Tänapäeva konkurentsitihedas tootmismaailmas toetuvad paljud tehased endiselt vanadele vormimismasinatele. Need masinad mängisid kunagi võtmerolli, kuid nüüd seisavad silmitsi selliste probleemidega nagu madal efektiivsus, ebastabiilne tootekvaliteet ja kõrged hoolduskulud. Nende asendamine uute masinatega nõuab palju raha, mis on enamikule väikestele ja keskmise suurusega{2}}ettevõtetele raske koorem. Õnneks on olemas parem lahendus: vanade vormimismasinate moderniseerimine kaasaegsete Siemensi PLC-dega. Selles artiklis uuritakse, kuidas sellest moderniseerimisprojektist saab tehaste{5}}kuluefektiivne moderniseerimine, ning jagatakse ka praktilisi teadmisi selle kohta, kuidas Siemensi PLC-ga vanu vormimismasinaid moderniseerida.
Vanade vormimismasinate väljakutsed kaasaegses tootmises
Vanad vormimismasinad, nagu mõned traditsioonilised survevalumasinad ja spiraalteraga vormimismasinad, ei ole järk-järgult suutnud tänapäevase tootmise vajadusi rahuldada. Nende probleemid kajastuvad peamiselt neljas aspektis:
Madal tootmistõhusus ja suur tööjõusõltuvus
Enamik vanu vormimismasinaid toetub käsitsi juhtimisele selliste protsesside puhul nagu vormivahetus, materjali etteandmine ja toote võtmine. See mitte ainult ei suurenda töömahukust, vaid põhjustab ka sagedasi tootmispause. Näiteks käsitsi kerimisvormimismasin suudab toota vaid 50 ruutmeetrit tooteid päevas, mis ei vasta kaugeltki ehitusmaterjalitööstuse masstootmise nõudlusele 500 ruutmeetrit päevas. Lisaks on vana releejuhtimissüsteemi reageerimiskiirus aeglane, mille tulemuseks on pikad vormimistsüklid ja madal seadmete kasutusaste (mõnes töökojas alla 60%).
Ebastabiilne tootekvaliteet ja suur praagimäär
Vana juhtimissüsteem ei suuda täpselt juhtida peamisi tootmisparameetreid, nagu temperatuur, rõhk ja kiirus. Võttes näiteks survevalumasinad, on täppisplastist osade valmistamisel toote suuruse hälve suur ja vanaraua hulk jääb kõrgeks. Spiraalteraga vormimismasinate puhul võib traditsiooniliste segmentvormimismasinate poolt toodetud labade sammude kõrvalekalle ulatuda ±3 mm-ni, mis põhjustab transportimisel ummistusi. Need kvaliteediprobleemid mõjutavad otseselt toodete konkurentsivõimet turul.
Kõrge energiakulu ja hoolduskulud
Vanade vormimismasinate toitesüsteemid on tavaliselt vananenud. Näiteks tarbivad mõned traditsioonilised hüdraulilised survevalumasinad 30%-50% rohkem energiat kui uued energiasäästlikud mudelid. Samas on paljud vanade masinate komponendid vananenud ja neid on raske osta, mis toob kaasa pikad hooldustsüklid ja suured kulud. Spiraallabade iga-aastane asenduskulu kaevandustööstuses moodustab 35% seadmete hoolduskuludest, mis on ettevõtetele tohutu kulu.
Kehv ühilduvus ja skaleeritavus
Turunõudluse mitmekesistumise tõttu peavad ettevõtted pidevalt kohandama tootmisprotsesse ja tootetüüpe. Vanade vormimismasinate juhtimissüsteemid ei saa aga tõhusalt ühendada uute automaatikaseadmete või tootmisjuhtimissüsteemidega. Uute valuvormide kasutuselevõtul või tootmisliinide laiendamisel peavad ettevõtted sageli tegema palju modifitseerimistöid, mis on aega-nõudvad ja kulukad.
Miks valida vanade vormimismasinate moderniseerimiseks Siemens PLC?
Vanade vormimismasinate moderniseerimine Siemensi PLC-ga pole mitte ainult säästlikum kui uute masinate ostmine, vaid võib ka oluliselt parandada seadmete jõudlust. Siemens PLC-l on palju eeliseid, mis sobivad eriti hästi vormimismasinate moderniseerimiseks, mistõttu on see paljude ettevõtete moderniseerimisprojektide jaoks esimene valik.
