebi aktiviramo oziroma zaklenemo moţnost uporabe tipk, kot so

Ctrl+Alt+Delete. S tem si zagotovimo, da nepooblaščenim osebam na nek način

zaklenemo izhod iz WinCC aplikacije v okolje Windows, saj lahko nekdo drugače pridobi

dostop do pomembnejših nastavitev za delovanje aplikacije.


Urejevalnik z oznakami oziroma tagi upravlja z gonilniki za povezavo med krmilnikom in

nadzornim sistemom. Za vse procesne spremenljivke, katere ţelimo imeti na nadzornem

sistemu, moramo kreirati tag tako, da bomo lahko kasneje procesne veličine opazovali in

nadzorovali v realnem času.

Vsak tag moramo narediti posebej, ko pa ga ustvarjamo, moramo določiti naslednje

obvezne podatke:

ime taga,

podatkovni tip,

dolţino podatka in

naslov, kjer se bere podatek.

Tagu lahko določimo tudi določene neobvezne parametre, kot so:

začetna vrednost, kjer določimo vrednost, katera se prikaţe ob zagonu aplikacije,

nato pa se vpisuje vrednost iz krmilnika. Rezultat te funkcije je hitrejši zagon

aplikacije in hitrejše odpiranje slik,

zgornja in spodnja meja, kjer WinCC ustavi obdelavo podatkov, če je ta vrednost

preseţena,

nadomestna vrednost se avtomatsko vpiše, če pride do kakšne napake na povezavi

ali če je procesna vrednost izven meja spodnje ali zgornje vrednosti,

linearno skaliranje.

Slika 3.20: Okno za ustvarjanje tagov


V grafičnem urejevalniku naredimo procesno sliko, ki mora biti nazorna, razumljiva in

pregledna. Pri ustvarjanju procesne slike imamo na voljo mnogo pripomočkov in bliţnjic, s

katerimi lahko ustvarimo in obdelujemo sliko. Na levi strani urejevalnika imamo moţnost

izbire barv objektov in povečavo, s katero lahko sliko zelo povečamo, če rišemo manjše in

natančne objekte. Za laţje delo nam je zelo v pomoč tudi nabor objektov, stilov in

dinamični čarovnik, ki se nahajajo na desni strani osnovne slike grafičnega urejevalnika. V

naboru objektov najdemo:

standardne objekte, kot so črta, krog, kvadrat in elipse,

naprednejše objekte, kot so slikovno in aplikacijsko okno, I/O področje, grafični

objekti, prikaz stanj in podobno,

objekte, kot so razne tipke, drsni gumbi in potrditveno polje,

cevni objekti.

V naboru slogov lahko na različne načine oblikujemo črte in izbiramo polnilni vzorec

predmetov.

S pomočjo dinamičnega čarovnika lahko ustvarjamo sistemske, standardne, dinamične,

uvozne in slikovne funkcije.

Vsi ti pripomočki so nam v veliko pomoč, če ţelimo narediti kvalitetno procesno sliko, s

katero poenostavimo oziroma olajšamo delo uporabniku.

Slika 3.21: Grafični urejevalnik


V urejevalniku Alarm Logging beleţimo alarme. Predhodno moramo kreirati seznam

alarmov in sporočil, ki se kasneje tudi arhivirajo in omogočajo vpogled za nazaj. Alarmi se

med postopkom izpisujejo na vrhu zaslona procesne slike, kjer je moţna tudi njihova

potrditev. Program WinCC nam omogoča tudi kasnejši vpogled in po potrebi izpis

alarmov. To nam pride zelo prav pri vzdrţevanju naprave ali ob morebitnem izpadu, saj

imamo vpogled v zgodovino in lahko tako laţje sklepamo, kje je vzrok napake. S temi

sporočili lahko močno skrajšamo čas odpravljanja napak, hkrati pa varujemo stroj ob

dovolj hitrem posredovanju ob nastanku napake.

Slika 3.22: Izpis alarmov

Tag logging je urejevalnik, ki vzpostavlja sistem arhiviranja in arhivov procesnih

podatkov. Vse te shranjene veličine lahko prikazujemo v raznih trendih in tabelah, kjer

lahko tudi vidimo datum in čas arhivirane veličine. Če podatke izpisujemo v grafičnih

trendih, potem lahko hitro ugotovimo moţna odstopanja od ţelenih vrednosti, če pa

podatke shranjujemo v tabele, potem lahko te podatke tudi izvozimo v programska orodja,

kot je Microsoft Excel, in jih lahko obdelujemo po ţelji. S temi podatki lahko naredimo

tudi končno poročilo o proizvedenem izdelku in ga po ţelji posredujemo kupcu.

Slika 3.23: Urejevalnik arhivov Tag logging


Če ţelimo določati pravice uporabnikov, potem nam je na voljo User Administrator, kjer

lahko določamo uporabnika oziroma skupine uporabnikov in njihove pravice do dostopa. S

pravicami dodeljujemo dostop do konfiguracije sistema oziroma varujemo naš WinCC

projekt pred nepooblaščenim dostopom. Tukaj imamo moţnost tudi omejevati izvajanje

določenih akcij v spremljanju procesa v realnem času. To pomeni, da na primer operater

nima pravic do sprememb tehnoloških parametrov ali zaustavitve aplikacije, če le ta deluje

v realnem času.

Slika 3.24: Dodeljevanje uporabniških pravic

Običajno ţelimo na nadzorni sliki imeti nek vrstni red prikaza slik. Ponavadi to pomeni, da

je glavna slika v izbirnem oknu postavljena na prvem mestu, ostale pa so nato postavljene

druga za drugo. Pogosto imamo pod glavnimi slikami tudi pomoţne, kot so razni trendi,

arhivi ali morda podrobnejši prikaz določene naprave. Za urejanje drevesne strukture slik

uporabimo za to namenjen urejevalnik Picture Tree Manager. Urejanje drevesne strukture

je dokaj enostavno, saj imamo v spodnjem polju nabor slik, katere še nimajo dodeljenega

mesta prikaza. Tem slikam lahko nato z navadno operacijo vzemi-spusti dodelimo mesto

na nadzorni sliki tako, da jo premaknemo v zgornje polje, kjer naredimo hierarhijo slik, kot

je prikazano na Sliki 3.25. Če ţelimo, da je dostop do določenih slik in podatkov na voljo

točno določenemu uporabniku, potem lahko to storimo s pomočjo urejevalnika

uporabniških pravic.


