В днешния конкурентен свят на производството много фабрики все още разчитат на стари машини за формоване. Тези машини някога са играли ключова роля, но сега се сблъскват с проблеми като ниска ефективност, нестабилно качество на продукта и високи разходи за поддръжка. Замяната им с нови машини изисква голяма сума пари, което е тежко бреме за повечето малки и средни-предприятия. За щастие има по-добро решение: преоборудване на стари формовъчни машини с модерни PLC на Siemens. Тази статия ще проучи как този проект за преоборудване се превръща в-рентабилен път за модернизация за фабрики и също така ще сподели практически прозрения за това как да преоборудвате стари машини за формоване със Siemens PLC.
Предизвикателствата на старите формовъчни машини в съвременното производство
Старите машини за формоване, като някои традиционни машини за леене под налягане и машини за формоване със спирални остриета, постепенно не отговарят на нуждите на съвременното производство. Техните проблеми се отразяват основно в четири аспекта:
Ниска производствена ефективност и висока зависимост от труда
Повечето стари машини за формоване разчитат на ръчно управление за процеси като смяна на формата, подаване на материал и вземане на продукта. Това не само увеличава интензивността на труда, но и води до чести производствени паузи. Например, ръчно навиваща формовъчна машина може да произвежда само 50 квадратни метра продукти на ден, което далеч не отговаря на търсенето на масово производство от 500 квадратни метра на ден в индустрията на строителните материали. В допълнение, скоростта на реакция на старата система за релейно управление е бавна, което води до дълги цикли на формоване и ниска степен на използване на оборудването (под 60% в някои работилници).
Нестабилно качество на продукта и висок процент на скрап
Старата система за контрол не може точно да контролира ключови производствени параметри като температура, налягане и скорост. Като вземем за пример машини за леене под налягане, отклонението в размера на продукта е голямо при производството на прецизни пластмасови части и процентът на скрап остава висок. При машините за формоване със спирални остриета, отклонението на стъпката на остриетата, произведени от традиционните сегментни машини за формоване, може да достигне ±3 mm, което причинява блокиране по време на транспортиране. Тези проблеми с качеството влияят пряко на пазарната конкурентоспособност на продуктите.
Висока консумация на енергия и разходи за поддръжка
Енергийните системи на старите формовъчни машини обикновено са остарели. Например, някои традиционни хидравлични машини за леене под налягане консумират 30%-50% повече енергия от новите енергоспестяващи модели. В същото време много компоненти на стари машини са остарели и трудни за закупуване, което води до дълги цикли на поддръжка и високи разходи. Годишните разходи за подмяна на спирални остриета в минната индустрия представляват 35% от разходите за поддръжка на оборудването, което е огромен разход за предприятията.
Лоша съвместимост и мащабируемост
С диверсификацията на пазарното търсене предприятията трябва постоянно да коригират производствените процеси и видовете продукти. Въпреки това, системите за управление на старите машини за формоване не могат ефективно да се свържат с ново оборудване за автоматизация или системи за управление на производството. Когато въвеждат нови форми или разширяват производствените линии, предприятията често трябва да извършат много работа по модификации, което отнема време-и е скъпо.
Защо да изберете Siemens PLC за преоборудване на стари формовъчни машини?
Преоборудването на стари формовъчни машини със Siemens PLC е не само по-икономично от закупуването на нови машини, но също така може значително да подобри производителността на оборудването. Siemens PLC има много предимства, които са особено подходящи за преоборудване на формовъчни машини, което го прави първи избор за проекти за модернизация на много предприятия.
Висока надеждност и стабилна производителност
Siemens PLC е известен с високата си надеждност в индустриални среди. Може да работи стабилно при тежки условия като висока температура, влажност и електромагнитни смущения, което е от решаващо значение за непрекъснатото производство във фабриките. Например, Siemens S7-1515F PLC, използван при преоборудването на сегментни манипулатори, има силни възможности за контрол на движението и промишлена надеждност, осигурявайки минимално време на престой. Тази стабилност може значително да намали степента на отказ на старите машини за формоване след преоборудване.
Прецизен контрол и подобрено качество на продукта
Siemens PLC може точно да контролира ключови производствени параметри като температура, налягане и скорост на формовъчните машини. Чрез свързване със сензори и изпълнителни механизми той може да събира-данни за производство в реално време и да коригира параметрите навреме. В проект за преоборудване на 5 стари машини за леене под налягане в малка и средна-фабрика за пластмасови продукти, след използване на Siemens S7-1200 PLC, степента на квалификация на продукта се увеличи с 15%, а точността на размера на прецизните пластмасови части може да се контролира в рамките на ±0,01 mm. Това напълно демонстрира, че Siemens PLC може ефективно да реши проблема с нестабилното качество на продуктите на старите машини.
