DISCIPLINA / PROGRAMUL DE STUDIU: INGINERIA SISTEMELOR / SISTEME AUTOMATE AVANSATE FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: IF PROIECTAREA ELECTRICĂ A UNEI CELULE DE… [306193]
UNIVERSITATEA DIN ORADEA
FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ
ȘI TEHNOLOGIA INFORMAȚIEI
DISCIPLINA / PROGRAMUL DE STUDIU:
INGINERIA SISTEMELOR / SISTEME AUTOMATE AVANSATE
FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: IF
PROIECTAREA ELECTRICĂ
A UNEI CELULE DE ASAMBLARE
A CAROSERIEI AUTO
COORDONATOR ȘTIINȚIFIC
PROF. DR. ING. HELGA SILAGHI
ABSOLVENT: [anonimizat]
2019
UNIVERSITATEA DIN ORADEA
FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ ȘI TEHNOLOGIA INFORMAȚIEI
DEPARTAMENTUL DE INGINERIA SISTEMELOR AUTOMATE ȘI MANAGEMENT
TEMA_________
Lucrare de Finalizare a studiilor a student: [anonimizat] _____________________________
1). Tema lucrării de finalizare a studiilor: _________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
2). Termenul pentru predarea lucrării ____________________________________________
3). Elemente inițiale pentru elaborarea lucrării de finalizare a studiilor ________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
4). Conținutul lucrării de finalizare a studiilor: ____________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
5). Material grafic: _____________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
6). Locul de documentare pentru elaborarea lucrării:
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
7). Data emiterii temei___________________________________________________________
Coordonator științific
PROF. DR. ING. HELGA SILAGHI
CUPRINS
CUPRINS 1
INTRODUCERE 3
1. ASPECTE GENERALE PRIVIND PROCESUL DE ASAMBLARE A AUTOVEHICULELOR 5
1.1. Scurtă istorie a autovehiculului 5
1.2. Noțiuni privind asamblarea caroseriei unui autovehicul 6
1.3. Poziționarea și fixarea elementelor de caroserie în vederea asamblării 10
1.4. Structura liniei de asamblare 12
1.5. Celula de asamblare 14
2. PROIECTAREA MECANICĂ 16
2.1. [anonimizat] 19
2.1.1. Sisteme de transfer automat 19
2.1.2. Roboți 21
2.1.3. Clești de sudură 23
2.1.4. Grippere 24
2.1.5. Stația de centrare 25
2.2. Ciclograma 25
3. INSTRUMENTE PENTRU PROIECTARE ELECTRICĂ 28
3.1. Proiectarea electrică asistată de calculator 28
3.2. Softuri utilizate pentru proiectare 28
3.3. Proiectarea electrică cu ajutorul EPLAN P8 29
3.3.1. Cunoașterea interfeței utilizator EPLAN 31
3.3.2. Crearea și structura unui proiect 33
3.3.3. Crearea și editarea paginilor 35
3.3.4. Crearea paginilor schematice 40
3.3.5. Gestionarea pieselor și componentelor 45
3.3.6. Generarea documentelor PDF 49
3.4. [anonimizat] 50
3.5. Distribuția energiei electrice pe linia Ford 52
4. PROIECTAREA ELECTRICĂ A CELULEI ROBOTIZATE 54
4.1. Ciclograma celulei 6X300 56
4.2. Configurarea insulei de valve și a modulelor I/O 59
4.3. Realizarea schemei electrice 60
4.4. Lista de materiale electrice 64
CONCLUZII 65
BIBLIOGRAFIE 66
ANEXĂ 67
INTRODUCERE
Constructorul de automobile american, Henry Ford (1863 – 1947) a inventat o linie de asamblare îmbunătățită și a instalat prima linie transportoare pe bază de curele în fabrica sa de automobile din Ford Highland Park , uzina Michigan, prin anii 1913-1914. Linia de asamblare a redus costurile de producție pentru vehicule reducând timpul de asamblare. Faimosul model T, a lui Ford a fost asamblat în 93 minute. Ford a construit prima mașină, numită "Quadricycle", în iunie 1896. Totuși, succesul a sosit după ce a înființat Compania Ford Motor, in 1903. Aceasta a fost a treia mașină construită de companie folosind schițele sale. Acesta a introdus Modelul T în 1908 și a fost un real succes, Ford devenind cel mai mare constructor de autovehicule din lume. Până în 1927, 15 milioane de autoturisme Model T fuseseră construite.
O altă bătălie a patentelor câștigată de Henry Ford a fost cea în fața lui George B. Selden. Selden, care nu a construit nici un automobil, deținea un patent pentru "road engine", la momentul acela Selden era plătit regește de către toți fabricanții Americani. Ford i-a răsturnat patentul lui Selden și a deschis piața de automobile americană pentru construirea de mașini ieftine.
În zilele noastre, liniile de asamblare fiind din ce în ce mai automatizate, proiectarea acestora este necesar a se realiza asistat de programe specializate pe calculator, cu ajutorul cărora se pot calcula, de exemplu structuri de rezistență, pentru care metodele analitice de calcul nu sunt eficiente. De asemenea, în programele de simulare se pot construi obiecte virtuale, în cazul de față celula, stația, gripperul, cu toate componentele sale, poziționate, testate, programate, etc.
Prin simularea celulei se pot genera cele mai potrivite combinații de echipamente pentru cerințele specifice de fabricație, permițând introducerea mai rapidă a produselor și evaluarea timpului de fabricație, costurile și investițiile de proiect. Echipamentul poate fi utilizat apoi exclusiv pentru producție și nu irosit pentru dezvoltarea și îmbunătățirea proiectului.
Cu evoluția tehnologică s-au dezvoltat și programele de proiectare, revoluționând posibilitățile de proiectare prin creșterea productivității cu 40 – 70 % și creșterea semnificativă a calității. În acest proiect este folosit programul Eplan pentru proiectarea electrică, având beneficiile de generare în mod automat, rapid și fără erori, a diagramelor terminale și de interconectare, liste de materiale și referințe încrucișate.
Lucrarea cuprinde, pe lângă introducere, 4 capitole, respectiv la final concluzii, bibliografia și anexa cu paginile schematice ale gripperului proiectat.
În primul capitol mi-am propus să fac o scurtă descriere a procesului de asamblare a caroseriei automobilelor, prezentând procesul și linia de asamblare auto. În finalul capitolului, m-am rezumat la o parte a unei linii și anume la celula de asamblare, descriind echipamentele sale.
În al doilea capitol am prezentat, fără a intra în detalii, aspectele principale ale proiectării mecanice. Am prezentat mai în detaliu echipamentele componente ale celulei prezentate în capitolul anterior.
Capitolul trei, am dorit să fie, o introducere în proiectarea electrică. Am prezentat, în primul rând, instrumentele utilizate în proiectare, punând accent pe programul de proiectare EPLAN, utilizat la majoritatea proiectelor electrice și în multe cazuri și la proiectele pneumatice.
În ultimul, al patrulea capitol, am descris, în detaliu, fazele proiectării electrice, în EPLAN, a unui echipament din celula de asamblare robotizată prezentată în capitolul întâi. Echipamentul proiectat este un gripper cu care va fi echipat unul din roboții de manipulare din celulă.
În final, pentru a avea posibilitatea vizualizării și studierii, am atașat o anexă cu paginile schematice, extrase din EPLAN, ale gripperului.
1. ASPECTE GENERALE PRIVIND PROCESUL DE ASAMBLARE
A AUTOVEHICULELOR
Industria de automobile este una dintre cele mai importante industrii din lume, afectând nu numai economia dar și cultura lumii. Ea asigură locuri de muncă pentru milioane de oameni, generează baza pentru o multitudine de servicii. Automobilele au revoluționat transportul în secolele 20 și 21, schimbând pentru totdeauna modul de trai al oamenilor și afacerile. Automobilul a permis transportul materialelor mai departe și mai repede și a deschis o piață largă pentru afaceri și comerț. Industria auto a redus costul total al transportului utilizând metode ca producția de serie mare, vânzarea în masă și globalizarea producției.
Producătorii de automobile reprezintă cele mai mari companii ale lumii. Aceste corporații sunt adesea multinaționale, având sucursale și fabrici în diferite țări. Aceste companii distribuie piese, folosesc componente produse în alte țări, sau asamblează automobile în țări străine.
1.1. Scurtă istorie a autovehiculului
Primul vehicul, care a circulat pe un drum public a folosit un motor cu aburi și a fost construit de Nicolas Joseph Cugnot, în Franța, în anul 1769. Primul motor cu ardere internă ce a folosit drept combustibil un amestec de hidrogen și oxigen a fost realizat de elvețianul Isaac de Rivaz.
Henry Ford a inventat și îmbunătățit linia de asamblare și a instalat primul conveior în linia de asamblare în fabrica sa Ford’s Highland Park, din Michigan între anii 1913‐1914. Linia de asamblare a redus costurile de producție a automobilelor prin diminuarea timpilor de montaj. Renumitul Model T, a fost asamblat în 93 de minute.
Ford a construit primul său automobil numit “Quadricycle” în iunie 1896. Succesul a venit după ce a format firma Ford Motor Company în anul 1903. A fost a treia companie ce producea automobilele pe care le proiecta. Modelul T de automobil a fost introdus în fabricație în anul 1908, fiind un succes. După ce a introdus liniile de asamblare în fabrica sa, Ford a devenit cel mai mare producător de automobile din lume în anul 1913. În anul 1927 firma Ford a fabricat 15 milioane de automobile Model T.
Ideea de bază, ce a condus la creșterea numărului de automobile produse, la un preț mic, a fost introducerea liniei de asamblare. Ford nu a inventat această metodă, în schimb a perfectat‐o. Înainte de conceperea acestei metode, automobilele erau asamblate individual de oameni cu o calificare ridicată. Aceasta asigura o producție mică la un preț mare al automobilului (Figura 1.1). Linia de asamblare a inversat procesul de fabricare a automobilului. În loc ca muncitorii să meargă la automobil, acum automobilul se deplasează la muncitori, care efectuează aceeași operație de fiecare dată. Cu introducerea liniei de asamblare s‐a redus timpul de fabricație al modelului T de la 12,5 ore la mai puțin de 2 ore.
Ideea de bază a liniei de asamblare, la compania Ford, a fost introdusă de William Klann după întoarcerea lui din Chicago, unde a vizitat un abator, care avea o “linie de dezasamblare” a animalelor ce erau tranșate pe măsură ce se deplasau pe un conveior.
Eficiența unei singure persoane îndepărtând aceeași piesă mereu și mereu a atras atenția lui. William Klann a raportat ideea lui Peter Martin, șeful producției de la Ford, care avea îndoieli la început, dar l‐a încurajat pe Klann să persevereze.
Figura 1.1. Asamblare individuală, respectiv linia de asamblare Ford T
Componentele, care intră în structura automobilului sunt produse în diferite locații. Acest lucru înseamnă că ele trebuie testate, împachetate și trimise în zona de montaj, adesea în aceeași zi. Programul de livrare trebuie foarte bine proiectat și verificat pentru a nu crea timpi morți la asamblare. În multe din fabricile de montaj sunt plasați senzori și traductoare, care vor transmite informații referitoare la elementul montat și stadiul de asamblare a caroseriei. În acest mod se poate monitoriza întregul proces de montaj.
1.2. Noțiuni privind asamblarea caroseriei unui autovehicul
În zilele noastre liniile de asamblare sunt aproape în totalitate automatizate. La efectuarea anumitor operații oamenii au fost înlocuiți de roboți ceea ce a dus la creșterea calității și a productivității. Activitatea automatizată de producție a autovehiculelor, în general este împărțită în zone dedicate activităților specifice. La majoritatea producătorilor auto putem observa următoarele procese de manufacturare:
powertrain plant – unde sunt fabricate componente principale care generează putere și le transmit către suprafața de rulare (motor, sistem de transmisie, etc.)
Body Welding and Assembly (BWA, uneori numită și ‘body in white’, BIW), unde caroseria mașinii este asamblată prin sudare, nituire sau lipire.
vopsire – faza în care caroseria deja asamblată este grunduită și vopsită
asamblarea finală – unde toate componentele din procesele anterioare sunt asamblate și automobilul se echipează cu toate dotările necesare.