Slika 3.25: Urejevalnik drevesne strukture slik


PODATKI IZ

HLADILNEGA

SISTEMA IN

PEČI

VHODNI

SIGNALI

KRMILNI

PULT

IZHODNI

SIGNALI

NADZORNI

SISTEM

WinCC

KRMILNIK

CPU 315

4. OPIS IZDELAVE PROJEKTA

4.1 Osnovna ideja

Ideja za izvedbo avtomatizacije Konti liva je bila, da posodobimo napravo v celoti, od

oţičenja do modernizacije v smislu vodenja in nadzora naprave. Glavni cilj posodobitve pa

je bil zmanjšanje človeškega faktorja na proces vlivanja, laţje in varnejše delo za

operaterja in zmanjšanje izmeta. Glavne manipulacije naprave se zaradi laţjega in bolj

preglednega dela še vedno izvajajo na krmilnem pultu, medtem ko je na nadzornem

sistemu prikazana dinamična slika procesa in moţnost vnosa tehnoloških parametrov in

receptov. Osrednja enota je krmilni procesor, kateri nadzoruje vhodne in izhodne signale in

komunicira z nadzornim sistemom WinCC. Oprema za izvedbo naloge je tipizirana, kot se

uporablja v podjetju zaradi laţjega vzdrţevanja in zagotavljanja potrebnih rezervnih delov.

Slika 4.1: Prikaz komunikacije med napravami


4.2 Opis pomembnejših sklopov programa za krmilnik

Program za krmilnik je napisan tako, da naprava v osnovi deluje na enak način kot pred

avtomatizacijo. Narejenih je bilo le nekaj sprememb s ciljem laţjega in bolj preglednega

dela z napravo ter moţnosti pregleda zgodovine delovanja. Ker smo ţeleli imeti čim več

podatkov na nadzoru, je tako na koncu prišlo do zajema in obdelave 64-ih digitalnih

vhodnih signalov, 32-ih digitalnih izhodnih signalov, 16-ih analognih vhodnih signalov in

štirih analognih izhodnih signalov. Na začetku je potrebno določiti oziroma rezervirati vse

potrebne naslove za zajem I/O signalov ter napisati simbolno tabelo. Če imamo simbolno

tabelo osnovnih signalov, potem lahko dokaj enostavno določimo naslove signalov na I/O

karticah. To naredimo tako, da ko urejamo strojno opremo in dodajamo potrebne

komponente oziroma kartice, hkrati tudi na kartici določimo področje naslovov, katere

bomo uporabljali. S tem, ko določimo začetno in končno naslovno področje, nam program

uvozi podatke iz simbolne tabele s podatki, kot so naslov, ime simbola, tip signala in

komentar za podrobnejši opis. Vse te podatke lahko kasneje še urejamo in po potrebi

dopolnjujemo.

Slika 4.2: Urejanje in določitev naslovnega področja DI kartice

Pri dodajanju digitalnih I/O kartic moramo torej biti pozorni pri dodelitvi naslovov,

medtem ko moramo pri analognih I/O karticah biti pozorni na več stvari, saj imamo na

voljo več nastavitev. Tako moramo pri AI karticah natančno definirati, kakšen signal bomo

pripeljali na vhod, saj imamo na voljo več moţnosti, kot so napetostni, tokovni, uporovni


in termočlen. Pri AO karticah imamo na voljo napetostni ali tokovni izhodni signal in pa

moţnost določitve, kakšna vrednost naj bo na izhodu v primeru izpada krmilnika v stanje

stop. V tem primeru je lahko stanje na izhodu brez potenciala, lahko se ohrani zadnja

vrednost ali pa točno definiramo izhodno vrednost. Te nastavitve so zelo uporabne, saj si

marsikje zaradi varnosti ne moremo privoščiti nekontroliranih sprememb v procesu.

4.3 Obdelava programa

Organizacijski bloki predstavljajo glavni program, saj določujejo vrstni red izvajanja. Ti

bloki skrbijo za povezavo med operacijskim sistemom krmilnika in programom

uporabnika. Nekateri imajo zelo posebne lastnosti, saj lahko izvajajo nekatere posebne

akcije ob različnih strojnih ali programskih napakah. Osnovni OB1 določa, po kakšnem

vrstnem redu se bo izvajal naš program. Program v krmilniku poteka ciklično, klicanje

blokov pa se izvaja glede na prioriteto bloka. Program vedno najprej preveri organizacijski

blok OB1 in kliče funkcije, podatkovne bloke in funkcijske bloke, kateri se nahajajo v

njem. Program je v večini napisan v lestvičnem diagramu zaradi boljše preglednosti. Prav

tako je razdeljen na več posameznih funkcij, kjer se izvajajo operacije nekega sklopa

naprave. Temu pravimo strukturno programiranje, s tem pa doseţemo, da je program laţje

razumljiv in pregleden tudi za nadaljnje vzdrţevanje. Tako v osnovnem organizacijskem

bloku obdelujemo naslednje funkcije:

FC4 – krmiljenje hitrosti vlivne mize,

FC6 – krmiljenje gretja in hlajenja olja,

FC7 – krmiljenje sesalne črpalke,

FC9 – krmiljenje hladilne vode,

FC10 – krmiljenje hidravlike,

FC12 – signalizacija,

FC13 – krmiljenje vlivnega korita,

FC14 – krmiljenje vlivnega voza,

FC15 – krmiljenje vmesne posode 09.06,

FC16 – izbira programa za vlivanje,

FC18 – obdelava poloţaja vlivne mize,


FC23 – temperatura litine v vlivnem koritu,

FC50 – obdelava analognih vrednosti,

FC60 – zagonski pogoji.

4.4 Opis pomembnejših funkcijskih blokov

4.4.1 FC4 – Hitrost pomika vlivne mize

V tem funkcijskem bloku poteka obdelava signalov, kateri so pomembni za dvigovanje ali

spuščanje vlivne mize. Meritev hitrosti vlivne mize mora biti zelo natančna, saj je od tega

odvisna kvaliteta vlitega bloka. Pri premikanju vlivne mize moramo biti posebej pozorni,

da ne pride do strojeloma, zato moramo v obdelavo vključiti tudi vhodne signale, kateri

nam signalizirajo pozicijo posameznih komponent naprave. Na napravi Konti liv moramo

imeti moţnost pomika vlivne mize tako v ročnem kot v avtomatskem reţimu delovanja.