Разход{0}}ефективност и намалена инвестиция
Разходите за преоборудване на стари формовъчни машини със Siemens PLC са само малка част от закупуването на нови машини. Според данни от индустрията преоборудването може да спести 50%-70% от разходите в сравнение със закупуването на ново оборудване. В същото време проектът за преоборудване може да използва повторно механичните части на старите машини, които все още са в добро състояние, избягвайки загубата на ресурси. За предприятия с ограничени средства това е много рентабилен път за модернизация. В допълнение, консумацията на енергия на модернизираните машини може да бъде намалена с около 20%, спестявайки допълнително оперативни разходи за предприятията.
Силна съвместимост и мащабируемост
PLC Siemens има добра съвместимост и може лесно да се свързва с различни сензори, изпълнителни механизми и интерфейси човек-машина (HMI). Той също така поддържа множество комуникационни протоколи, което го прави удобно да се интегрира със системата за управление на производството на предприятието, за да се реализира дистанционно наблюдение и управление на данни. Например, след преоборудване със Siemens PLC, формовъчните машини могат да качват производствени данни в системата за управление чрез OPC UA или Modbus, което позволява на мениджърите да разбират състоянието на работа на оборудването в реално-време. Освен това, тъй като производствените нужди на предприятието се променят, могат да се добавят нови функции чрез модифициране на PLC програмата, без необходимост от-мащабни хардуерни модификации, които имат силна скалируемост.
Ключови стъпки за преоборудване на стари формовъчни машини със Siemens PLC
Процесът на преоборудване на стари формовъчни машини със Siemens PLC трябва да се извърши по подреден начин. По-долу са ключовите стъпки за осигуряване на успеха на проекта за преоборудване, който също е важна част от стъпките за преоборудване на Siemens PLC за формовъчно оборудване.
Предварително проучване и проектиране на програмата
Първо, необходимо е да се проведе цялостно проучване на старата формовъчна машина, включително разбиране на механичната структура, оригиналната система за управление, производствения процес и съществуващите проблеми. На тази основа създайте целеви план за преоборудване, определете модела на Siemens PLC (като S7-1200 за малки и средни-проекти, S7-1515F за широкомащабни проекти с високи изисквания за контрол на движението) и изберете поддържащо оборудване като HMI, сензори и изпълнителни механизми. Например, ако формовъчната машина трябва да контролира налягането и температурата, трябва да се добави аналогов модул като SM 1231 AI. Планът за проектиране трябва също така да вземе предвид бъдещата мащабируемост на оборудването, за да се избегнат повтарящи се модификации.
Инсталиране на хардуер и окабеляване
След като планът е определен, започнете инсталирането на хардуера. Първо премахнете старите контролни компоненти, които вече не се използват, след това инсталирайте Siemens PLC, HMI, сензори и друго ново оборудване. По време на процеса на окабеляване е необходимо да следвате стриктно схемата на окабеляване, за да осигурите правилността и здравината на окабеляването, и да обърнете внимание на изолирането на силно и слабо електричество, за да избегнете електромагнитни смущения. Например, когато свързвате сензора за налягане и температурния сензор към PLC, използвайте екранирани проводници, за да намалите смущенията в сигнала. След като инсталацията приключи, проверете отново окабеляването, за да се уверите, че няма грешки като късо съединение или отворена верига.
Програмиране и отстраняване на грешки
Използвайте софтуера TIA Portal на Siemens, за да програмирате PLC според изискванията на производствения процес на формовъчната машина. Програмата трябва да реализира контролната логика на всеки производствен етап на формовъчната машина, като затваряне на формата, инжектиране, задържане на налягане, охлаждане, отваряне на матрицата и изхвърляне на продукта. Например, програмата може да зададе условието за затваряне на матрицата като „няма грешка + матрицата не е затворена“, а състоянието на инжектиране като „формата е затворена + температура до стандарта“. След като програмирането приключи, извършете отстраняване на грешки. Първо, тествайте всяко действие поотделно, за да сте сигурни, че всяка част работи нормално, и след това извършете тестване на връзката на целия процес. По време на процеса на отстраняване на грешки използвайте функцията за онлайн наблюдение на TIA Portal, за да проверявате стойностите на променливите в реално-време, да намирате и решавате проблеми навреме. В същото време настройте параметрите според действителната производствена ситуация, за да оптимизирате производствения процес.
Пускане в експлоатация и обучение на персонала
След като отстраняването на грешки в оборудването приключи, извършете пробна експлоатация в действителната производствена среда. По време на пробната експлоатация наблюдавайте състоянието на работа на оборудването, ефективността на производството и качеството на продукта и направете окончателни корекции на параметрите. Освен това е необходимо обучение на фабричния персонал, включително работа с новата система за управление, настройка на параметрите и ежедневна поддръжка. Само когато персоналът може да използва умело модернизираното оборудване, може да се постигне максимален ефект от проекта за модернизация.