Procesul de Body Welding and Assembly (BWA), adică asamblare și sudare, este un proces standard folosit oriunde în construcția auto.
O linie obișnuită de BWA în general, se compune din liniile asamblare a compartimentului motor (engine compartiment), partea din față a mașinii (front floor), partea inferioară a mașinii (underbody), părțile laterale ale mașinii (body side), structura, sau rama (framing) și partea superioară (roof). Scopul acestor linii sunt să îmbine fiecare bucată de tablă a automobilului în poziția lor corectă de geometrie, așa cum au fost gândite de proiectanții modelului respectiv. În figura 1.2. se pot identifica elementele de caroserie ale mașinii FORD C520 care se asamblează pe linia de Framing.
Figura 1.2. Elementele principale ale caroseriei auto
Bineînțeles fiecare parte se compune, la rândul ei, din mai multe bucăți mici, ca în figura 1.3., unde se pot identifica elementele componente ale părții inferioare (Underbody).
Îmbinarea elementelor de caroserie se realizează prin mai multe procedee:
sudură în puncte
sudură CO2
sudură prin inducție
fălțuire (hemming)
nituire
sudură laser
îmbinare cu șuruburi și piulițe
etanșarea îmbinărilor elementelor de caroserie
preasamblarea elementelor de caroserie (tabing)
Figura 1.3. Componentele structurii superioare (framing) a caroseriei auto
În oricare din variante, caracteristicile fiecărui proces de asamblare sunt stabilite de către producătorul de mașini (numărul de puncte de sudură, lungimea cordoanelor, zonele de fălțuire, numărul de nituri, caracteristicile tehnice ale fiecărui procedeu, etc.), și se primesc la începutul proiectului.
În vederea proiectării unei linii de asamblare a caroseriilor auto, clientul furnizează următoarele informații:
Numărul de mașini care dorește să fie fabricat într-un an
Informații referitoare la timpul de lucru (numărul de zile lucrătoare; numărul de schimburi precum si timpul zilnic de lucru efectiv)a
Locația unde se va fabrica mașina
Layout-ul disponibil
Elementele de caroserie (tablele) in format 3D
Flow chart-ul (Cascada) de asamblare a caroseriei
Detalii despre îmbinările elementelor de caroserie (punctele de sudura, si/sau punctele de nituire si/sau zonele de fălțuire și/sau cordoanele de sudură continuă CO2, etc.)
Iată un exemplu de layout primit de la client (Ford) pentru proiectul Ford C520 în locația Elabuga (Rusia). S-a cerut proiectarea următoarele linii de asamblare (sisteme): Underbody (UB); Bodyside (BS); Bodyside Subassy; Framing și Hanging.
Figura 1.4. Layout zonă pentru amplasarea liniei de asamblare, primită de la client
Pe baza informațiilor primite (vezi mai sus), furnizorul de linii de asamblare calculează CYCLETIME-ul. Acest calcul se face de către specialiștii în simulare flux. Odată calculat, cycletim-ul devine un obiectiv principal care este obligatoriu a fi atins de către toate liniile și dispozitivele de asamblare care se proiectează și se execute.
Distribuția elementelor de caroserie si a punctelor de sudura pe operații se face de către furnizorul de linii de asamblare. In procesul de distribuție trebuie ținut cont, in principal, de următoarele aspecte:
cycletime
layout-ul disponibil primit de la client
cascada de asamblare a caroseriei (ordinea de asamblare a elementelor de caroserie)
executarea cu prioritate a punctelor care asigură geometria mașinii (punctele de geometrie). Aceste puncte se execută în dispozitivele de geometrie (GEO Fixtures).
În urma distribuirii punctelor de sudură rezultă un document, Weld Spot Distribution, care are diverse denumiri în funcție de client: Spotweld Crossreference (Ford), Tabella Salda (Fiat), etc. Mai jos un exemplu de Spotweld Crossreferences pentru Ford.
Figura 1.5. Spotweld crossreferences pentru linia Ford
În urma distribuirii elementelor de caroserie pe operații se întocmește un document, denumit Panel Build. Panel Build este de fapt un flow chart (diagramă proces) pentru fiecare operație sau un grup de operații și poate avea diverse denumiri în funcție de client.
Așa cum am mai menționat, la începutul proiectului se calculează cycletime-ul necesar pentru a produce cantitatea de mașinii cerută de producător. Fiecare dispozitiv trebuie sa respecte cycletim-ul liniei din care face parte. In acest sens se face o verificare continua pe perioada activității de proiectare. Pe măsură ce proiectul avansează verificarea cycletime-ului este tot mai amănunțită, la finalul fazei de concept cycletime-ul conține toate activitățile și acțiunile care trebuie făcute la fiecare operație. Pentru verificarea cycletime-ului se utilizează un fișier Excel (uneori template-ul se primește de la client).
1.3. Poziționarea și fixarea elementelor de caroserie în vederea asamblării
În vederea îmbinării, elementele de caroserie trebuie poziționate și fixate corespunzător. Fiecare element al caroseriei trebuie poziționat si fixat, astfel încât in timpul operației de îmbinare, sa nu poată fi deplasat din poziția sa.
Pe fiecare element de caroserie, constructorul indica locurile de poziționare și fixare (pachs) care pot fi utilizate de către furnizorul de dispozitive de asamblare. În alegerea numărului și pozițiilor locurilor de fixare furnizorul de dispozitive trebuie sa tina seama, in principal, de următoarele aspecte:
toate cele 6 grade de libertate ale fiecărui element de caroserie sa fie suprimate (Metoda 3-2-1)
în funcție de forma elementului de caroserie se vor prevedea puncte de poziționare și fixare suplimentare astfel încât să se evite deformările elastice din timpul operației de îmbinare
se pot alege puncte de poziționare și fixare numai dintre cele indicate de către producător. Aceasta deoarece numai în acele locuri precizia de execuție a geometriei tablei este garantată.
Alegerea unor puncte de poziționare și fixare, altele decât cele indicate de către producător, se poate face numai cu aprobarea scrisă a producătorului. De asemenea deplasarea unui punct de poziționare și fixare față de poziția dată de producător se poate face numai cu aprobarea acestuia.
Punctele de fixare a elementelor de caroserie se primesc de la producătorul mașinii în fișier CAD 3D (întotdeauna) și uneori și în fișier CAD 2D.
Pe baza informațiilor primite de la client precum și pe baza principiilor de fixare a obiectelor în spațiu, furnizorul de dispozitive întocmește pentru fiecare element de caroserie, un plan de fixare (prindere) care se numește Clamping Plan. Acest clamping plan trebuie aprobat de către client și devine obligatoriu a fi respectat de către proiectanții de dispozitive. Exemplu: clamping plan pentru stația 7F20 de la Bodyside, Ford.
Figura 1.6. Clamping plan
1.4. Structura liniei de asamblare
De regulă proiectul liniei de asamblare (ex: Fiat, Ford, JLR etc.) se bazează pe specificații clare care impun regulile de proiectare a liniei respective. Aceste specificații trebuie respectate în totalitate. În acest fel clientul se asigură că liniile realizate de diferiți furnizori (Comau, Kuka, VDL etc.) sunt similare și sunt conform procedurilor de lucru folosite de cei care construiesc aceste linii. Specificațiile conțin toate informațiile necesare pentru proiectare, începând de la denumirea corectă a fișierelor în Catia, UG, Fides, Robcad, Process simulate, Delmia etc. până la modul de folosire a distanțierelor sau chiar modul de vopsire a diferitelor elemente de asamblare.
Figura 1.7. Structura specificațiilor Ford
Pentru a reduce costurile de mentenanță a liniilor clienții folosesc aceleași tipuri de elemente comerciale în toate fabrica (Tunkers, Festo etc.). Din această cauză la fiecare proiect se primește un “Vendor list” care de fapt conține lista de comerciale ce trebuie folosite în cadrul proiectului respectiv. Abateri de la această listă se pot face doar cu aprobarea clientului.
În faza inițială se creează un Layout provizoriu al liniei de asamblare pe baza căruia se vinde proiectul și care în timpul proiectului se folosește ca și reper de pornire.
O linie de asamblare se împarte în celule de asamblare. În cadrul unei celule se execută, ciclic într-o ordine bine definită, un anumit număr de operații cum ar fi:
transfer elemente de caroserie din stația anterioară sau dintr-un alt dispozitiv din aceeași stație și/sau încărcare elemente noi
fixarea elementelor de caroserie în dispozitiv prin închidere dispozitive,
sudură sau alte procedee de îmbinare a elementelor de caroserie
deschidere dispozitive
transfer elemente de caroserie în stația următoare sau în alt dispozitiv din aceeași stație, etc.
Operațiile dintr-un ciclu din fiecare stație trebuie să respecte cycletime-ul liniei!
Figura 1.8. Layout al liniei de asamblare Ford B515/BX726 – Framing din Craiova
În cazul unei linii de Retooling de fapt se integrează un model nou de mașină pe o linie deja existentă și funcțională. Și în acest caz sunt necesare documentațiile menționate mai devreme la linia nouă, dar pe lângă acestea sunt necesare și documente despre linia deja existentă. În cazul unui proiect de Retooling trebuie totul plănuit și proiectat în așa fel încât sa nu se deranjeze sau să se oprească asamblarea modelelor de pe linie. Din această cauză este necesară obținerea documentației complete a liniei și se verifică toate modificările, mișcările și tool-urile noi realizate în timpul proiectării.
Figura 1.9. Modelul 3D al liniei de asamblare
Linia de asamblare pentru modelul B515 (Ford EcoSport) este o linie de asamblare funcțională în Craiova, care a intrat în procesul de Retooling (reechipare), pentru a fi posibilă asamblarea în paralel a unui model nou (BX726). Așa cum se poate observa și în figura 1.8., echipamentele (tool-urile) reprezentate cu albastru în layout-ul liniei sunt componentele noi interconectate cu echipamentele existente, pentru asamblarea celui de-al doilea model de automobil. Cu magenta s-a reprezentat tot ce se mută sau se modifică, iar cu negru tot ce este existent și nu se modifică.
Pentru a putea modifica și verifica stațiile de pe linia actuală, la începutul proiectului clientul, în cazul nostru Ford, a transmis toată documentația existentă despre linie. Această documentație trebuie sa conțină următoarele:
Fișierele CAD de la stațiile existente (Fides, Catia sau UG etc.)
Celulele Robcad, PS sau Delmia cu programele de roboți funcționale în fabrică
Lista și modelul de gun-uri de sudură existente (atât cele manuale cât și cele robotizate acolo unde există)
Lista și modelul de roboți existenți
Fișierele de proces aduse la zi
Sequnece chart
Lista de puncte de sudură
Fișierele EPLAN și CAD cu schemele electrice și pneumatice, etc.
1.5. Celula de asamblare
În continuare, pentru exemplificarea mai explicită a procesului de proiectare, voi face referire la una din celulele de asamblare robotizată din cadrul liniei de asamblare din zona de Framing din Craiova, și anume celula 6X300. În această celulă se realizează operațiile de plasare și fixare a acoperișului (roof) pe structura caroseriei. Acoperișurile sunt de mai multe tipuri: regular roof, panoramic roof, sun roof. Însă modul de asamblare este identic.
Celula are în componență următoarele echipamente:
Rulieră cu elevator (Lifter roller bed), în zona centrală, cu ajutorul căruia se realizează transferul pe linie. Fiecare celulă este dotată cu astfel de echipament, pentru transferul caroseriei pe întreaga linie de asamblare. Caroseria, la începutul liniei partea inferioară (underbody) și din ce în ce mai echipată până la sfârșitul liniei, se așază pe un Skid (prezentat în capitolul următor) cu care este transportat prin intermediul rulierelor de la o operație la alta.