Zaradi tega smo predvideli dve moţnosti vnosa ţelene vrednosti hitrosti. Če je naprava v

ročnem reţimu, potem se ţelena hitrost vnese s pomočjo potenciometra. Signal iz

potenciometra se preko pretvornika pripelje na analogno vhodno kartico. V primeru, da je

naprava v avtomatskem reţimu, krmilnik zajema ţeleno vrednost iz podatkovnega bloka, v

katerega operater vpiše vrednost preko nadzornega sistema. Zaradi tega moramo

programsko določiti, katera ţelena vrednost se kasneje vpiše v regulator hitrosti pomika

vlivne mize. Sama hitrost vlivne mize se meri preko pulznega dajalnika merilnika pretoka

olja, njegovi signali pa so pripeljani na hitro števni modul FM 350.

Ker je okolje, v katerem dela operater, dokaj hrupno, smo predvideli zvočno in vizualno

signalizacijo. Signalizacija se vklopi v več primerih, kot so predolgo dviganje, start

vlivanja in opozorilo, ko je vlivanje 20 centimetrov pred koncem. Zadnje opozorilo je zelo

pomembno, saj se mora operater naprave pripraviti na zaključek vlivanja in poskrbeti, da

se konča iztekanje litine iz indukcijske peči.


4.4.2 FC6 – Hlajenje in gretje hidravličnega olja

Hidravlično olje je eden ključnih elementov za stabilno delovanje hidravličnega agregata.

Znano je, da se viskoznost olja pri različnih temperaturah spreminja, zato moramo na

hidravlični enoti zagotoviti temperaturo olja, katero predpiše proizvajalec. V ta namen je

za gretje hidravličnega olja predviden električni grelec, za hlajenje pa toplotni

izmenjevalec, preko katerega teče hladilna voda. Program v bloku FC6 zajema vrednost

temperature in na podlagi le te vklopi gretje ali hlajenje. Pred zagonom naprave imamo v

programu nastavljeno, da mora grelec segreti olje nad 41°C. Nato se med delovanjem

preko črpalke in ventilov segreva sam. Ko temperatura doseţe 48°C, vklopimo hlajenje in

hladimo s pomočjo hladilne vode do 45°C. Tako zagotovimo, da je temperatura olja dokaj

konstantna in s tem ne vplivamo na proces vlivanja. Če bi temperatura slučajno narasla

preko 52°C, potem vklopimo opozorilo za operaterja, da preveri vzrok povišanja. Zgornja

meja delovanja agregata je 55°C, ko vklopimo blokado delovanja. Če bi do tega prišlo, bi

bila velika verjetnost, da je na hladilnem sistemu nekaj v okvari, zato bi bil potreben poseg

vzdrţevalnega osebja.

4.4.3 FC10 – Krmiljenje hidravlike

V tem funkcijskem bloku nadzorujemo delovanje hidravličnih črpalk, katere so ključnega

pomena za zanesljivo delovanje naprave. Na hidravličnem agregatu sta zaradi večje

zanesljivosti delovanja nameščeni dve hidravlični črpalki, saj moramo imeti ob

morebitnem izpadu ene takoj na voljo drugo, da se vlivanje ne ustavi. Če bi do tega prišlo,

bi lahko v primeru nepozornosti operaterja prišlo do zaustavitve vlivanja in posledično

preliva litine. Ob takšnih dogodkih lahko pride do različnih poškodb, zato mora biti zaradi

varnosti vedno ena črpalka v pripravljenosti.

V bloku FC10 beremo podatke iz nadzornega sistema in na njihovi podlagi program vklopi

črpalke ciklično glede na obratovalne ure ali pa točno določeno črpalko, če je takšna

zahteva operaterja. V tem bloku se izvaja tudi kontrola delovanja in v primeru napake na

črpalki to krmilnik tudi javi nadzornemu sistemu, da lahko operater izvede nadaljnje

predpisane ukrepe.


4.4.4 FC16 – Izbira programa za vlivanje

Na napravi za kontinuirano vlivanje se vliva več različnih tipov blokov, kateri se

razlikujejo po vrsti materiala. Zaradi tega je potrebno bloke vlivati z različnimi

tehnološkimi parametri.

Osnovna tehnološka zahteva je bila, da se vsakemu posameznemu tipu vlivnega materiala

določi hitrost vlivanja in hitrost pretoka hladilne vode. Zaenkrat smo pripravili moţnost

vnosa štirih programov, katere pred začetkom vlivanja nastavi tehnolog proizvodnje. V

funkcijskem bloku FC16 zajamemo podatke o ţeleni hitrosti pomika in jih prepišemo v

FC4, kjer jih pripeljemo na vhod SP (ţelena vrednost) regulatorja hitrosti pomika.

Slika 4.4: Primer vpisa ţelenih vrednost za Program 3


4.4.5 FC18 – Meritev položaja vlivne mize

Meritev poloţaja vlivne mize se izvaja s pomočjo meritve pretoka olja. Merilno območje

oziroma hod cilindra znaša od 0 do 2500 centimetrov. Tukaj je zelo pomembno, da se nam

števni modul ničlira pred začetkom vlivanja, v ta namen smo predvideli dve moţnosti

ničliranja, in sicer z induktivnim stikalom ali s pomočjo meritve tlaka olja. V primeru, da

induktivno stikalo zataji ali nastanejo mehanske poškodbe, potem ne ustavi mize oziroma

ne izklopi ventila za dvig. Če se to zgodi, imamo na voljo tudi tlak olja, kateri v trenutku,

ko miza doseţe zgornji poloţaj, močno naraste. Z opazovanjem delovanja naprave smo

opazili, da tlak pri normalnem dvigovanju mize ne naraste preko 10 barov, v primeru pa,

da induktivno stikalo ne ustavi mize, potem tlak naraste preko 40 barov. Na podlagi teh

ugotovitev smo se odločili, da postavimo mejo za ničliranje in ustavitev vlivne miza na 20

barov, kar se je kasneje na podlagi preizkusov izkazalo za primerno rešitev. S tem smo

dosegli ustrezno ničliranje in preprečili delovanje naprave pod visokimi tlaki.

Slika 4.5: Del bloka FC18 za ničliranje števca


4.4.6 FC23 – Temperatura litine v vlivnem koritu

Meritev temperature litine v vlivnem koritu opravlja operater s prenosnim merilnim

elementom med postopkom vlivanja. Podatek o tej temperaturi je predviden za arhiviranje

v tabelo na nadzornem sistemu. Za kvaliteto vlitega bloka je temperatura litine zelo

pomembna, zato se bo ta podatek arhiviral in bo na voljo tehnologu tudi v primeru, če bo

prišlo do reklamacije izdelka.