Kõrge töökindlus ja stabiilne jõudlus
Siemens PLC on tuntud oma suure töökindluse poolest tööstuskeskkonnas. See võib töötada stabiilselt karmides tingimustes, nagu kõrge temperatuur, niiskus ja elektromagnetilised häired, mis on tehastes pideva tootmise jaoks üliolulised. Näiteks segmendimanipulaatorite moderniseerimisel kasutatav Siemens S7-1515F PLC on tugeva liikumisjuhtimisvõimega ja tööstusliku töökindlusega, tagades minimaalse seisakuaja. See stabiilsus võib pärast moderniseerimist oluliselt vähendada vanade vormimismasinate rikete määra.
Täpne kontroll ja parem tootekvaliteet
Siemens PLC suudab täpselt juhtida peamisi tootmisparameetreid, nagu temperatuur, rõhk ja vormimismasinate kiirus. Andurite ja täiturmehhanismidega ühendamise kaudu saab see koguda reaalajas-tootmisandmeid ja parameetreid õigeaegselt kohandada. Väikese ja keskmise suurusega plasttoodete tehases viiest vanast survevalumasinast koosneva projekti käigus pärast Siemens S7-1200 PLC kasutamist kasvas toote kvalifitseerimise määr 15% ja plastist täppisosade suuruse täpsust sai kontrollida ±0,01 mm piires. See näitab täielikult, et Siemens PLC suudab tõhusalt lahendada vanade masinate ebastabiilse tootekvaliteedi probleemi.
Kulutõhusus- ja väiksemad investeeringud
Vanade vormimismasinate moderniseerimine Siemens PLC-ga on vaid murdosa uute masinate ostmisest. Tööstusharu andmetel võib moderniseerimine säästa 50%-70% kuludest võrreldes uute seadmete ostmisega. Samas saab moderniseerimisprojektis taaskasutada vanade masinate veel heas seisukorras mehaanilisi osi, vältides ressursside raiskamist. Piiratud rahaliste vahenditega ettevõtete jaoks on see väga kulutõhus moderniseerimise tee. Lisaks saab ümberehitatud masinate energiatarbimist vähendada umbes 20%, säästes veelgi ettevõtete tegevuskulusid.
Tugev ühilduvus ja skaleeritavus
Siemensi PLC-l on hea ühilduvus ja seda saab hõlpsasti ühendada erinevate andurite, täiturmehhanismide ja inim{0}}masinaliidestega (HMI). Samuti toetab see mitut sideprotokolli, muutes selle hõlpsaks integreerimise ettevõtte tootmisjuhtimissüsteemiga, et teostada kaugseiret ja andmehaldust. Näiteks pärast Siemensi PLC-ga paigaldamist saavad vormimismasinad OPC UA või Modbusi kaudu tootmisandmed juhtimissüsteemi üles laadida, võimaldades juhtidel seadmete tööolekut reaalajas-aada. Veelgi enam, kuna ettevõtte tootmisvajadused muutuvad, saab PLC-programmi muutmise teel lisada uusi funktsioone, ilma et oleks vaja teha suuri-mahulisi riistvaramuudatusi, millel on tugev skaleeritavus.
Peamised sammud vanade vormimismasinate moderniseerimiseks Siemensi PLC-ga
Vanade vormimismasinate moderniseerimine Siemensi PLC-ga tuleb läbi viia korrapäraselt. Järgnevalt on toodud peamised sammud, mis tagavad moderniseerimisprojekti edu, mis on ka oluline osa Siemensi PLC vormimisseadmete moderniseerimise etappidest.
Eeluurimine ja programmi koostamine
Esiteks on vaja läbi viia vana vormimismasina põhjalik uurimine, sealhulgas mehaanilise struktuuri, algse juhtimissüsteemi, tootmisprotsessi ja olemasolevate probleemide mõistmine. Selle põhjal koostage sihipärane moderniseerimisplaan, määrake Siemensi PLC mudel (nagu S7-1200 väikeste ja keskmise suurusega-projektide jaoks, S7-1515F suurte liikumisjuhtimisnõuetega projektide jaoks) ja valige tugiseadmed, nagu HMI, andurid ja täiturmehhanismid. Näiteks kui vormimismasin peab juhtima rõhku ja temperatuuri, tuleks lisada analoogmoodul, näiteks SM 1231 AI. Projekteerimisplaanis tuleks arvesse võtta ka seadmete tulevast mastaapsust, et vältida korduvaid muudatusi.