Roboți, de sudură (Welding robot) și de manipulare (Handling robot). După cum se vede și din layout-ul celulei (figura 1.10) 300R5 și 300R6 sunt roboți de manipulare, dotate cu grippere pentru prinderea tablei ce va fi acoperișul mașinii și a le plasa în locația corespunzătoare. Cei doi roboți de manipulare lucrează independent în funcție de modelul asamblat.
Figura 1. 10. Celula de asamblare 6X300
Conveioare, pentru introducerea acoperișului pe linie. În celulă avem două conveioare, unul existent pentru modelul B515 și unul nou prevăzut pentru modelul BX726 (reprezentat cu albastru în figura 1.10). Încărcarea conveioarelor se realizează manual de către operatori, în zona laterală 6X310. Aici tablele ajung pe cărucioare.
Stație de centrare (Centering tool). Pentru plasarea exactă a acoperișului pe mașină, la modelul BX726 a fost necesar să se prevadă o stație ajutătoare pe care se realizează centrarea tablei în geometrie, de unde apoi robotul manipulator cu ajutorul gripperului îl plasează pe caroserie.
Roboții de sudură execută punctele prestabilite pentru această operație, după care caroseria își continuă tranziția în celula următoare pentru a se executa următoarele operații.
Tablourile electrice de forță și de comandă, precum și controllerele roboților sunt plasați lângă gard, în exteriorul celulei.
2. PROIECTAREA MECANICĂ
Am văzut în capitolul anterior că la începerea unui concept, anumite informații și criterii au fost deja definite, în fazele inițiale de negocieri. Aceste informați conțin parturi, puncte și gun-uri de sudură/nituire, clamping plan preliminar, specificații tehnice, vendor list, roboți, proces pre-simultaneous, etc.
Aceste informații reprezintă orientarea de bază pentru proiect, ele trebuie respectate cu mare rigurozitate. Orice modificare are impact asupra bugetului proiectului, deci trebuie comunicat superiorului: șeful de stație / DL (design lider) / TL (technical lider) / PM (project manager).
Datorită diversității liniilor de fabricație, colectarea informațiilor necesare începerii proiectării corecte diferă în funcție de nivelul sarcinii primite, cu cât este mai complexă pe treaptă unit -> fixture -> stație -> celulă -> linie cu atât necesarul de informații crește.
Figura 2.1 Necesarul de informație
La începutul oricărui proiect, clientul pune la dispoziție specificațiile tehnice ale proiectului respectiv. Aceste specificații includ toate standardele, comercialele, materiale, toleranțe, vopsiri, specificațiile CAD, etc. care trebuie folosite. Aceste specificații sunt necesare pentru a obține calitatea corespunzătoare a tool-urilor proiectate, pentru a utiliza o uniformitate în modul de lucru pentru fiecare proiect în parte, respectiv pentru a realiza dispozitive conforme cu cerințele fiecărui plant (site) în parte.
Specificațiile cel mai des întâlnite în proiecte:
Liste de comerciale. Fiecare client are definite comercialele pe care le preferă să fie folosite în proiect. Acestea sunt definite în așa fel încât să lucreze în condiții optime în fabrica care se construiește, cu echipamentele de întreținere, etc. Mici excepții putem găsi pentru aplicații speciale, care necesită comerciale diferite față de lista predefinită, dar acestea trebuie dovedite că sunt absolut necesare și aprobate de către client înainte de a fi folosite.
Odată stabilite comercialele acceptate a fi utilizate într-un proiect, acestea trebuie să fie introduse in Librăria CAD a proiectului (proiectantul are obligația sa utilizeze comerciale într-un proiect doar din librăria CAD). Toate comercialele trebuie să fie codificate SAP – în momentul lansării în execuție al dispozitivului trebuie să existe cod SAP la fiecare comercial (fără codul SAP nu se poate cumpăra acel comercial).
Standarde. Acestea pot fi de două feluri: standarde Comau (agreate de client) sau standarde de client. În timpul proiectării este de preferat să se folosească standardele disponibile într-o măsură cât mai mare. Pentru elementele cele mai uzuale, se decide încă înainte de faza de concept care tip de standard se folosește. De exemplu, Comau are mai multe feluri de risere. La fiecare proiect se definește care tipologie trebuie folosit.
Odată stabilite standardele acceptate a fi utilizate într-un proiect, acestea trebuie să fie introduse în Librăria CAD a proiectului (proiectantul are obligația sa utilizeze standarde într-un proiect doar din librăria CAD)
Materiale și tratamente. La fiecare tip de element (pin, mylar, plăci, sudate, etc.) se definesc în prealabil tipul de materiale folosite și tratamentele termice ce trebuie aplicate.
Toleranțe. Toleranțele de prelucrare se definesc conform funcționalității piesei care se realizează, dar sunt câteva tipologii care se definesc de la începutul proiectului. De exemplu: toleranța între două găuri de știft din același grup, grupuri diferite de găuri, grosimea unei spacer, rugozitatea suprafețelor prelucrate, etc.
Vopsiri. Fiecare piesă componentă unei stații se vopsește conform funcției lui. Specificațiile proiectului descriu ce fel de vopsea sau tratament trebuie folosit dacă o piesă este fixă, în mișcare, în contact cu tabla, piesă de uzura, componenta unui gard de siguranță (safety), etc. Vopseaua/tratamentul nu doar protejează piesa de coroziune, dar este și indicator a funcționalității acesteia. Culorile pieselor mobile atrag atenția operatorului sau persoanei de întreținere sa se ferească de ele. În unele cazuri culori diferite se folosesc și pentru identificarea anumitor elemente specifice pentru un model de mașină, în caz că linia lucrează pe multiple modele.
Specificații CAD. Fiecare proiect finalizat, trebuie predat către client. Acesta se arhivează într-o anumită structură și program care necesită anumiți parametri, note, formate, nume, etc. Din acest motiv, toate reperele, ansamblele, unit-urile, stațiile se modelează pornind de la fișiere tipizate care conțin setările și parametri necesari, pentru a fi posibilă arhivarea lor ulterioară.
Specificații Mecanice. Fiecare client (customer) livrează la începutul proiectului o cerință cu specificații mecanice care trebuie respectate cu stricteți. Orice abatere de la aceste specificații trebuie aprobate în prealabil de client (pe baza unei prezentări bine justificate).
Dispozitivele modelate trebuie să funcționeze pe linia respectivă 5-10 ani, depinzând de client. Deci trebuie luat in considerare că în afara pieselor de uzură, ele vor trebui să lucreze fără nici o modificare pe această perioadă. Reperele modelate trebuie să fie suficient de robuste încât să nu se deformeze cu timpul. Acesta nu înseamnă ca ele trebuie sa fie realizate din materiale foarte mari, groase, etc, ci doar să fie suficient de rezistente pentru aplicație.
Elementele comerciale calculate în așa fel sa poată funcționa pe durata stabilită de către client (sau împreuna cu clientul). De exemplu, la un robot se calculează încărcarea acestuia (payload), nu numai pentru a verifica dacă robotul îl poate manipula (în acest caz ar fi suficient să nu atingem încărcarea de 100%), ci se lasă și o rezervă, pentru a prelungi durata de viață și intervalele de întreținere. Alt exemplu: la o masă de tool tray (de versa-system) există două caracteristici de respectat. Prima este greutatea admisibilă pe role, a doua este distribuția greutății totale pe fiecare rolă în parte. Dacă oricare dintre cei doi parametri nu se respectă, masa nu se va mișca din loc, sau rolele vor necesare a se schimba la intervale scurte.
Între design, simulare, layout și controls trebuie sa existe o aliniere perfectă și continuă. În faza de concept, designerul creează unitul/fixture conform informațiilor. În continuare design-ul se transferă la robcad, unde se verifică prin simulare (accesul cu robot în mișcare, gripperul în mișcare, dacă robotul are rezervele necesare, etc). Simularea nu are ca și sarcină să verifice funcționalitatea unitului din punct de vedere mecanic. Asamblările, specificațiile tehnice ale comercialelor, posibilitatea de a manufactura și asambla reperele, coliziunea sau suprapunerea de unit-uri vecine static sau în poziție de open/close a cilindrilor, posibilitatea de a încărca/descărca tabla pe o stație, trebuie verificate în design mecanic.
După ce simularea a verificat unitul/fixture-ul și acesta e ok, se trimite stația către layout pentru a fi verificată și acolo. E important ca fiecare stație să fie integrată și în Layout cu ultima versiune.
Cat mai repede posibil, după ce se ajunge la o situație stabilă în design trebuie transmisă informația despre conținutul componentelor pneumatice, electrice și senzoristică, plus secvențele fiecărui tool în parte precum și modul cum interacționează toate tool-urile între ele, către proiectarea electrică pentru a începe proiectul. Prima transmisie de date către proiectarea electrică se face prin trimiterea fișierului topografic cu contentul și secvențele indicate simplificat (după finalizarea conceptului). Faza a doua în care se trimit versiunile finale ale informațiilor către proiectarea electrică este după finalizarea 3D.
Orice modificare în proiectarea mecanică (ODM, MRE, sau non-conformități ) care are impact în contentul de componente pneumatice, electrice, senzoristice sau de secvențe ale tool-urilor trebuie informată tuturor celor interesați – Proiectare electrică, Simulare, Layout. Se vor utiliza tool-urile de gestiune schimb informații între sub-departamente (ex. General Master Kit, gestiune transfer Proiectare mecanică to Simulation, gestiune transfer Simulation to Layout).
2.1. Echipamentele principale ale liniei, respectiv celulei robotizate
2.1.1. Sisteme de transfer automat
Caroseria se transportă în cadrul liniei de la o celulă la alta cu ajutorul sistemelor de transfer. Transferul automat, de la o celulă la alta influențează decisiv Simularea, Procesul, Layoutul și Conceptul celulei. În celulele de pe linia Framing/Hanging, la partea inferioară (Underbody), deja asamblată, se montează părțile laterale (Bodyside), traversele (Roof Cross Member) de sub acoperiș (Roof), acoperișul, apoi ușile și capota.
Nevoia de a transfera subansamble mari (și grele) ale mașinii a dus la crearea sistemelor de transfer automate, care permit inclusiv încadrarea în Cycle Time.
Există mai multe tipuri de sisteme, cele mai uzuale sunt cele de jos (se regăsesc cu simbolizare specifică și pe LAYOUT):
Skid-ul susține și transportă caroseria de la o celulă la alta, fiind antrenat de rolele rulierei (roller-bed). Caroseria are pe SKID o poziție repetabilă cu o toleranță de +/-0.5 mm. SKID-ul este oprit pe rulieră în stație cu o precizie de +/- 5mm.
Figura 2.1. Skid. Poziționarea caroseriei pe Skid.
La proiectarea unui Skid se ține cont de următoarele aspecte: asigurarea stabilității caroseriei pe toate direcțiile, zonele de susținere sa fie pe lonjeroane sau alte traverse rezistente, care să suporte întreaga greutate a mașinii, încărcarea caroseriei să se poată face cu ușurință, prin pre-ghidare pe locatori, lungimea să nu depășească lungimea rulierei, să permită Înălțimile de Transfer stabilite și să fie confirmat accesul / prezența în toate stațiile, să fie suficient de rigidă, atât pentru susținerea greutății întregii caroserii cât și pentru evitarea deformărilor la prelucrarea suprafețelor active.
Deci, caroseria este transferată de la o celulă la alta, în vederea operațiilor specifice. Aceste operații impun ca mașina să sosească în fiecare celulă (stație) la o anumită înălțime care să asigure accesul uman sau al sistemelor automate folosite pentru încărcare. Această înălțime ia în considerare și posibilitățile Sistemului de Transfer folosit și este denumită generic Înălțime de Transfer.
Rulieră cu elevator (Lifter Roller Bed) este folosită în stațiile de geometrie (GEO). Prin rolele rulierei acționate motorizat, Skid-ul (având caroseria pe el) este deplasat dintr-o celulă în alta. Este un ansamblu prevăzut cu role acționate prin intermediul unor curele, respectiv un elevator pentru a coborî caroseria de la înălțimea de transfer la înălțimea de lucru și invers.
Figura 2.2. Rulieră cu elevator (Lifter roller bed)
Este utilizat în special la proiectele Ford.