Obdelava programa v bloku FC23 poteka tako, da zajemamo signal vrednosti temperature

in ko le ta vrednost preseţe 300°C, vklopimo časovnik. Le ta je nastavljen na 5 sekund in

to je po analizi dovolj, da se meritev stabilizira. Po uspešno opravljeni meritvi vklopimo

zvočno signalizacijo, katera opozori operaterja o uspešno opravljeni meritvi. Vrednost

litine v koritu je pribliţno 420°C, naslednja meritev pa je moţna, ko vrednost na

termoelementu pade pod 250°C.

Ko je meritev uspešno opravljena, prepišemo vrednost temperature na nadzorni sistem,

kjer se vpiše v tabelo. Ker ta podatek pošljemo samo dvakrat med vlivanjem enega bloka,

smo morali zato narediti proţenje prenosa podatka samo takrat, kadar ţelimo to procesno

vrednost resnično prenesti. S tem smo preprečili ciklično prepisovanje podatka, saj bi

drugače imeli v tabeli nepravilne informacije.

Slika 4.6: Uspešno opravljena meritev in aktiviranje zvočne signalizacije


4.4.7 FC50 – Zajem analognih vhodnih vrednosti

Vse analogne vhodne vrednosti pripeljemo na blok MOVE, katerega najdemo v knjiţnici.

Tukaj lahko pretvorimo vhodni signal v celo število oziroma mu dodelimo vrednost. Na

vhod tega bloka lahko pripeljemo vse osnovne podatkovne tipe z dolţino 8, 16 ali 32 bitov.

Celo število, katerega dobimo na izhodu bloka, nato peljemo na blok FC105, kateri je

namenjen skaliranju celega števila. Tukaj dodelimo območje meritve, kot je na primer od

0°C do 100°C. Ko se izvede ta postopek, imamo na izhodu rezultat pretvorbe, katerega

lahko pošljemo na nadzorni sistem ali pa ga naprej obdelujemo v programu. Vsakemu

vhodnemu signalu tudi kontroliramo kvaliteto meritve. Če je meritev enaka vrednosti 0,

potem javimo napako meritve na nadzorni sistem.

Slika 4.7: Diagram poteka bloka FC50


4.4.8 FC60 – Zagonski pogoji

Zagonski pogoji so pogoji, kateri morajo biti izpolnjeni pred začetkom delovanja naprave.

S tem zagotovimo, da so zagotovljeni osnovni pogoji za zagon in da na napravi ni napak,

katere bi lahko vplivale na delovanje. Programski blok FC60 tako preverja naslednje

zagonske pogoje:

zasilni izklop,

kontrola hladilne vode,

izbrana mora biti vsaj ena peč,

delovati mora hidravlična črpalka,

temperatura olja mora biti v mejah,

filter olja mora biti OK,

vlivni voziček mora biti zadaj,

vlivna miza mora biti zgoraj,

nivo hladilne vode v vmesnih posodah mora biti OK.

Slika 4.8: Izsek bloka FC60 z zagonskimi pogoji


4.5 Nadzorni sistem WinCC na napravi Konti liv

Nadzorni sistem WinCC predstavlja HMI vmesnik. To pomeni, da je to vmesnik za

komunikacijo med človekom in strojem. Za izvedbo nadzornega sistema smo uporabili

programsko opremo Simatic WinCC V7.0 SP1. Naprava Konti liv pred avtomatizacijo ni

imela nadzornega sistema, sedaj pa smo se zanj odločili, ker zelo olajša delo operaterju

naprave. Operater ima tako na voljo več podatkov o delovanju naprave in se zato lahko

laţje odloči za ukrepe v primeru njenega nepravilnega delovanja.

Osnovna ideja za izdelavo nadzornega sistema ja bila, da imamo glavno sliko, na kateri je

prikaz delovanja celotnega sistema naprave Konti liv. To pomeni, da je na sliki prikazano

delovanje vlivanja, hidravličnega sistema in delovanje naprave za zagotavljanje hladilne

vode. Na glavni sliki so prikazani vsi pomembnejši procesni podatki, na njej pa so tudi

tipke, katere nam kličejo pomoţne slike tehnoloških parametrov, procesnih podatkov,

zagonskih pogojev, avtomatskih ustavitev in opozoril. Določeni pomembnejši podatki so

zaradi boljše preglednosti prikazani v večji velikosti, saj jih operater med delovanjem

naprave opazuje z večje razdalje.

Poleg glavne slike imamo na voljo še pomoţne slike, na katerih je prikazano podrobnejše

delovanje hidravličnega agregata, prikaz trendov in tabela z arhivom temperatur v vlivni

kokili. Pomoţne slike v večini primerov potrebujemo samo v primerih, ko sistem

vzdrţujemo, analiziramo ali ko potrebujemo podatke iz arhiva.

Na nadzornem sistemu imata tehnolog in operater moţnost vnosa osnovnih podatkov,

kateri so potrebni za začetek vlivanja. Med postopkom vlivanja operater samo nadzoruje

postopek, ostale operacije pa zaradi narave dela opravlja na komandnem pultu. Operater

mora pri svojem delu uporabljati zaščitna sredstva, med njimi tudi delovne rokavice, in

zaradi tega z napravo laţje upravlja preko tipk na komandnem pultu. Za tak sistem dela

smo se odločili zato, ker je v določenih trenutkih potrebno narediti hitre spremembe, zato

je bolj smiselno napravo upravljati preko robustnejših tipk, kot pa s pomočjo tipkovnice in

miške.

V nadzorni sistem se lahko prijavimo s tremi prijavami, kar pomeni, da smo s tem razdelili

uporabniške pravice. Najmanj uporabniških pravic ima operater, ki lahko nastavlja samo

osnovne parametre. Tehnolog ima več pravic in lahko vpisuje recepte za vlivanje in


prenaša arhivirane podatke. Imamo še skrbnika sistema, ki ima popoln nadzor nad

nadzornim sistemom.