Riistvara paigaldamine ja juhtmestik
Pärast plaani kindlaksmääramist alustage riistvara installimist. Esmalt eemaldage vanad juhtimiskomponendid, mida enam ei kasutata, seejärel paigaldage Siemensi PLC, HMI, andurid ja muud uued seadmed. Juhtmete paigaldamise protsessis on vaja rangelt järgida juhtmestiku skeemi, et tagada juhtmestiku korrektsus ja tugevus, ning pöörata tähelepanu tugeva ja nõrga elektri eraldamisele, et vältida elektromagnetilisi häireid. Näiteks rõhuanduri ja temperatuurianduri ühendamisel PLC-ga kasutage signaali häirete vähendamiseks varjestatud juhtmeid. Pärast installimise lõpetamist kontrollige juhtmestikku uuesti, et veenduda, et pole vigu, nagu lühised või avatud vooluringid.
Programmeerimine ja silumine
Kasutage Siemensi TIA portaali tarkvara, et programmeerida PLC vastavalt vormimismasina tootmisprotsessi nõuetele. Programm peaks realiseerima vormimismasina iga tootmisetapi juhtimisloogika, nagu vormi sulgemine, süstimine, rõhu hoidmine, jahutamine, vormi avamine ja toote väljaviskamine. Näiteks saab programm määrata vormi sulgemise tingimuseks "viga puudub + vorm pole suletud" ja sissepritse tingimuseks "vorm suletud + temperatuur kuni standardne". Pärast programmeerimise lõpetamist viige läbi silumine. Esmalt testige iga toimingut eraldi, et tagada iga osa normaalne toimimine, ja seejärel viige läbi kogu protsessi ühendustest. Silumisprotsessi ajal kasutage TIA portaali võrguseire funktsiooni, et kontrollida muutujate väärtusi reaalajas-, leida ja lahendada õigel ajal probleeme. Samal ajal kohandage tootmisprotsessi optimeerimiseks parameetreid vastavalt tegelikule tootmisolukorrale.
Kasutuselevõtt ja personali koolitamine
Kui seadmete silumine on lõpetatud, viige läbi proovitöö tegelikus tootmiskeskkonnas. Proovitöö ajal jälgige seadme tööolekut, tootmise efektiivsust ja toote kvaliteeti ning tehke parameetrites lõplikud kohandused. Lisaks on vaja koolitada tehase personali, sh uue juhtimissüsteemi toimimist, parameetrite reguleerimist ja igapäevast hooldust. Ainult siis, kui töötajad oskavad moderniseeritud seadmeid oskuslikult kasutada, saab moderniseerimisprojekti maksimaalset mõju avaldada.
Siemensi PLC tagantjärele paigaldamise kulu-tulude analüüs
Ettevõtete jaoks on moderniseerimise põhiprobleemiks kulu{0}}tulu suhe. Võtame näitena väikese ja keskmise suurusega -plasttoodete tehase, et analüüsida vanade survevalumasinate Siemensi PLC-ga moderniseerimise kulusid ja tulusid, mis aitavad teil mõista Siemensi PLC vormimismasinate moderniseerimise kulusid.
Ajakohastamise maksumus
Ühe vana survevalumasina Siemens PLC-ga ümberehitamise kulud hõlmavad peamiselt: Siemens S7-1200 PLC (umbes 1500 dollarit), HMI-d (umbes 800 dollarit), andureid ja ajamid (umbes 1200 dollarit), juhtmeid ja muid tarvikuid (umbes 500 dollarit) ja tööjõukulusid (umbes 100 dollarit). Kogumaksumus on umbes 5000 dollarit. Kui tehas paigaldab korraga 5 masinat, on kogumaksumus umbes 25 000 dollarit.
Järelpaigaldamise eelised
1. Vähendatud tööjõukulud: pärast ümberehitamist saab masin realiseerida 24-tunnise pideva töö ilma käsitsi juhtimiseta, vähendades 2 operaatorit masina kohta. Arvestades 3000 dollarit operaatori kohta kuus, võivad 5 masinat säästa tööjõukuludelt 36 000 dollarit aastas.