Poziția de oprire a Skid-ului pe rulieră se determină în funcție de condițiile de acces al gun-urilor de sudură din celulă, precum și de poziția relativă dintre underbody tooling și Skid. Astfel oprirea poate fi centrată sau decalată într-o parte în funcție de analize.
Conveiorul este un dispozitiv care asigură introducerea pârțurilor în celulă, încărcarea se realizează pe o parte de către operator, iar pe partea cealaltă descărcarea se realizează automatizat de către robotul de manipulare (Handling), urmând ca paletul gol să se întoarcă cu capul în jos pentru o nouă încărcare. Există atât în configurație orizontală cât și verticală, cu montaj pe sol sau pe o structura suspendată. Asigură un volum de încărcare pentru cel puțin o oră. Conveioarele din celula analizată (6X300), sunt orizontale cu montaj pe sol. În funcție de numărul de table care se încarcă pe transportator se stabilesc numărul și dispunerea paleților pe acesta.
Figura 2.3. Conveior orizontal cu montaj pe sol, încărcare manuală, descărcare automată
2.1.2. Roboți
Există o multitudine de definiții date roboților industriali. Mai nou definițiile roboților industriali au fost standardizate de către principalele țări producătoare.
Astfel norma franceză NF E61-100/1983 definește robotul industrial astfel :
“Un robot industrial este un mecanism de manipulare automată, aservit în poziție, reprogramabil, polivalent, capabil să poziționeze și să orienteze materialele, piesele, uneltele sau dispozitivele specializate, în timpul unor mișcări variabile și programate, destinate executării unor sarcini variate.”
După norma germană VDI 2860 BI.1 “robotii industriali sunt automate mobile universale, cu mai multe axe, ale căror mișcări sunt liber programate pe traiectorii sau unghiuri , într-o anumită succesiune a mișcărilor și în anumite cazuri comandate prin senzori. Ele pot fi echipate cu dispozitive de prehensiune, scule sau alte mijloace de fabricație și pot îndeplini activități de manipulare sau tehnologice.”
După norma rusă GOST 25685-83, “robotul industrial este mașina automată care reprezintă ansamblul manipulatorului și al dispozitivului de comandă reprogramabil, pentru realizarea în procesul de producție a funcțiilor motrice și de comandă, înlocuind funcțiile analoage ale omului în deplasarea pieselor și/sau a uneltelor tehnologice.”
Standardul japonez JIS B 0124/1979 definește robotul industrial ca: ”…un sistem mecanic dotat cu funcții motoare flexibile analoage celor ale organismelor vii sau combină asemenea funcții motoare cu funcții inteligente, sisteme care acționează corespunzător voinței omului.” În contextul acestei definiții, prin funcție inteligentă se înțelege capacitatea sistemului de a executa cel puțin una din următoarele acțiuni : judecata, recunoașterea, adaptarea sau învățarea.
Simularea mișcării roboților se poate face cu ajutorul unor softuri ca ROBCAD, DELMIA, etc.
Există mai multe criterii de clasificare a roboților. În funcție de mărime și sarcina de încărcare putem avea:
roboți mici (sarcina de încărcare sub 100 kg),
roboți medii (sarcina de încărcare între 100 și 300 kg),
roboți mari (sarcina purtată peste 300 kg).
După poziție de lucru diferențiem:
roboți la sol
roboți suspendați
roboți montați pe tavan
După numărul de axe putem deosebi roboți cu 6 axe (ci mai uzuali), cu 7 axe, cu 8 sau 9 axe. A șaptea axă reprezintă de obicei dispozitivul de sudură sau sania de deplasare axială. Cei mai importanți producători de roboți utilizați in domeniul automotive (automotive industry) sunt: Comau, ABB, Fanuc, Kuka, Kawasaki, Motoman. Tipul de roboți care se utilizează în cadrul proiectelor sunt în general impuși de către beneficiari.
Cu ajutorul roboților se pot desfășura mai multe activități pe o linie, ca: manipulare, sudare, vopsire, asamblare, lipire, vision, etc.
În cazul în care roboții lucrează cu mai multe ustensile detașabile, între robot și ustensile (clești de sudură, grippere) se inserează un schimbător automat (tool changer) care permite schimbarea rapidă a ustensilelor în funcție de necesități. Schimbătorul este compus din două semicuple, una montată pe flanșa robotului și una montată pe ustensilă.
În acest caz, robotul fiind dotat cu mai multe ustensile interschimbabile, când nu sunt utilizate, acestea “așteaptă” pe niște suporți (stand-uri): gun stand, gripper stand.
Roboții la sol sunt montați întotdeauna pe piedestal, numit Riser. În proiectele Ford se utilizează de obicei riser-e standard care au înălțimi multiplu de 100mm, până la maxim 1500mm.
2.1.3. Clești de sudură
Cleștii de sudură (welding gun) se utilizează pentru sudura manuală sau cu roboți. În celula robotizată descrisă, 6X300, există patru roboți de sudură, fiecare dotat cu un clește de sudură. În acest caz nu s-a utilizat schimbător automat.
Gun-ul este considerat piesă de schimb în procesul de fabricație. În cadrul mentenanței el se înlocuiește. Aceasta este cauza pentru care este indicată restrângerea tipodimensiunilor pe cât posibil. Dacă avem 5 operații cu 5 gun-uri diferite ar trebui sa avem 5 tipuri de gun-uri de schimb, dar dacă pe cele 5 operații vom folosi un singur tip de gun vom avea un singur tip de piesă de înlocuit unde este nevoie , până la repararea celui înlocuit. Restrângerea tipologiei gun-urilor pe o linie de fabricație este influențată de:
accesibilitatea la punctele de sudură – multisection
forma constructivă
caracteristici tehnice – grosimea de sudură
caracteristici constructive miză (tip) , electrozi ,deschidere, curse, prindere.
Toate aceste cerințe trebuie să fie asigurate pentru toate operațiile de pe linie unde se caută restrângerea tipologiei gun-urilor.
Figura 2.6. Clești (gun-uri) de sudură
Se recomandă utilizarea gun-urilor deja existente. Dacă nu este posibilă, gun-ul se va proiecta. Pentru noul gun trebuie specificate următoarele date: tip (X sau C), dimensiuni electrozi (diametru electrozi, lungime, tip electrozi), cursa de deschidere/apropiere sau unghi de deschidere/apropiere, eventual câte grade de libertate trebuie să asigure manevrarea acestuia, câte table sudează și grosimea acestora etc. (se va face o schiță cu silueta Gun-ului și se vor indica pe acest desen toate datele tehnice despre sudură).
Vârful electrozilor, care face contact cu tabla se numește miză sau tip. Echipamentul cu care se realizează ascuțirea vârfurilor uzate se numește Tip dresser. După mai multe cicluri de sudare, când vârful este uzat în totalitate, acestea se schimbă, fie manual de către un operator, fie automat cu ajutorul echipamentului numit Tip Changer.
2.1.4. Grippere
Rolul gripperului este de a transporta ansamble de table sudate sau nesudate dintr-un Tool în altul cu o anumită precizie. Acționarea gripperelor se poate face manual sau automatizat.
În celula prezentată avem doi roboți manipulatori dotați fiecare cu câte un gripper pentru manipularea acoperișului mașinii și plasării pe caroserie, pentru asamblare.
Figura 2.7. Modelul 3D al robotului 300R5 dotat cu gripper
O caracteristică foarte importantă este calcularea centrului de greutate al gripperului față de axa robotului. Este foarte important să se aducă distanțele față de centrul de greutate pe direcția X și Y la cota 0. Pe direcția Z distanța față de capul robotului trebuie să fie cât mai mică posibil. Centrul de greutate trebuie verificat în faza de concept, înainte de a trimite gripperul să se verifice în Robcad / Process Simulate.
Figura 2.8. Modelul 3D al gripperului
2.1.5. Stația de centrare
Stația de centrare instalată în celula robotizată este un tool cu rol de suport fix destinat depozitării acoperișului mașinii pentru următoarele rațiuni:
setarea punctului de zero
centrarea gripperului de manipulare pe coordonate
posibilitatea de a fi preluată de gripper în vederea montării pe caroserie.
Încărcarea și descărcarea se realizează automatizat, prin intermediul gripperului. Acest lucru implică necesitatea de a se prevedea senzori pentru detectarea prezenței și poziției tablei, precum și cilindri (clampi) pneumatici pentru fixarea tablei pe stație.
Figura 2.9. Modelul 3D al stației de centrare a acoperișului înainte de montare pe mașină
2.2. Ciclograma
Ciclograma este documentul care conține secvențele operațiilor pentru fiecare celulă a liniei de asamblare a caroseriei.
Se utilizează pentru:
realizarea proiectului electric și pneumatic
simulare Robcad și Process simulate.
Ciclogramele se elaborează pe baza modelelor 3D ale echipamentelor (stații, grippere, conveioare, etc.).
Pentru realizarea ciclogramelor Comau a elaborat un fișier Excel cu macrouri, iar mai recent un program special numit Cyclogram Designer.
De obicei prima pagină (sheet) conține layout-ul celulei unde sunt specificate și numerotate echipamentele (ex. stație – 6X300, robot – 300R5, gripper – 300G5.1, etc.), se specifică gun-urile de sudură și alte informații relevante.
Toate elementele electrice și pneumatice se introduc manual în pagina “Subjects” din fișier, se alocă un cod de identificare pentru fiecare element, apoi se generează automat în pagina de topografic.
Figura 2.10. Pagina topografic al gripperului 300G5.1 din celula 6X300
Din pagina topografic se citesc următoarele informații:
secvențele de lucru a elementelor evidențiate prin buline colorate dar și în pagina “Sequential”;
informații generale pentru identificarea proiectului, liniei, celulei și stației;
informații despre modificările care apar pe parcursul proiectului;
legenda cu grupele de mișcări;
legenda cu secvențele de funcționare.
elementele electrice sau pneumatice utilizate în pagină.
Figura 2.11. Pagina de secvențe pentru celula 6X300
În pagina cu secvențe (Sequential), se detaliază procesul unei celule (stații, grippere, roboți), se identifică mișcările cilindrilor, pinilor și clampilor în anumiți timpi (închidere și deschidere), se detaliază mișcările roboților sau operatorilor implicați în procesul stației.
Din pagina Sequential se citesc următoarele informații:
secvențele de închidere și deschidere a elementelor pneumatice.
timpii de lucru a elementelor pneumatice.
timpii de lucru a roboților sau operatorilor.
activarea și dezactivarea elementelor electrice (senzori, fotocelule, motoare).
Pagina “Cycle” furnizează informații relevante legate de graficele de lucru ale elementelor pneumatice și electrice și graficele de lucru ale roboților și operatorilor.
Figura 2.12. Pagina Cycle a ciclogramei
3. INSTRUMENTE PENTRU PROIECTARE ELECTRICĂ
Automatizarea industrială necesită un comportament determinist al sistemului cu o precizie ridicată în timp și spațiu. Prima provocare pentru a realiza acest lucru este formalizarea cerințelor pentru dezvoltarea sistemului. În al doilea rând, pentru a îndeplini aceste cerințe sunt necesare următoarele trei etape:
găsirea unui set de componente și echipamente care să corespundă cerințelor;
găsirea unor topologii care descriu conexiunile fizice ale acestor componente;
implementarea sistemului de control și găsirea configurațiilor componentelor care garantează că aceste componentele acționează și interacționează numai și în întregime în modul dorit.
Există o varietate de soluții de proiectare, cum ar fi arhitecturi de control centralizate versus distribuite sau produse alternative. Prin urmare, trebuie definite măsuri pentru evaluarea și compararea acestor soluții. Măsurile sunt de exemplu costurile de eficiență energetică sau de funcționare.
3.1. Proiectarea electrică asistată de calculator
Ingineria electrică necesită o cunoaștere profundă a programelor utilizate pentru proiectare și a echipamentelor electrice utilizate. Există multiple aplicații software pe piață, toate direcționate către profesioniștii în domeniul ingineriei electrice. Dar, nu este întotdeauna ușor pentru inginerii electrici să găsească timp pentru a căuta prin toate ofertele și pentru a selecta instrumentele care sunt cele mai potrivite pentru ei.