4.6 Izdelava nadzornega sistema WinCC

Slika nadzornega sistema je narejena iz objektov, kateri so nam na voljo v knjiţnici, in iz

osnovnih geometrijskih objektov, kot so črta, mnogokotnik, kvadrat in krog, ter iz statičnih

tekstov. Procesne spremenljivke se izpisujejo ali vpisujejo v I/O poljih, na desni strani teh

polj pa je napisana fizikalna enota meritve. Slika je dinamična, kar pomeni, da se črpalka

ob delovanju obarva. Prav tako se obarvajo cevovodi, kadar je v njih prisoten tlak oziroma

pretok medija, in pa hidravlični ventili, kadar je na njihovih tuljavah prisotna krmilna

napetost. Za prikaz dolţine vlitega bloka smo uporabili vrstični grafikon, kateri se tudi

obarva sorazmerno z dolţino vlitega bloka.

Osnova za vse te akcije so gonilniki oziroma tagi, kateri sluţijo za komunikacijo med

krmilnikom in nadzornim sistemom. Z njihovo pomočjo izvajamo vse dinamične

spremembe na nadzorni sliki, kakor tudi prepisujemo vse spremembe, katere izvajamo na

nadzornem sistemu, v krmilnik.

4.6.1 Kreiranje tagov

Za vsako procesno spremenljivko, katera je lahko v poljubnem podatkovnem tipu, lahko

naredimo tag. Prav tako lahko tag naredimo za vse bite, katere beremo na vhodnih

digitalnih karticah. V našem primeru smo morali tage kreirati vsakega posebej v Tag

Managementu. Tukaj najprej določimo, kakšen tip komunikacije je med krmilnikom in

nadzornim računalnikom, nato pa ustvarimo nov gonilnik za povezavo. Mi uporabljamo za

povezavo TCP/IP protokol, ime gonilnika pa je lahko poljubno, v našem primeru PLC_KL.

Ko ustvarjamo gonilnik, je zelo pomembno, da določimo parametre za povezavo, kjer

vpišemo IP naslov krmilnika in pa številko reţe ter številko podnoţja, na katerem se nahaja

krmilnik. S tem gonilniku določimo lokacijo, kje naj išče podatke oziroma s kom naj

komunicira. Ko imamo vse te nastavitve, lahko začnemo z izdelavo tagov, katere lahko


razvrstimo v več skupin, da imamo nad njimi boljšo preglednost. Lahko jih razvrstimo na

vhode, izhode, podatkovne tipe ali tip informacije (nivo, temperatura, tlak, …).

Slika 4.9: Določitev parametrov za povezavo

4.6.2 Barvanje cevovodov

Če ţelimo imeti dinamično sliko, je smiselno, da se nam ob določenih akcijah barvajo tudi

cevovodi, če se v njih nahaja tlak ali ustvarja pretok. S tem zagotovimo boljši pregled nad

napravo in bolj varno delo z njo. V primeru vzdrţevalnih posegov lahko najprej vizualno

preverimo, ali je področje naprave varno za vzdrţevalni poseg.

Slika je narejena tako, da so vsi cevovodi v stanju mirovanja obarvani sivo. Med

delovanjem se cevovodi za olje obarvajo črno, za vodo zeleno, za plin rumeno in za dotok

litine oranţno.

Pri barvanju cevovodov lahko za spremembo stanja uporabimo eno ali več procesnih

spremenljivk. Če uporabimo več spremenljivk, potem moramo napisati formulo, kdaj naj

se akcija izvede. V konkretnem primeru na Sliki 4.10 je prikazan primer, ko se cevovod


obarva črno takrat, kadar je prisotna povratna informacija o delovanju vsaj ene od

hidravličnih črpalk oziroma ko je izpolnjen pogoj, napisan v formuli.

Slika 4.10: Določitev formule in barve za cevovod

4.6.3 Aktiviranje statičnega teksta

Na dinamični sliki lahko v različnih situacijah obveščamo ali opozarjamo operaterja o

stanju naprave. Statični tekst se lahko prikaţe, če je izpolnjen določen definiran vhodni

pogoj, katerega opazujemo preko taga, ali pa se tekst prikaţe, ko je izpolnjena definirana

formula. Na naši sliki se prikazuje več statičnih tekstov, kot so ročno, avtomatsko ali

opozorilo ni plina. Pri opozorilih imamo tudi moţnost spremembe barve teksta in po

potrebi utripanje teksta, ozadja ali okvirja. Intenzivnost utripanja lahko izbiramo po lastni

ţelji, glede na pomembnost sporočila.

Na Sliki 4.11 je prikazan primer aktiviranja napisa, kadar je naprava v avtomatskem

reţimu obratovanja. Iz napisane formule ja razvidno, da se bo napis na zaslonu pojavil

samo takrat, kadar bo izbirno stikalo na izbranem avtomatskem reţimu in hkrati ne bo

izbran ročni reţim. S to formulo preprečimo, da bi se izpis prikazal, če bi slučajno na

vhodnih signalih prišlo do kakšne napake ali pa če bi bilo v okvari izbirno stikalo.

Podobno kot aktiviranje statičnega teksta lahko na primer obarvamo sondo za indikacijo

nivoja v posodi, le da v tem primeru spreminjamo barvo objekta. Na naši sliki zelena

pomeni, da je nivo v mejah normale, medtem ko rdeča pomeni, da je nivo izven


dovoljenega območja (minimum ali maksimum). Če ţelimo, lahko ţeleni napravi določimo

tudi krajši pomoţni tekst (tooltip text), ki se prikaţe, če se z miško postavimo na objekt.

Slika 4.11: Aktiviranje statičnega teksta

4.6.4 Prikaz delovanja črpalke

Na napravi Konti liv je pravilno delovanje črpalk zelo pomembno, zato mora imeti

operater jasno predstavo, kaj se s črpalkami dogaja. Kadar črpalke ne obratujejo, so

obarvane sivo, med obratovanjem pa se obarvajo enako kot cevovod. V primeru, da je na

črpalki prisotna napaka, začne utripati v rdeči barvi. Poleg črpalke imamo še manjši

kvadratek, kateri se obarva belo, kadar ima črpalka zahtevo za delovanje.

Slika 4.12: Urejanje objekta za prikaz delovanja črpalke


4.6.5 Grafični prikaz dolžine bloka

Zaradi bolj nazornega prikaza dolţine bloka smo se poleg številčnega prikaza odločili tudi

za grafični prikaz, da lahko operater z večje oddaljenosti oceni dolţino vlitega bloka. Za

grafični prikaz smo uporabili vrstični grafikon, ki ima več moţnosti nastavitve. V osnovi

moramo določiti spodnjo in zgornjo mejo območja delovanja. V našem primeru imamo

delovno območje od 0 do 3000 milimetrov. Glede na to, da je smer vlivanja bloka navzdol,

smo morali temu prilagoditi tudi grafikon, kateri ima moţnost prikaza levo, desno, gor in

dol. Barva prikaza je lahko poljubna, v našem primeru je zelena.