2. Parem tootmistõhusus: ümberehitatud masina tootmistõhusust suurendatakse 50%. Algselt toodab iga masin kuus 10 000 toodet ja pärast moderniseerimist suudab see toota 15 000 toodet. Arvestades 0,1 dollari kasumit toote kohta, võivad 5 masinat aastakasumit suurendada 30 000 dollari võrra.
3. Vähendatud vanaraua määr ja toormaterjali maksumus: vanaraua määra vähendatakse 30% võrra, säästes umbes 12 000 dollarit aastas 5 masina toorainekulu.
4. Vähendatud energiakulu: energiakulu väheneb 20%, säästes 5 masina elektrikulu umbes 6000 dollarit aastas.
Kokku saab tehas moderniseerimiskulud tagasi umbes 8 kuuga ning aasta puhaskasumit saab pärast seda suurendada umbes 60 000 dollari võrra. See näitab täielikult, et vanade vormimismasinate moderniseerimine Siemensi PLC-ga annab märkimisväärset majanduslikku kasu.
Levinud probleemid ja lahendused moderniseerimisel
Vanade vormimismasinate moderniseerimisel Siemensi PLC-ga võib esineda mõningaid levinud probleeme. Vastavate lahenduste valdamine võib tagada moderniseerimisprojekti tõrgeteta kulgemise.
Probleem 1: masina ebasujuv liikumine
Põhjus: PLC skaneerimise tsükkel on liiga pikk või proportsionaalsed klapi parameetrid on valesti seadistatud.
Lahendus: optimeerige programmi loogikat, vähendage keerulisi arvutusi, et lühendada skannimistsüklit; reguleerige proportsionaalse klapi võimendusväärtust, et liikumine oleks sujuvam.
Probleem 2: ebastabiilne rõhk või temperatuur
Põhjus: anduri täpsus on ebapiisav või paigaldusasend on vale.
Lahendus: asendage suure täpsusega{0}}anduritega ja veenduge, et andurid on paigaldatud kindlalt ja eemal häireallikatest.
Probleem 3: sagedased seadmete häired
Põhjus: häirelävi on seatud liiga tundlikult.
Lahendus: kontrollige häiretingimusi, määrake mõistlikult lävivahemik ja vältige valehäireid.
Probleem 4: uute ja vanade komponentide kokkusobimatus
Põhjus: uus Siemensi PLC ja tugiseadmed ei ühildu vanade mehaaniliste komponentidega.
Lahendus: moderniseerimisplaani koostamisel arvestage täielikult uute ja vanade komponentide ühilduvusega; vajadusel kasutage uute ja vanade komponentide ühendamiseks kohandatud adapterplaate.
Järeldus: Siemensi PLC tagantjärele paigaldamine on ettevõtte moderniseerimiseks tark valik
Suureneva turukonkurentsi tingimustes on tootmisettevõtete arengu võti tootmise efektiivsuse ja tootekvaliteedi parandamine. Vanade vormimismasinate moderniseerimine moodsate Siemensi PLC-dega on ettevõtetele kulutõhusa ajakohastamise tee{1}}. See mitte ainult ei lahenda vanade masinate madala efektiivsuse, ebastabiilse kvaliteedi ja kõrgete kuludega seotud probleeme, vaid aitab ka ettevõtetel ellu viia tootmise digitaalset ümberkujundamist. Siemensi PLC eelised vanade vormimismasinate moderniseerimiseks on ilmsed, sealhulgas parem töökindlus, täpne juhtimine, kulude kokkuhoid ja tugev mastaapsus.
Ettevõtete jaoks, kes veel kahtlevad, kas vanad masinad välja vahetada, on Siemensi PLC moderniseerimine kahtlemata ratsionaalsem valik. Järgides teaduslikke moderniseerimise samme ja lahendades õigeaegselt levinud probleemid, saavad ettevõtted kiiresti investeeringu tagasi saada ja saada pikaajalist-majanduslikku kasu. Tulevikus on tööstusautomaatika tehnoloogia pideva arenguga Siemens PLC-l olulisem roll tootmisettevõtete moderniseerimisel. Siemensi PLC valimine moderniseerimiseks valib ettevõttele parema arengu tuleviku ning see on ka konkreetne praktika vanade vormimismasinate uuendamisel Siemensi PLC-ga.