Desigur, în ingineria electrică diversele lucrări necesită diverse instrumente, astfel încât este greu de găsit instrumentul cel mai potrivit care să satisfacă și să rezolve toate cerințele. Profesionistul în domeniul ingineriei electrice are nevoie de un set instrumente software, o librărie complexă a echipamentelor, pentru a finaliza lucrările efectiv și eficient. Instrumentele și produsele software trebuie să fie inovatoare, aliniate cu tehnologiile în continuă dezvoltare, utile pentru situații multiple, ușor de utilizat și furnizate de surse bine-cunoscute în industrie.
3.2. Softuri utilizate pentru proiectare
În funcție de cerințele de client în industria construcțiilor de automobile se utilizează diverse programe de proiectare în diverse versiuni. Renault preferă ca programul SEE electrical pentru proiectele electrice, în timp ce Ford utilizează Eplan. Schemele electrice pentru Ford Craiova, linia nouă s-a realizat în versiunea 2.7. Continental, pentru proiectele electrice preferă programul SPAC.
SEE Electrical este softul de inginerie electrică dedicat tuturor domeniilor industriale (construcția de automobile, aviație, aeronautică, transporturi, producția de energie, industria agro-alimentară, chimie, metalurgie, etc.) care gestionează o cantitate mare de date sau lucrează cu instalații complexe.
Intuitiv, ergonomic, flexibil, prietenos și ușor de învățat, SEE Electrical este conceput pe 3 nivele de complexitate care răspund tuturor nevoilor. Toate funcțiile și comenzile din See Electrical au fost concepute special pentru ingineria electrică, iar desenarea schemelor electrice este foarte simplă. Parteneriatul cu majoritatea producătorilor de echipamente electrice (ABB, Legrand, Eaton – Moeller Electric, Phoenix Contact, Rockwell Automation – Allen Bradley, Schneider Electric, Siemens, Socomec, Wago, Weidmüller…) asigură accesul la una din cele mai cuprinzătoare baze de date de producători, cu mai mult de 700.000 de produse.
SPAC Automazione este un sistem de design profesional, automatizat și flexibil, capabil să garanteze utilizatorilor productivitatea maximă în proiectarea și documentarea sistemelor electrice pentru automatizarea industrială.
SPAC Automazione este un software profesionist, eficient și modular în evoluție constantă. Fiecare versiune nouă introduce o serie de inovații și caracteristici care îi sporesc eficiența, utilitatea și productivitatea.
SPAC Automazione este instrumentul care automatizează procesele de proiectare în domeniul electric, crescând eficiența producției, calitatea și reducând costurile de prelucrare. Productivitate maximă, intrare mai rapidă, mai puțină posibilitate de a face erori.
Baza de date cu componente complete oferă posibilitatea de a asocia codurile produselor cu simboluri pe diagrama. O cantitate impresionantă de articole de la principalii producători de pe piață, actualizată este disponibilă în timp real prin SPAC Data Web, serviciul de sincronizare a componentelor online. Sunt disponibile biblioteci tehnice care pot fi personalizate grafic cu mii de componente de la producătorii principali de PLC-uri, drive-uri, invertoare și componente speciale, toate în evoluție constantă.
3.3. Proiectarea electrică cu ajutorul EPLAN P8
În contextul industrial, deseori lucrurile ajung să fie atât de interconectate (integrate) încât anumite soluții software de asistență tehnică – nevoite fiind să se ocupe și de această interdependență – devin greu clasificabile. EPLAN constituie un astfel de exemplu: poate fi considerat și instrument CAD, dar și instrument informatic de configurare și de administrare a instalațiilor industriale. Astfel că nici apelativul CAE nu-i e străin.
EPLAN Electric P8 oferă posibilități nelimitate pentru planificarea, documentația și gestionarea proiectelor de automatizare. Generarea automată a rapoartelor detaliate pe baza diagramelor de conectare este o parte integrantă a unui sistem de documentație complet și furnizează fazelor ulterioare ale proiectului, precum producția, asamblarea, punerea în funcțiune și service-ul, datele necesare. Datele de inginerie din alte zone ale proiectului pot fi schimbate prin intermediul interfețelor cu ajutorul soft-ului CAE, asigurând în acest fel compatibilitatea și integrarea în întregul proces de dezvoltare al produsului.
EPLAN denumește mai multe soluții informatice, modulele familiei germane vizând aspecte destul de conturabile ale ingineriei industriale, dar într-o integrare avansată: proiectare și dezvoltare (inclusiv cu specializare pe instalații electrice ori pe instalații uzinale cu fluide – EPLAN Electric & EPLAN Fluid), management de procese, administrarea datelor, componente expert ș.a. Conexiunea dintre componentele familiei este realizată explicit de ,,EPLAN Engineering Center” (pentru implementările de automatică/mecatronică), respectiv de ,,EPLAN Engineering Center One” pentru specializările electrică și uzinală. Software-ul EEC constituie astfel un ,,panou de control”, putând gestiona informațiile referitoare la instalații într-o manieră deopotrivă optimizată inginerește, dar și profilată managerial pe particularitățile implementării.
Un alt aspect al integrării vizate de familia EPLAN se vădește a fi și complementaritatea, proprietate conferită de anumite extensii specializate, precum EPLAN PLC & BUS, care permite schimbul de date cu instrumentele software de configurare a circuitelor PLC.
Fiecare procedură de planificare are avantajele sale în anumite faze ale proiectului – fie că este vorba de generarea vederilor de ansamblu grafice inițiale ale mașinii/instalației, crearea schemelor sau înregistrarea informațiilor proiectului în baza de date independent de desene. Situația ideala pentru un sistem de inginerie este de a oferi suport pentru aceste abordări ale planificării diferite cu aceeași prioritate. EPLAN oferă compatibilitate continuă în datele proiectului, indiferent de metoda de operare aleasă.
Cu rulări de verificare complete și configurabile individual, se poate determina cât de strict monitorizează EPLAN nivelul de calitate al documentației. În acest mod, etapele următoare ale procesului sunt furnizate cu toate informațiile necesare de la ingineria în sine – crearea continuă a produsului până la fabricare, instalare, punere în funcțiune, reparații și mentenanță.
Macrourile schematice pentru întocmirea ușoară a circuitelor parțiale standardizate accelerează procesul de inginerie. EPLAN Electric P8 face întotdeauna un pas înainte: circuitele parțiale (macrourile) pot conține variante grafice, diferite tipuri de vizualizare și tabele de valori predefinite.
Datorită capacității Unicode continue, EPLAN Electric P8 furnizează scheme în orice limbă prin baze personale de traduceri individuale – de la diagrame de circuit chineze la liste de aparate rusești, totul este tradus online imediat ce instalația este finalizată.
Combinația dintre funcțiile standard și modulele opționale în EPLAN permite optimizarea întregului proces de planificare și sporirea calității documentației automate pe termen lung.
3.3.1. Cunoașterea interfeței utilizator EPLAN
La prima pornire, EPLAN începe cu o interfață preconfigurată. În afară de diverse alte elemente de interfață, vedem navigatorul de pagină din partea stângă a ferestrei principale. La prima pornire, această fereastră este goală.
Zona din partea dreaptă cu imaginea de fundal va fi utilizată mai târziu ca zonă de lucru pentru paginile deschise.
Figura 3.1. Interfața de pornire al Eplan
Fereastra principală este întreaga zonă de lucru a programului; dimensiunea și poziția pot fi schimbate. Pentru multe alte elemente de interfață (de exemplu, bare de meniuri, bare de instrumente, ferestre atașabile precum Navigatorul de pagini – Page navigator), fereastra principală este mai mult sau mai puțin "cadru". Putem atașa ("dock") aceste elemente la marginile ferestrei din interiorul ferestrei principale.
Navigatorul de pagină (Page navigator) este o fereastră în care EPLAN prezintă paginile tuturor proiectelor deschise. Putem alege între două tipuri de vizualizări. În vizualizarea arborescentă, paginile sunt afișate ierarhic după tipul și identificatorul paginii (cum ar fi funcția de nivel superior, locația de montare etc.). În vizualizarea listei, aceste informații sunt afișate aranjate într-un tabel. Putem comuta între cele două vizualizări făcând clic pe fila corespunzătoare. În Navigatorul de pagini, se pot edita paginile unui proiect, de exemplu, copierea paginilor, ștergerea sau modificarea proprietăților paginii. Paginile multiple din diferite proiecte nu pot fi editate la un moment dat.
Pentru a afișa rapid și pentru a ascunde Navigatorul de pagini, putem utiliza tasta [F12].
Bara orizontală din partea de sus a aplicației, cum de altfel a oricărei aplicații Windows, este bara de titlu. Conține pictograma programului cu meniul sistemului, numele programului și butoanele care controlează setarea dimensiunii ferestrei.
Figura 3.2. Bara de titlu
Dacă avem un proiect deschis, numele proiectului curent va apărea, de asemenea, în bara de titlu, împreună cu numele paginii deschise, dacă este cazul.
Bara de meniu este situată sub bara de titlu. Conține cele mai importante comenzi și apeluri de dialog.
Figura 3.3. Bara de meniu
Pentru a afișa toate elementele de meniu ale unui meniu, faceți clic stânga pe meniul corespunzător. Până când nu ați deschis un proiect și o pagină, nu veți putea selecta multe dintre elementele de meniu. Aceste elemente de meniu sunt afișate într-o vizualizare gri.
Unele elemente de meniu funcționează ca un comutator, adică pot fi pornite sau deconectate. Acest lucru se aplică în special la meniul Vizualizare (View) pentru elementul din meniul de vizualizare grafică (Graphical preview). Dacă opțiunea este activată, aceasta este indicată cu un marcaj de verificare precedent.
În Graphical preview, paginile selectate în Navigatorul de pagini sunt afișate într-o vedere redusă. Folosind această fereastră, putem, de exemplu, căuta rapid toate paginile unui proiect.
Figura 3.4. Activare Graphical preview
3.3.2. Crearea și structura unui proiect
Acum, după ce ne-am familiarizat cu interfața utilizator, să vedem cum putem crea un proiect nou, rapid și ușor folosind "Project". Pentru aceasta să vedem răspunsurile la câteva întrebări de bază:
Ce este un proiect?
În EPLAN, schemele și documentele atașate, cum ar fi listele și desenele de ansamblu, sunt create ca pagini în cadrul proiectelor. Un proiect constă dintr-o colecție de diferite tipuri de documente. Proiectele sunt stocate și organizate într-o bază de date specială – așa-numitul "project management".
Care este structura proiectului?
În EPLAN, "Structura proiectului" înseamnă combinarea tuturor structurilor de identificare utilizate în proiect pentru obiecte, pagini, dispozitive și funcții.
Toate obiectele dintr-un proiect (pagini, dispozitive și funcții) trebuie identificate și plasate într-o structură ierarhică în cadrul proiectului. Într-o structură de proiect aranjată ierarhic, de exemplu, puteți stoca și găsi mai ușor pagini și dispozitive. Identificatorii pentru structura proiectului se numesc "identificatori de structură" (structure identifier).
Ce este un șablon de proiect?
Pentru a crea un nou proiect, avem întotdeauna nevoie de un șablon. Când utilizăm șablonul de proiect, creăm un proiect în care anumite setări sunt deja predefinite. De exemplu, structura identificatorilor de pagini și a etichetelor de dispozitiv este stocată într-un șablon de proiect. Extensia de fișier pentru șabloanele de proiect este * .ept.
Proiectele pot fi create prin intermediul meniului proiect sau al managementului de proiect. Prin ambele metode, proiectul este creat pe baza unui șablon de proiect sau a unui proiect de bază. Următoarea secțiune descrie modul în care putem crea un proiect prin intermediul meniului proiect. Dacă nu am creat încă un șablon (template) de proiect sau un proiect de bază (*.ew9), putem utiliza Sample templates EPLAN.
Selectăm opțiunea Project > New. Se deschide fereastra de dialog Create project (creare proiect) (Figura 3.5).