Ključni podatek za grafični prikaz je določitev povezave s procesnim gonilnikom oziroma

tagom. S tem določimo grafikonu, od kod naj pridobiva podatke za prikaz. Za prikaz

imamo moţnost poljubnih nastavitev, kot so prikaz lestvice ob grafikonu, poljuben tip

lestvice (linearna, kvadratna, kubična, logaritmična, …), alarmiranje ob prednastavljenih

vrednostih, utripanje pri določenih situacijah, poljubne barvne kombinacije prikaza ter

velikost grafikona.

Slika 4.13: Povezava gonilnika za prikaz dolţine bloka


4.6.6 Prikaz pomožne slike na glavni sliki

Na glavni sliki imamo gumbe, s katerimi lahko na glavno sliko prikličemo pomoţno sliko.

V našem primeru lahko s pritiskom na levo tipko z miško prikličemo naslednje slike:

tehnološki parametri, procesni podatki, zagonski pogoji, avtomatske ustavitve in opozorila.

Osnova za klicanje slike je, da najprej v grafičnem urejevalniku naredimo sliko, katero

bomo potrebovali za prikaz, in jo shranimo pod nekim smiselnim imenom, kot je v našem

primeru (Tehnoloski_parametri). Ko imamo sliko narejeno, moramo na glavni sliki v

knjiţnici poiskati objekt Okno za sliko (Picture Window) in ga postavimo na poljubno

mesto na glavni sliki, vendar moramo vedeti, da na mestu, kjer je postavljeno okno, se bo v

nadaljevanju tudi odpirala slika. Ko to naredimo, lahko odpremo lastnosti objekta, kjer

kliknemo na postavko Ime slike. S tem se nam odpre okno, kjer si lahko izberemo ţeleno

sliko za prikaz, saj so nam tukaj na voljo vse shranjene slike v projektu. Poleg tega lahko v

lastnostih objekta določimo še veliko nastavitev, med drugim tudi, ali lahko operater sliko

premika, zapira, prilagodi velikost, po potrebi uporablja drsnik, določimo naslov slike in

podobno.

Slika 4.14: Nastavitev lastnosti Okna za sliko


Ko imamo vse to pripravljeno, moramo določiti tudi nastavitve gumba, s katerim bomo

sproţili prikaz slike. V ta namen odpremo lastnosti gumba in meni dogodki, kjer določimo,

s katerim dejanjem na miški sproţimo določen dogodek. Na Sliki 4.15 je prikazan primer

nastavitev, ko s pritiskom na levi gumb miške sproţimo akcijo klicanja predmeta

Tehnoloski_parametri. Ko imamo vse zgoraj omenjene nastavitve narejene in shranjene,

potem lahko v aplikaciji v realnem času preverimo delovanje.

Slika 4.15: Nastavitev lastnosti gumba za klicanje slike

4.6.7 Prikaz tehnoloških oznak

Glede na izkušnje je priporočljivo, da imamo na vsaki sliki tudi tehnološke oznake oziroma

merilna mesta. Te tehnološke oznake potrebujemo predvsem za potrebe vzdrţevanja, saj

lahko tako hitreje s pomočjo slike ugotovimo merilno mesto. Nadalje lahko v našem

laboratoriju za meroslovje s pomočjo merilnega mesta ugotovimo merilno območje

naprave in druge pomembnejše parametre in podatke. S tem si lahko v nadaljevanju

olajšamo delo in zmanjšamo čas zastoja v primeru okvare.

Glede na to, da operater med obratovanjem teh podatkov ne potrebuje, je smiselno, da jih

vklopimo samo, kadar to ţelimo. V ta namen smo v zgornji desni kot slike postavili gumb

z imenom Tehnološke oznake. Aplikacija je narejena tako, da če na ta gumb kliknemo z

tipko na miški, potem se nam na zaslonu prikaţe statični tekst s tehnološkimi oznakami. S

ponovnim klikom na ta gumb se nam oznake ponovno zaprejo. V ta namen smo morali


ustvariti poseben binarni notranji tag (Teh_oznake), katerega postavljamo ali brišemo s

klikom na gumb Tehnološke oznake. Da lahko izvajamo te akcije, smo morali napisati

globalno skripto v C urejevalniku, kjer postavljamo ali brišemo bit za prikaz tehnoloških

oznak. Na koncu, ko urejamo prikaz statičnega teksta, moramo v lastnostih objekta dodeliti

tag (v našem primeru Teh_oznake), kateri nam ob aktiviranju omogoča prikaz oznak.

Slika 4.16: Nastavitve in C skripta za prikaz tehnoloških oznak

4.6.8 Prikaz trendov

Za prikaz trendov na nadzornem sistemu smo naredili posebno sliko, kjer so zbrani vsi

pomembnejši trendi. V ta namen smo iz knjiţnice v projektu uporabili objekt WinCC

Online Trend Control. Tukaj moramo v nastavitvenem oknu narediti nekaj osnovnih

nastavitev, kot so:

ime trenda,

podatkovni vir,

karakteristiko časovne osi,

karakteristike osi za izmerjene vrednosti,

način in barva prikaza krivulje,

prikaz ţelenih gumbov orodne vrstice in


moţnost izvoza podatkov.

Slika 4.17: Nastavitve objekta WinCC Online Trend Control

Osnova za prikaz trendov so tagi. Vse tage, katere ţelimo prikazati v trendih, moramo

predhodno arhivirati. To naredimo v urejevalniku Tag Logging, katerega najdemo v

WinCC raziskovalcu. Tukaj najprej določimo ime skupine, kot je na primer arhiv

temperatur ali pretok. Znotraj skupin nato določimo, katere procesne podatke ţelimo

arhivirati in jim hkrati določimo tip arhiviranja (ciklično ali neciklično), časovni interval

zajemanja podatkov, prikazano vrednost ob napaki meritve in določitev spodnje in zgornje

meje procesne vrednosti.