Анализ на разходите-ползите за преоборудване на PLC на Siemens
За предприятията основната грижа на преоборудването е съотношението разходи{0}}ползи. Нека вземем малка и средна-фабрика за пластмасови продукти като пример, за да анализираме разходите и ползите от преоборудването на стари машини за шприцване със Siemens PLC, което може да ви помогне да разберете разходите за преоборудване на Siemens PLC за формовъчни машини.
Разходи за преоборудване
Разходите за преоборудване на една стара машина за леене под налягане със Siemens PLC включват основно: Siemens S7-1200 PLC (около $1500), HMI (около $800), сензори и задвижващи механизми (около $1200), окабеляване и други аксесоари (около $500) и разходи за труд (около $1000). Общата цена е около 5000 долара. Ако фабриката преоборудва 5 машини наведнъж, общата цена е около $25 000.
Ползи от преоборудването
1. Намалени разходи за труд: След преоборудване машината може да реализира 24-часова непрекъсната работа без ръчна работа, намалявайки 2 оператора на машина. Изчислено на $3000 на оператор на месец, 5 машини могат да спестят $36 000 на година от разходите за труд.
2. Подобрена производствена ефективност: Производствената ефективност на преоборудваната машина се увеличава с 50%. Първоначално всяка машина произвежда 10 000 продукта на месец, а след преоборудване може да произвежда 15 000 продукта. Изчислено при печалба от $0,1 на продукт, 5 машини могат да увеличат годишната печалба с $30 000.
3. Намален процент на скрап и разходи за суровини: процентът на скрап е намален с 30%, спестявайки около $12 000 разходи за суровини на година за 5 машини.
4. Намален разход на енергия: Консумацията на енергия е намалена с 20%, спестявайки около 6 000 $ разходи за електроенергия на година за 5 машини.
Общо фабриката може да възстанови разходите за преоборудване за около 8 месеца, а годишната нетна печалба може да се увеличи с около $60 000 след това. Това напълно показва, че преоборудването на стари формовъчни машини със Siemens PLC има значителни икономически ползи.
Често срещани проблеми и решения при преоборудване
В процеса на преоборудване на стари формовъчни машини със Siemens PLC може да се срещнат някои често срещани проблеми. Овладяването на съответните решения може да гарантира плавния напредък на проекта за преоборудване.
Проблем 1: Неплавно движение на машината
Причина: Цикълът на сканиране на PLC е твърде дълъг или параметрите на пропорционалния клапан са зададени неправилно.
Решение: Оптимизирайте логиката на програмата, намалете сложните изчисления, за да съкратите цикъла на сканиране; регулирайте стойността на усилването на пропорционалния вентил, за да направите движението по-плавно.
Проблем 2: Нестабилно налягане или температура
Причина: Точността на сензора е недостатъчна или позицията на монтаж е неправилна.
Решение: Заменете с високо{0}}прецизни сензори и се уверете, че сензорите са монтирани стабилно и далеч от източници на смущения.
Проблем 3: Чести аларми на оборудването
Причина: Прагът на алармата е зададен твърде чувствително.
Решение: Проверете условията на алармата, разумно задайте диапазона на прага и избягвайте фалшивите аларми.
Проблем 4: Несъвместимост между нови и стари компоненти
Причина: Новият PLC на Siemens и поддържащото оборудване не са съвместими със старите механични компоненти.
Решение: Когато проектирате плана за преоборудване, вземете предвид напълно съвместимостта на нови и стари компоненти; ако е необходимо, използвайте персонализирани адаптерни плочи, за да осъществите връзката между нови и стари компоненти.
Заключение: Преоборудването на PLC на Siemens е разумен избор за модернизация на предприятието
В контекста на нарастващата пазарна конкуренция, подобряването на производствената ефективност и качеството на продуктите е ключът към развитието на производствените предприятия. Преоборудването на стари машини за формоване с модерни PLC на Siemens осигурява разходно{1}}ефективен път за модернизация за предприятията. Той не само решава проблемите с ниската ефективност, нестабилното качество и високата цена на старите машини, но също така помага на предприятията да реализират цифровата трансформация на производството. Ползите от Siemens PLC за модернизация на стари машини за формоване са очевидни, включително подобрена надеждност, прецизен контрол, спестяване на разходи и силна мащабируемост.
За предприятия, които все още се колебаят дали да заменят стари машини, преоборудването на PLC на Siemens несъмнено е по-рационален избор. Като следват научните стъпки за преоборудване и своевременно решават общи проблеми, предприятията могат бързо да възстановят инвестициите и да получат дългосрочни-икономически ползи. В бъдеще, с непрекъснатото развитие на технологиите за индустриална автоматизация, Siemens PLC ще играе по-важна роля в модернизацията на производствените предприятия. Изборът на Siemens PLC за преоборудване е избор на по-добро бъдеще за развитие на предприятието и също така е конкретна практика за надграждане на стара формовъчна машина със Siemens PLC.