În această fereastră specificăm numele proiectului în câmpul Project name. Dacă dorim să stocăm noul proiect într-un alt director decât directorul de proiect predefinit, clic pe […] și din fereastra Select directory ce se deschide alegem un director diferit pentru proiect. Alegând butonul [OK], directorul selectat este transferat în câmpul Storage location. În câmpul Template field alegem locația șablonul de proiect sau proiectul de bază, predefinit sau creat de noi. Pentru a modifica setările implicite pentru data creării și creatorul proiectului, este necesară suprascrierea valorilor din câmpurile Specify creation date și Specify creator. Clic pe [OK], fereastra Create project se închide și noul proiect cu extensia *.elk este creat în directorul țintă.
Figura 3.5. Fereastră creare proiect nou
Dacă lucrăm cu management de proiect, noul proiect este încărcat automat în modulul de project management.
Figura 3.6. Setarea și modificarea proprietăților proiectului
Tocmai am creat un proiect care însă nu are în continuare pagini. Șablonul de proiect selectat permite structuri aranjate ierarhic pentru toate obiectele din proiect. Are o structură de proiect deja determinată.
Identificatorii de structură pentru "funcția de nivel superior" și "locația de montare" sunt utilizați pentru a identifica paginile și dispozitivele. Acest lucru va fi, de exemplu, vizibil mai târziu când se editează proprietățile paginii în dialogul Full page name. Aici putem introduce identificatorul structurii și numele paginii (de ex. numărul paginii).
Structura proiectului este compusă din structuri de pagină și structuri de dispozitive. Atunci când este privită separat, structura dispozitivului este compusă la rândul ei din alte structuri individuale, de exemplu "Dispozitive generale", "Cleme terminale", "Cabluri", "Cutii negre" etc. Fiecare dintre aceste structuri poate fi determinată separat prin intermediul schemelor de identificare. Utilizarea diferitelor blocuri de identificare este definită în aceste scheme, pe care le completăm cu identificatorii de structură corespunzători. EPLAN oferă scheme predefinite de identificare. În plus, putem defini scheme de identificare definite de utilizator pentru propriile structuri de proiect.
La crearea unui proiect, structura paginii sale este determinată automat de șablonul de proiect selectat sau proiectul de bază. Structura dispozitivului este specificată în dialogul proprietăților proiectului. În fereastra de proprietăți a proiectului putem modifica ulterior structura paginii și a dispozitivului. Structura paginii poate fi totuși schimbată numai atâta timp cât proiectul nu conține nici o pagină (încă).
Pe lângă schemele de identificare predefinite pentru structura proiectului, putem crea scheme definite de utilizator și le putem utiliza pentru a defini structurile de proiect proprii. Pe lângă "atribuirea funcțională", "funcția de nivel superior", "site-ul de instalare", "numărul funcției de nivel superior" și "tipul documentului", structura identificatorului definită de utilizator cuprinde și un bloc de identificare definit de utilizator pentru care putem defini liber semnul precedent. Putem specifica doar o structură de proiect definită de utilizator, care constă dintr-o structură de pagină definită de utilizator și dintr-o structură de dispozitiv definită de utilizator, imediat după ce am creat un proiect atâta timp cât proiectul nu conține încă nicio pagină. Spre deosebire de aceasta, o structură de dispozitiv definită de utilizator poate fi modificată ulterior utilizând dialogul proprietăților proiectului în orice moment. Definiția tuturor structurilor urmează aceeași procedură.
3.3.3. Crearea și editarea paginilor
În EPLAN, fiecare pagină are un anumit tip. Un proiect în general constă în pagini de diferite tipuri. Tipurile de pagini ajută la structurarea unui proiect. Tipul de pagină este, în general, alocat atunci când pagina este creată, dar poate fi modificată ulterior.
Ce este o pagină de titlu sau o foaie de titlu? O pagină cu tipul Title page / cover sheet conține informații generale despre proiect, cum ar fi numele proiectului, descrierea proiectului, numărul desenului, informațiile despre revizie și așa mai departe. Pagina de titlu sau foaia de titlu este de obicei prima pagină a unui proiect.
Ce este o pagină schematică cu mai multe linii (multi-line)?
O pagină schematică cu mai multe linii este o pagină pentru care documentația schematică are simboluri cu mai multe linii. Are capabilități speciale de editare pentru crearea și analiza desenelor schematice. De exemplu, simbolurile introduse sunt conectate automat unul la celălalt.
Ce este un editor grafic?
Un editor grafic este acea parte a programului pe care îl folosim pentru a crea și edita scheme și desene mecanice. Pornește când deschidem o pagină. Pe lângă fereastra în care este afișată pagina, bara de meniuri are, de asemenea, numeroase funcții de program (cum ar fi meniul Inserare) disponibilă pentru editarea grafică.
Fereastra este atașabilă și are propriile butoane standard Windows. Într-o vizualizare "maximizată", fereastra editorului se potrivește în fereastra principală astfel încât bara de titlu să fie integrată în bara de meniu a ferestrei principale. În fereastra "minimalizată", fereastra are propria bară de titlu.
Pentru editarea schematică vom avea nevoie de o altă pagină de tip schemă multi-linie:
În vizualizarea arborescentă a navigatorului de pagină, selectăm proiectul deschis,
Selectăm elementele de meniu Page > New.
EPLAN deschide dialogul Pagină nouă (New page). Câmpul tip pagină este prepopulat automat cu schema multi-linie (I):
Figura 3.7. Crearea unei pagini noi
În câmpul descriere pagină – Page description, introducem textul pentru descrierea cât mai explicită a paginii.
Facem clic pe [OK].
Noua pagină este afișată în vizualizarea arborescentă a Navigatorului de pagină sub nivelul proiectului și este deschisă în editorul grafic.
Figura 3.8. Afișarea paginii nou create în Page navigator
Pentru a crea noi pagini, putem utiliza și butonul (New page) din bara de instrumente pentru pagină. În Navigatorul de pagini, putem selecta și Popup menu > New. Orice pagină sau nivel de structură pot fi selectate.
În zona Page navigator fiecare pagină este reprezentată de iconițe, care diferă în funcție de tipul paginii. Așa cum se observă și din figura următoare, pagina de titlu este reprezentată prin , paginile schematice prin pentru electric și pentru fluidic (în cazul nostru pneumatic).
Figura 3.9. Reprezentarea paginii în editorul grafic
În reprezentarea arborescentă din navigatorul de pagini, selectăm pagina dorită, de ex. Cover sheet.
Selectăm elementul de meniu Page > Open.
EPLAN deschide pagina în editorul grafic. Pagina de titlu a proiectului este afișat. (Figura 3.9).
Numele paginii este afișat nu numai în bara de titlu a ferestrei principale, ci și ca o filă sub grafic. (În cazul în care în View menu am activat elementul Workbook).
Figura 3.10. Reprezentarea numelui paginii sub fereastra grafică
Pentru a deschide o pagină selectată în Navigatorul de pagini, putem de asemenea să face dublu clic pe pagină sau să apăsăm tasta [Enter].
În EPLAN avem opțiunea de a vizualiza simultan mai multe pagini pe ecran. De exemplu, selectăm pagina dorită, apoi din meniul pop-up al Navigatorului selectăm elementul Open in New window. EPLAN deschide pagina într-o altă fereastră a editorului grafic. Pentru fiecare pagină deschisă, este afișată o filă sub fereastra editorului grafic. Putem comuta rapid între pagini făcând clic pe aceste file.
În secțiunea următoare, vom vedea cum putem atribui identificatorii de structură editând proprietățile paginii.
În reprezentarea arborescentă din navigatorul de pagini, selectăm pagina dorită, de ex. Cover sheet.
Selectăm elementul de meniu Edit > Properties, sau tastăm comanda rapidă [Ctrl] + [D].
Se deschide fereastra de proprietăți a paginii.
Figura 3.11. Fereastra pentru proprietățile paginii (page properties)
Pentru a modifica valoarea Full page name facem clic pe […]. EPLAN deschide fereastra de dialog cu numele complet a paginii. Aici putem introduce identificatorul structurii și numele paginii (de ex. numărul paginii).
Figura 3.12. Fereastra de dialog Full page name
Acum toate paginile din proiect au identificatori de structură. Pentru a afișa toate paginile în Navigatorul de pagini, facem clic pe semnul plus din arborele din fața identificatorilor ANL, DBT și SCP. Este posibil să fim nevoit să lărgim puțin fereastra de navigare a paginii înainte de a putea citi toate descrierile paginilor.
Dacă efectuăm o modificare în timpul editării paginii (de exemplu, proprietățile paginii modificate, elementele grafice introduse etc.), atunci EPLAN salvează imediat aceste modificări. Nu există nici o salvare separată, deci nu există un element de meniu corespunzător în program!
3.3.4. Crearea paginilor schematice
Pentru realizarea schemelor trebuie să lămurim următoarele:
Ce este un simbol?
Un simbol este un grafic utilizat în EPLAN pentru a afișa funcții. Implicit, simbolurile nu conțin date logice. Acestea sunt în general stocate în funcții.
Ce este o componentă?
O componentă este un element grafic pentru reprezentarea unei funcții. Se compune din funcție și simbol. Funcția conține datele logice, iar simbolul conține datele grafice. O componentă are o etichetă de dispozitiv, o denumire a punctului de conectare și așa mai departe.
Ce sunt dispozitivele?
Dispozitivele sunt unități logice electronice sau fluid-tehnice care lucrează împreună. Acestea sunt numite cu o etichetă de dispozitiv – device tag (DT), cum ar fi M1, K1, X1, etc.
Ce sunt sistemele de coordonate?
Un număr de sisteme de coordonate diferite sunt disponibile în EPLAN pentru poziționarea cursorului. În funcție de tipul de pagină, un anumit sistem de coordonate va fi implicit. Pe paginile schematice de inginerie electrică, sistemul de coordonate este de tipul "Inginerie electrică". Aceasta are originea în colțul din stânga sus al suprafeței desenului. Coordonatele sunt indicate în incrementările rețelei RX și RY și afișate în bara de stare.
Poziționarea elementelor se poate realiza simplu utilizând mouse-ul sau tastatura, iar după poziționare se tastează [Enter] pentru a plasa elementul pe pagină.
Trebuie reținut că atunci când inserăm la coordonate specifice – în afara sistemelor de coordonate utilizate, dimensiunea grilei utilizate va juca, de asemenea, un rol foarte important. Dimensiunea grilei pentru pagini de tip schematic multi-line, are o valoare prestabilită de "4,00 mm". Dacă, de exemplu, în proprietățile paginii am modificat grila implicită de la "4.00 mm" la "2.00 mm", atunci unghiul pe care îl introducem mai întâi va fi: RX 20 / RY: 20 (față de valoarea anterioară RX: 10 / RY: 10).
Odată ce punctele de conectare a două simboluri sunt aliniate orizontal (sau vertical), în paginile schematice, ele sunt conectate automat printr-o linie de conexiune. Aceasta se numește "autoconectare", iar liniile create în acest fel se numesc "linii de autoconectare". Numai aceste linii sunt recunoscute și raportate ca legături electrice între simboluri. Autoconectarea se efectuează întotdeauna dacă punctele de conectare ale două simboluri sunt aliniate perfect, orizontal sau vertical. La introducerea și mutarea simbolurilor este afișată o previzualizare a liniilor autoconectate.
Dacă există variante diferite ale unui simbol (cum ar fi un potențial punct de conectare), atunci avem mai multe posibilități de poziționare. De exemplu, dacă simbolul este atârnat pe indicatorul mouse-ului, putem apăsa tasta [Ctrl] și mutăm cursorul într-un cerc. Diferitele variante sunt afișate. Odată ce am decis o variantă, eliberăm mai întâi tasta [Ctrl], apoi clic pe butonul stâng al mouse-ului pentru a plasa simbolul. O altă modalitate de a afișa variantele disponibile constă în apăsarea tastei [Tab] în timpul inserării.