4.6.9 Prikaz arhiva temperature v tabeli

Način prikaza temperature v tabeli se izdela na skoraj enak način kot prikaz trendov, le da

tukaj uporabimo objekt WinCC Online Table Control iz knjiţnice v projektu. V tej tabeli

prikazujemo samo arhiv temperature v vlivni kokili. Posebnost v našem primeru je, da


signal zajemamo neciklično oziroma samo takrat, kadar za to dobimo zahtevo iz krmilnika.

Razlog za to je v tem, da operater to meritev opravlja ročno in to samo dvakrat v enem

ciklu vlivanja. Program Step7 ja napisan tako, da po koncu uspešno opravljene meritve

opozori operaterja, hkrati pa sproţi prepis vrednosti na nadzorni sistem.

Za namen necikličnega arhiviranja smo morali napisati skripto v C urejevalniku, kjer ob

postavitvi binarnega taga sproţimo arhiviranje procesne vrednosti.

Slika 4.18: C skripta za aktiviranja taga

Vse te procesne vrednosti lahko iz tabele enostavno izvozimo in jih kasneje uporabimo za

analizo ali nadaljnjo obdelavo. Iz tabele lahko enostavno odčitamo čas, datum in vrednost

odčitane procesne vrednosti.

Slika 4.19: Prikaz tabelarnega arhiviranja


5. ZAGON NAPRAVE

Pri izdelavi programa smo za osnovo imeli opis postopka priprave stroja za vlivanje bloka

in elektro načrte. Program smo v največji moţni meri preizkusili s pomočjo simulacij ţe

pred zagonom naprave, saj smo tako privarčevali na času, kateri je bil potreben za zagon

naprave. Glede na to, da je bila avtomatizacija naprave predvidena v času strojnega

remonta, smo bili posledično omejeni s časom zagona. Ravno zaradi omejitve s časom se

je predhodno testiranje izkazalo kot zelo smiselno dejanje.

Preden smo začeli testiranje programa na sami napravi, smo temeljito preverili vse vhodne

in izhodne signale. Test signalov je potekal tako, da smo s pomočjo načrtov kontrolirali

vsak analogni in digitalni signal posebej. S tem smo se prepričali, ali je naprava pravilno

oţičena, saj bi v primeru neskladij lahko prišlo do kakršnekoli poškodb, česar pa si ne

smemo privoščiti.

Slika 4.20: Elektro omara


Glede na to, da pri testiranju signalov ni prihajalo do večjih neskladij oziroma smo manjše

napake sproti odpravili, smo lahko začeli testirati program neposredno na napravi.

Testiranje programa se je izvajalo postopoma po sklopih, tako da smo imeli popoln nadzor

nad delovanjem. Ravno zaradi moţnosti poškodbe ali strojeloma smo morali biti med

izvajanjem testiranja izredno zbrani in previdni. Za uspešno izvedbo testiranja smo morali

aktivno sodelovati tudi z operativno elektro, merilno in strojno sluţbo, katere so nam

nudile podporo pri reševanju oziroma odpravah manjših neskladij.

Ob tem, ko smo testirali program, smo na nadzornem sistemu preverjali tudi delovanje

sistema WinCC. Potrebno je bilo prilagoditi prikaz I/O oken za prikaz procesnih veličin,

saj ponekod ni potrebe, da imamo decimalna mesta za prikaz. Imeli smo tudi eno napako

na prikazu nivoja, ker je bil prikaz nivoja v zbirni jami prikazan drugače, kot je bilo

dejansko stanje v jami. Manjša usklajevanja smo morali napraviti tudi pri prikazu opozoril

in prikazu zagonskih pogojev, vendar če zagon gledamo kot celoto, lahko rečemo, da

večjih zapletov ni bilo. To je posledica tega, da smo na zagon naprave prišli dobro

pripravljeni in tukaj se je pokazalo, da smo sprejeli pravilno odločitev, ker smo večino

delovanja naprave s pomočjo simuliranih signalov preizkušali ţe med izdelovanjem

projekta.

Slika 4.21: Glavna nadzorna slika


Na Sliki 4.21 in 4.22 je prikazano delovanje sistema v realnem času. Pri risanju glavne in

pomoţne slike smo si pomagali s tehnološko shemo in posnetkom stanja v proizvodnji.

Tako smo na sliki poskušali prikazati čim bolj realno stanje naprave. Kot lahko vidimo, si

operater s tipkami na vrhu ekrana izbere prikaz ţelene slike, v osnovnem stanju pa je na

zaslonu vedno glavna slika. Ostale slike so bolj namenjene potrebam vzdrţevanja in

pregledu trendov, katere potrebuje tehnolog. Na glavni sliki lahko v grobem vidimo

celotno stanje naprave, vključno s hidravličnim agregatom, ogrevalno plinsko napravo in

hladilnim sistemom. Prav tako se nam v primeru napake na eni od teh naprav v alarmnem

oknu izpiše zadnji alarm, kateri je aktiven do potrditve s strani operaterja. Na glavni sliki

lahko vidimo vse procesne veličine, vendar so tiste pomembnejše prikazane v večjih

prikaznih oknih, da jih lahko operater vidi z večje razdalje.

Na pomoţni sliki hidravlike lahko vidimo, da z njo krmilimo cilinder za pomik vlivne

mize, vlivnega vozička in vlivnega korita. Prav tako kot na glavni sliki si lahko tudi na tej

vklopimo ali izklopimo tehnološke oznake za pomoč pri vzdrţevanju sistema.

Slika 4.22: Nazornejši pogled hidravlične enote


Na Sliki 4.23 imamo prikaz trendov, katere lahko poljubno dodajamo, odvisno, kaj

potrebujemo. Na abscisni osi imamo časovno značko, na ordinatni osi pa imamo skalo za

izmerjeno vrednost procesne veličine. Ordinatna os se nam lahko prilagaja avtomatsko ali

pa ji določimo stalno vrednost, prav tako lahko na abscisi določimo prikazan časovni

interval prikazanih vrednosti. V spodnjem delu slike lahko razberemo ime trenda, vrednost

ob določenem času in ime taga.

Konkretno je na spodnji sliki prikazan primer iz proizvodnje, kjer imamo prikaz trendov

ţelene in dejanske vrednosti hitrosti pomika vlivne mize ter dejansko dolţino bloka. Na

ordinatni osi lahko razberemo, da je ţelena hitrost pomika vlivne mize 145 mm/min in da ji

dejanska izmerjena hitrost lepo sledi, kar je bil naš cilj. Hkrati lahko na Sliki 4.23 vidimo

tudi dejansko dolţino bloka, katero nam predstavlja črna črta.