În Symbol selection, putem selecta simboluri dintr-un arbore sau dintr-o listă. În vizualizarea arborescentă, simbolurile sunt împărțite cu grijă în diferite grupuri, pe baza definițiilor lor de funcții. Aici putem trece prin diferitele grupuri până vom găsi simbolul dorit.
Figura 3.13. Fereastra de dialog pentru alegerea și selecția simbolurilor
Dacă selectați un simbol în modul arbore, sub arbore este afișată o descriere a simbolului respectiv. În partea dreaptă a dialogului, simbolul poate fi previzualizat. Odată ce simbolul dorit este selectat, în previzualizare, poate fi acceptat cu un dublu clic.
După introducerea simbolului în pagină, se deschide fereastra de dialog Proprietăți (componente). Unele câmpuri sunt deja prepopulate cu intrări. În EPLAN, la inserare, dispozitivele sunt numerotate automat în mod prestabilit. Această procedură se numește "numerotare online". În setări, putem dezactiva numerotarea online și, de asemenea, putem schimba formatul predefinit de numerotare (calea meniului: Options > Settings > Projects > "Project name" > Devices > Numbering (online)).
Dispozitivele pot consta din elemente diferite și pot fi distribuite pe mai multe pagini ale schemelor. De asemenea, poate fi necesară reprezentarea unui dispozitiv de mai multe ori. În astfel de cazuri, referințele încrucișate (Cross-references) identifică dacă aceste componente individuale aparțin împreună. O referință încrucișată arată unde poate fi găsită cealaltă parte a unui dispozitiv în schemă. Utilizând referințe încrucișate, putem găsi ușor o componentă sau părți asociate pe o serie de pagini.
Figura 3.14. Fereastra de dialog pentru setarea proprietăților componentelor
Un dispozitiv poate fi compus din elemente diferite pentru care pot fi utilizate diferite componente pentru afișarea grafică în schematică. Componentele aparținând unui dispozitiv pot fi distribuite pe mai multe pagini ale proiectului; în acest caz ne referim la o "afișare distribuită" a dispozitivului. Toate componentele aparținând aceluiași dispozitiv primesc aceeași etichetă de dispozitiv. EPLAN adaugă automat o referință încrucișată la toate componentele cu aceeași etichetă de dispozitiv.
Figura 3.15. Reprezentare cross-references
Referințele încrucișate sunt afișate în mod prestabilit în ordinea [Separator] Nume pagină [Separator] Coloană. Implicit, separatorul folosit în fața paginii este "/", iar separatorul dintre pagină și coloană este ".". Referințele încrucișate primesc o culoare diferită de celelalte elemente afișate.
Referințele (Cross-references) sunt importante pentru a localiza o componentă într-o multitudine de pagini. Din acest motiv, referința încrucișată trebuie să desemneze în mod unic pagina care este căutată. De asemenea, este necesară o orientare în pagină, coloană. Deoarece o coloană poate fi, de asemenea, relativ largă, rândul oferă o altă orientare în pagină.
Referințele încrucișate pot fi, de asemenea, create între dispozitivele din paginile schematice având afișaje multi-line și single-line.
Pair cross reference este de obicei utilizată în cazul contactelor auxiliare ale disjunctoarelor, contactoarelor din circuitele de forță. Se creează prin crearea dublă a contactului. Primul contact ca referință la al doilea contact, care este cablat în diagrama schematică. Acest contact conectat se întoarce la contactul de referință asociat din funcția principală. Pentru a permite ca EPLAN să creeze o referință pereche, tipul de reprezentare (Representation type) al contactului trebuie setat pe Pair cross reference.
Figura 3.16. Afișare Pair cross-reference
Puncte de întrerupere (Interruption points) conectează două referințe încrucișate cu același DT. Se disting două forme de referințe încrucișate:
În stea (Star cross-reference): Un punct de întrerupere este definit ca punct de pornire. Toate celelalte puncte de întrerupere cu același nume se referă la acest punct de pornire. La punctul de plecare, este afișată o listă formatabilă a referințelor încrucișate la celelalte puncte de întrerupere. Aici puteți defini câte referințe încrucișate trebuie să fie afișate alături sau între ele.
În lanț (Chain cross-reference): Primul punct de întrerupere se referă la al doilea, al treilea la al patrulea, etc., ceea ce înseamnă că referințele parcurg de la o pagină la alta.
Pentru un dispozitiv amplasat într-un panou (tablou) electric, putem crea de asemenea o referință încrucișată indicând funcția principală asociată în schemă. Și invers, putem crea o referință încrucișată la funcția principală din schema care indică dispozitivul ce este plasat în panoul electric.
Un PLC constă, de obicei, din mai multe module, fiecare dintre acestea putând conține un număr diferit de puncte de conectare sub formă de intrări și ieșiri. Un modul este reprezentat în EPLAN utilizând o casetă PLC, cu mai multe elemente, distribuite pe mai multe pagini schematice. În acest caz, există mai multe module cu aceeași etichetă de dispozitiv, care de fapt fac parte dintr-un singur bloc PLC. De exemplu, un modul cu 32 de intrări poate fi reprezentat pe patru pagini, câte opt intrări pe fiecare pagină.
Pentru afișarea distribuită a modulelor PLC, PLC card overview ușurează procesul de identificare a punctelor de conectare PLC în schemă. Acestea reprezintă blocurile PLC, care sunt reprezentate în schemă distribuite pe blocuri individuale. Afișează grafic care intrări / ieșiri sunt ocupate și care sunt disponibile, la care sunt conectate actuatoare și senzori și pe ce pagină schematică sunt afișate. Acest tip de reprezentare generală poate să conțină – în funcție de producător și de tip – un număr diferit de intrări și ieșiri. Tabelele se reprezintă în pagini de tip ”Overview”. Valorile din tabelul de reprezentare a intrărilor și ieșirilor sunt sincronizate cu paginile schematice în care acestea apar, și invers.
Figura 3.17. Pagină PLC card overview
Pentru ca EPLAN să creeze și să afișeze referințe încrucișate ale PLC între un punct de conexiune PLC din schemă și PLC card overview, următoarele proprietăți ale ambelor puncte de conexiune de pe ambele pagini trebuie să fie în concordanță:
eticheta dispozitivului
numărul punctului de conexiune
definiția funcției.
Referințele încrucișate afișate în proiect se compun, în principal, din eticheta dispozitivului complet, pagina (inclusiv separatorul definit înaintea paginii) și poziția planului de cadru utilizat, care este afișată ca o poziție pe coloană și/sau rând. Referințele încrucișate ne permit să găsim rapid funcțiile unui dispozitiv distribuit în proiect. Funcția relevantă poate fi găsită rapid prin informațiile despre pagină, coloană și/sau rând. Pagina, coloana și rândul sunt afișate numai când un identificator de dispozitiv (de exemplu, pentru blocul de identificare a funcției "nivel superior") nu este egal cu nivelul superior (pagină).
3.3.5. Gestionarea pieselor și componentelor
Toate dispozitivele implementate în scheme sunt prezentate ca simboluri grafice. Pe lângă simboluri, dispozitivele pot fi inițiate și cu părți din cadrul proiectului. Datele privind piesele reprezintă componenta reală a simbolului schematic. Partea poate reprezenta limite ale detaliilor specifice componentelor, cum ar fi informații tehnice, dimensiuni și prețuri. Utilizatorul trebuie să-și creeze propriile date despre piese, deoarece baza de date implicită EPLAN nu oferă decât câteva exemple. EPLAN permite utilizatorului să actualizeze informațiile privind datele pieselor în funcție de cerințele și nevoile proprii. Accesul suficient la informațiile legate de componente poate facilita dimensionarea componentelor și proiectarea aspectului incintei. Părțile sunt stocate într-o bază de date specifică și sunt atinse prin gestionarea pieselor EPLAN. Deoarece informațiile sunt stocate într-o bază de date separată, este posibil să fie accesibilă de la un server. Informațiile privind piesele pot fi utilizate în continuare în rapoartele de proiect, cum ar fi liste de piese, liste de piese de schimb și facturi.
Gestionarea componentelor EPLAN face parte din software, unde putem gestiona date tehnice și comerciale specifice părților componente și furnizorilor. Acestea ar putea fi informații precum caracteristicile tehnice, dimensiunile și prețul. De asemenea, este posibilă gestionarea definiției corespunzătoare a funcției pentru fiecare dispozitiv. Informațiile sunt stocate într-o bază de date separată și specifică EPLAN. Gestionarea pieselor permite gestionarea produselor din diferite domenii, cum ar fi inginerie electrică, mecanică, inginerie de proces, componente fluidice.
În tabul Parts, putem atribui una sau mai multe piese unui simbol. Facem clic pe câmpul Parts number și apoi utilizăm butonul care apare pentru a comuta la gestionarea pieselor.
În Parts management, selectăm partea necesară și facem clic pe OK pentru a o aplica simbolului. Fereastra se închide automat după aplicarea piesei.
Figura 3.18. Selectarea simplă a pieselor
Pentru selecția pieselor putem utiliza și butonul DEVICE SELECTION. Spre deosebire de selecția simplă a pieselor, aceasta va oferi numai dispozitive care se potrivesc funcțiilor existente ale simbolului în proiect.
Figura 3.19. Selectarea prin Device Selection
Toate dispozitivele din EPLAN, cu toate datele tehnice și comerciale, cum ar fi caracteristicile tehnice, dimensiunile (lățimea, înălțimea, adâncimea) sau prețurile, sunt gestionate în Part management. Cu toate acestea, nu numai datele specifice dispozitivelor sunt gestionate ci și definițiile funcțiilor corespunzătoare, simbolurile și macrocomenzile de simboluri pot fi stocate pentru fiecare dispozitiv.
Gestionarea pieselor este apelată prin meniul Utilities > Part > Management.
Figura 3.20. Apelare Part management
Baza de date actuală utilizată este definită prin OPTIONS / SETTINGS / USER / MANAGEMENT / PART MANAGEMENT. De asemenea, putem rula gestionarea pieselor dintr-o bază de date server SQL (Eplan 2.7) în locul unei baze de date Access (versiuni anterioare).
Figura 3.21. Setări de gestionare a componentelor
Dialogul Part management constă, în principiu, dintr-o zonă din stânga care conține o prezentare generală a tuturor părților, clienților și producătorilor / furnizorilor și o zonă în dreapta care conține informații detaliate. Ambele părți sunt separate prin "separatoare" și, prin urmare, sunt scalabile la (aproape) orice dimensiune. Zona din dreapta se referă întotdeauna la una (sau mai multe) părți selectate din zona din stânga – părțile sau clienții și / sau producătorii / furnizorii. Zona din dreapta, datele despre părți, este în continuare împărțită în mai multe file care conțin diferitele date referitoare la partea respectivă.
Figura 3.22. Structura ferestrei Part management
Fiecare parte aste reprezentată prin mai multe file. Diverse date tehnice și comerciale pentru partea respectivă sunt definite în aceste file. Taburile afișate pot diferi de la o piesă la alta. De exemplu, există diferențe pentru terminale, conectori, PLC etc. La editare trebuie ținut cont de acest lucru.
Toate câmpurile pot fi utilizate în mod liber, de exemplu, pentru informații care nu sunt disponibile ca câmp standard pentru piesă. Proprietățile blocurilor pot fi utilizate liber pentru a afișa informațiile necesare sau suplimentare la un simbol specific în schemă (cu piese stocate).
Putem crea propriile scheme cu atribuirea gratuită a proprietăților și atribuirea pieselor acestor scheme fără a trebui introduse manual proprietățile pentru fiecare piesă în parte.
EPLAN are nevoie de șabloane de funcții pentru a compara dispozitivele deja utilizate în proiect cu dispozitivele în gestionarea pieselor atunci când efectuează selecția dispozitivului (nu trebuie confundată cu selectarea pieselor). Aceasta permite să selectăm dispozitive care să corespundă elementelor schematice.
Pe lângă pagina de titlu și paginile schematice, proiectele pot include rapoarte (Reports), cum ar fi diagrame de terminale, diagrame de cablu sau chiar un cuprins.