Trendi so nam lahko v veliko pomoč, zlasti v primeru reklamacij izdelka, saj imamo

zgodovino vseh pomembnejših procesnih vrednosti in vpogled, če ja na določenem izdelku

morda prišlo do kakšne motnje med postopkom vlivanja.

Slika 4.23: Izsek iz trendov


Ko smo imeli napravo pripravljeno na zagon, smo imeli moţnost narediti nekaj poizkusov

delovanja naprave brez litine. Tako smo lahko preverili, ali vsi sklopi na napravi delujejo

pravilno, hkrati pa smo nastavljali različne ţelene vrednosti hitrosti mize in pretoka

hladilne vode. Ko smo bili zadovoljni z delovanjem naprave, smo naredili poizkus z litino,

kjer smo na začetku vlivanja imeli manjši preboj materiala v tako imenovani peti bloka. To

pomeni, da se litina na začetku vlivanja ni dovolj strdila in je zato prišlo do manjšega

izteka. V nadaljevanju je tehnolog z nastavitvijo parametrov hlajenja zadevo uredil, tako da

smo dobili izdelek, kateri ustreza normativom.

Ko se nam je zgodil preboj bloka, smo posredno ugotovili tudi to, da je induktivno stikalo,

katero nam signalizira zgornji poloţaj vlivne mize, na neprimernem mestu, saj se lahko ob

takšnih primerih poškoduje. Zaradi tega smo ga prestavili na primernejše mesto in ga

ustrezno zaščitili.

S samim zagonom naprave nismo imeli večjih problemov, na Sliki 4.24 pa je prikazan

končni izdelek našega dela.

Slika 4.24: Končni produkt


6. SKLEP

V diplomskem delu je opisan problem in izvedba avtomatizacije Konti liva. Večino

opreme za napravo smo izbrali v sodelovanju z elektro in strojno sluţbo, nekatere

komponente pa smo uporabili na podlagi predloga dobavitelja hidravlične opreme. Ker

naprava deluje v treh izmenah skozi vse leto, smo morali poskrbeti tudi za to, da imamo na

zalogi vse ključne rezervne dele, saj je dobavni rok nekaterih komponent zelo dolg (tudi

več kot mesec dni). Vse komponente delujejo v teţkem industrijskem okolju, zato se bo

čez čas pokazalo, ali je bila naša izbira pravilna, vendar glede na izkušnje iz drugih

projektov mislimo, da ne bi smelo biti večjih teţav.

Med zagonom naprave smo ţe razmišljali tudi, kaj bi bilo smiselno narediti v prihodnosti

oziroma na naslednjem remontu naprave. Tako smo prišli do idej, kot so:

regulacija segrevanja indukcijske peči glede na temperaturo v vlivnem koritu,

dvostransko delujoči hidravlični cilinder zaradi bolj kontrolirane regulacije,

tehnološko kontrolni list, kjer bi bili vpisani vsi ključni podatki o vlitem bloku,

podvojena kontrola hitrosti vlivne mize s pomočjo inkrementalnega dajalnika,

prenos informacij iz proizvodnje do višjih nivojev.

Ali bodo te ideje zrele za realizacijo, je odvisno od poslovanja in nadaljnjih potreb PE,

vendar po štirih mesecih obratovanja ţe lahko omenimo, da je bil s strani tehnološkega

stališča narejen velik napredek. Zaradi popolne avtomatizacije smo po do sedaj zbranih

podatkih zmanjšali izmet za več kot 10%. To pomeni, da smo prihranili na količini

materiala in na potrebni energiji za predelavo odpadnega materiala. Prav tako smo

razbremenili delovno mestu operaterja, saj program v krmilniku opravi večino dela,

katerega je moral prej opraviti sam. Zaradi tega ima več časa, da se posveti kontroli nad

vlivanjem in indukcijski peči, saj mora zagotoviti, da je temperatura litine vedno v mejnih

vrednostih.

Po uspešnem zagonu naprave smo morali poskrbeti tudi za to, da smo uredili vso potrebno

dokumentacijo, še posebej načrte. Prav tako smo naredili uporabniški priročnik za

upravljanje z nadzornim sistemom, saj so se nekateri operaterji s takšnim sistemom srečali

prvič.

Za zaključek lahko rečem, da smo z avtomatizacijo naprave zadovoljni vsi sodelujoči in se

veselimo nadaljnjih izzivov pri posodobitvah naše proizvodnje.


7. LITERATURA

[1] Spletna stran www.cinkarna.si, (maj, 2011).

[2] Spletna stran www.siemens.com, (maj, 2011).

[3] Zapiski predavanj predmeta Avtomatizacija proizvodnih obratov, doc. dr. Aleš Hace.

[4] Siemens Simatic Process control system PCS 7 getting started.

[5] Siemens Simatic HMI WinCC getting started.

[6] Spletna stran www.kobold.com, (maj, 2011).

http://www.cinkarna.si/

http://www.siemens.com/

http://www.kobold.com/


8. PRILOGE

8.1 Naslov študenta

Toni Golhleb

Zgornja Hudinja 2

3000 Celje

Telefon študenta: 03/5414270

E-mail študenta: [email protected]

8.2 Kratek življenjepis

Rojen: 27. 8. 1979 v Celju

Šolanje:

Osnovna šola Hudinja v Celju, končana leta 1994,

Srednja tehniška šola Celje, smer elektrotehnik energetik, končana leta

1998;

Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko, visokošolski

strokovni študij, smer elektrotehnika avtomatika.

Zaposlitev:

Med letom 2000 in 2002 zaposlen pri Elektru Turnšek, kjer sem opravljal

dela na elektroinštalacijah in naredil tudi pripravniški izpit.

Od leta 2002 sem zaposlen v podjetju Cinkarna Celje d.d. v PE

Vzdrţevanje, kjer sem do leta 2008 delal kot operativni ARM vzdrţevalec,

sedaj pa opravljam delo vzdrţevalca avtomatiziranih procesov.


8.3 Izjava o ustreznosti diplomskega dela


8.4 Izjava o istovetnosti tiskane in elektronske verzije


8.5 Izjava o avtorskem delu

Documents

Diplomsko delo - CORELektorica: Viktorija Bizjan, prof. slov. Maribor, julij 2011 Toni Golhleb, Avtomatizacija Konti liva v PE Metalurgija II Toni Golhleb, Avtomatizacija Konti liva