Ce sunt rapoartele? Rapoartele sunt liste grafice pe care EPLAN le completează cu date din proiect. În EPLAN, rapoartele pot fi create numai cu câteva clicuri. Selectați elementul de meniu Utilities / Reports / Create. Se deschide fereastra de dialog reports. Cu ajutorul butonului putem selecta tipul raportului și alege formatul de ieșire.
3.3.6. Generarea documentelor PDF
EPLAN oferă o gamă largă de funcții de export și de import pentru întregul proiect sau pentru pagini individuale. Exportul și importul sunt procese relativ simple care se efectuează numai pentru paginile selectate (sau pentru toate paginile) ale unui proiect.
Un export poate fi lansat prin meniul PAGE / EXPORT [EXPORT TYPE]; un import prin meniul PAGE / IMPORT [IMPORT TYPE].
Figura 3.23. Export fișier în format PDF
Pentru a schimba documente fără probleme, se folosește de obicei formatul PDF. Formatul PDF a devenit un "standard de facto" pentru schimbul de documente la nivel mondial. Prin urmare, este util să utilizăm și formatul PDF pentru schimbarea schemelor și a altor documente schematice.
Formatul PDF integrat în EPLAN oferă mai mult decât generarea simplă de documente PDF. O anumită cantitate de "inteligență" poate fi inclusă în documente. În EPLAN, "inteligența" înseamnă că elementele de navigație, cum ar fi funcțiile de salt la componentele încrucișate etc., pot fi, de asemenea, incluse în PDF. Pe lângă documentul inteligent PDF, EPLAN poate genera, de asemenea, un PDF în format PDF/A pentru arhivarea pe termen lung.
Dacă se utilizează formatul PDF/A, documentele și modelele legate nu vor fi incluse în formatul PDF.
Generarea documentelor PDF în EPLAN se realizează foarte ușor. Întâi selectăm paginile dorite sau întregul proiect din navigatorul de pagini. Exportarea în format PDF se poate efectua numai pentru pagini dintr-un singur proiect în același timp. Nu putem exporta pagini din diferite proiecte care sunt deschise în navigatorul de pagini în același timp.
Pentru a deschide fereastra de dialog PDF export, după selectarea paginilor, utilizăm meniul PAGE / EXPORT / PDF.
Fișierul PDF poate fi acum generat. De asemenea, EPLAN oferă și alte setări care definesc formatul de ieșire: Color, Black and white, Grayscale as well as Use print margins, Output model and Apply to entire project.
După ce am realizat setările dorite, putem genera documentul PDF făcând clic pe OK. EPLAN generează documentul PDF și îl salvează în directorul țintă specificat.
3.4. Calcul consum energie electrică, consum aer și apă
La începutul proiectului se determină consumul electric, respectiv consumul de aer și apă pentru fiecare linie, celulă. Pentru această operație este importantă cunoașterea exactă a consumatorilor existenți: numărul și tipul roboților, stațiile existente pe linie, numărul de conveioare și alte echipamente de transfer și manipulare, etc.
Pentru determinarea consumului de energie electrică Comau a elaborat un fișier Excel complex, în care se introduc doar cantitățile și datele tehnice ale echipamentelor, ciclurile de funcționare, iar calculul se face automat.
Figura 3.24. Tabelul de calcul al consumului electric
Un fișier asemănător este utilizat pentru determinarea consumului de aer pentru linie. Aerul comprimat este utilizat pentru stațiile de asamblare, roboții de manipulare, standurile pe care staționează gunurile, gripperele și alte echipamente care așteaptă să fie utilizate.
Consumul de apă necesar pentru răcirea cleștilor (gun-urilor) de sudură se determină luând în calcul toți roboții de sudură și stațiile manuale de sudură.
Figura 3.25. Tabelul pentru consumul de aer
Figura 3.26. Tabel calcul consum apă pentru răcire
Proiectul electric pentru linia de asamblare a caroseriei Ford din Craiova s-a realizat, în conformitate cu cerința clientului, în Eplan P8 versiunea 2.7. Proiectul pneumatic a fost cerut de client în format Autocad 2016. Listele de materiale, în ambele cazuri s-au extras în fișiere Excel și au fost încărcate în PLM, sistemul intern Comau de gestiune a proiectelor.
3.5. Distribuția energiei electrice pe linia Ford
Așa cum se observă și din figura 3.27., la rețeaua principală de alimentare cu energie electrică (400V c.a.) se conectează dulapurile electrice pentru alimentarea generală de forță, alimentarea de forță a zonelor robotizate (automate), respectiv, separat, alimentarea de forță a zonelor manuale (echipamente de sudură manuale). Acestea reprezintă nivelul întâi și dulapurile sunt numerotate A1.1 … A1.x, x reprezentând numărul dulapului pe nivel.
Figura 3.27. Distribuția energiei electrice de forță
Dulapul de alimentare linie asigură:
alimentare 400Vc.a. pentru alte dulapuri de pe linie;
alimentare 400Vc.a. pentru dulapurile de roboți;
alimentare 400Vac pentru diverși consumatori hoists , etc.
Dulapul de linie este dotat cu întrerupător principal cu mâner roșu pe fond galben care va întrerupe alimentarea și a celorlalte dulapuri (exemplu: dulap de distribuție 400V pentru sudură).
Dulapul de control zonă, la rândul lui, asigură alimentarea de 400Vc.a. pentru convertizoarele de frecvență (frequency drivers) care comandă diversele motoare ce acționează rulierele, elevatoarele, conveioarele, etc. respectiv alimentarea de 24V c.c. a consumatorilor de pe linie: bariere optice, interfețele om-mașină (HMI), pedestaluri de comandă, blocurile de valve pentru acționare pneumatică, precum și pentru dulapurile de comandă a roboților. În figura 3.27. este prezentată schema pentru alimentarea de control a unei zone. Pe o linie, în funcție de numărul și curentul necesar, putem avea mai multe dulapuri de control. Acestea reprezintă nivelul doi și sunt numerotate cu A2.1 … A2.x, x reprezentând numărul total de dulapuri de control de pe linie.
Figura 3.28. Dulap control zonă și distribuția energiei electrice
Dulapul de control zonă asigură:
alimentarea 400Vc.a. pentru Invertere: Movifit / Movipro (pentru: roller, lifter, turntable)
alimentare 24Vdc pentru Invertere: Movifit / Movipro, echipamente safety, panou CMU , pachete de valve, butoane, cutii electrice pe stație, dulapuri robot;
interconexiuni cu dulapul PLC A3.1;
module Intrari/Iesiri IP20.
Dulapul PLC A3.1 conține următoarele:
Line PC: Versaview, 1500W LINE-PC-GTX_C
Cisco Ethernet switch: 4 10/100 + 2T/SFP
Stratix 8000 Ethernet Switch: 8+2 PORTS 1783-MS10T
Sursa de alimentare: 1756-PA75
Guardlogix SIL3 Processor: 1756-L72S
Guardlogix SIL3 Partner: 1756-L7SP
Modul Ethernet: 1756-EN2T
Slot Mounting Chassie (Rack): 1756-A13
4. PROIECTAREA ELECTRICĂ A CELULEI ROBOTIZATE
În capitolele anterioare am văzut că linia de asamblare a caroseriei automobilelor se compune din diferite celule, mai mult sau mai puțin automatizate, robotizate, pentru fiecare operație sau grup de operații legate.
Celula robotizată 6X300, parte a liniei de asamblare de pe linia de Framing ( zona de asamblare a structurii, scheletului) din Craiova, a fost prezentată și descrisă în primul capitol. Acolo am prezentat elementele și echipamentele principale ce compun celula.
Alimentarea electrică, alimentările cu aer și apă se realizează din exteriorul celulei. În capitolul anterior am prezentat distribuția alimentării electrice. Bineînțeles alimentările se realizează întotdeauna din punctele cele mai apropiate (atât pentru energie electrică, cât și pentru aer și apă).
Astfel alimentarea electrică de forță (400V c.a.) se realizează de la dulapul electric A1.2. Indiferent de numărul dulapurilor de forță din zonă, întreruperea alimentării din zona respectivă se realizează, întotdeauna, de la primul dulap (A1.1). Așa cum putem observa și din figura 3.27, alimentarea de forță pentru controlul sudurii, la roboții de sudură 300R1, … 300R4, se realizează de la un dulap de forță separată, în cazul nostru A1.6. Alimentarea electrică de 24V c.c. se realizează de la dulapul de control A2.2. De la acest dulap se distribuie, deci, semnalele de control pentru convertizoarele de frecvență ale rulierei și elevatorului, ale conveioarelor, ale insulelor de valve pneumatice pentru echipamentele acționate pneumatic. De aici se controlează modulele de intrare / ieșire, sistemul RFID care detectează prezența și poziția caroseriei pe rulieră, precum și roboții din celulă.
Figura 4.1. Modelul 3D a celulei robotizate 6X300
Proiectul electric se compune din două tipuri de reprezentări. O primă reprezentare este cea monofilară, pentru reprezentarea alimentărilor electrice de forță și control a echipamentelor. Aici se specifică tipul cablurilor ce se utilizează pentru realizarea legăturilor, modul de realizare a conexiunilor. Conexiunile în dulap se realizează în două feluri: prin cleme de conexiune, iar intrarea cablului se realizează prin presetupe, respectiv conectori multipin. La proiectele Ford conectorii de acest tip sunt furnizați de producătorul Harting (cu 6, 10 sau 24 pini). Este important de reținut că, întotdeauna, conexiunile de forță se realizează prin cleme. Conexiunile de control se realizează de obicei prin conectori Harting, montați pe lateralele dulapurilor de control, însă se pot realiza și prin cleme.
Figura 4.2. Reprezentarea monofilară de alimentare a robotului 300R5
Robotul 300R5 este un robot de manipulare, dotat cu un gripper, notat 300G5.5, care este conceput să poată prinde și manipula întregul acoperiș al mașinii și a-l plasa pe partea superioară a caroseriei sosite în celulă. Având în vedere că gripperul este acționat pneumatic, necesită alimentare cu aer. Asigurarea alimentării electrice și cu aer se realizează prin cablurile electrice și tuburile pneumatice amplasate și bine fixate de-a lungul brațului robotului. Toate cablurile și tuburile sunt trecute printr-un tub flexibil, de la bază până la capul robotului și se mișcă împreună cu robotul. Acest mănunchi poartă denumirea de dress-pack.
KUKA livrează roboții împreună cu controllerul și toate accesoriile necesare interconexiunii. Proiectantul liniei trebuie să prevadă doar alimentarea electrică și alimentarea cu aer, în cazul în care este utilizat pentru manipulare, respectiv alimentarea cu apă pentru răcirea cleștilor de sudură, dacă robotul este prevăzut pentru asigurarea sudurii. Acestea se realizează la panoul de conexiuni prevăzut la baza robotului.
În continuare voi descrie în detaliu proiectarea gripperului 300G5.5. Procedura de proiectare a celorlalte echipamente electro-pneumatice (stații, conveioare, etc.) este identică.
Datele de intrare pentru proiectarea electrică (și pneumatică) sunt:
Specificații / Norme / Standarde – primite de la Client și interne Comau
Ciclograme – secvențele operațiilor;
Layout – amplasamentul dispozitivelor și echipamentelor pe linie;
Vendor list – lista de componente (electrice, fluidice) aprobate de client;
Risk assessment – prezentarea elementelor de Safety existente pe linie.
Proiectantul trebuie să cunoască Standardele și Normele interne Comau, respectiv, înainte de începerea oricărei activități de realizare a proiectului, trebuie să studieze specificațiile și cerințele de client (în cazul nostru Ford).
Prin studierea layout-ului, proiectantul, obține informații legate de poziția fiecărui echipament, necesare pentru estimarea cât mai corectă a lungimilor de cabluri, tuburi, jgheaburi, utilizate pentru realizarea interconexiunilor.
Clientul furnizează, de obicei, o listă cu componentele electrice și pneumatice agreate, numit în general vendor list. Fișierul furnizat de Ford poartă numele da ASL (Approved Source List).
4.1. Ciclograma celulei 6X300
Proiectarea electrică și pneumatică a echipamentelor începe concret cu primirea, de la proiectarea mecanică, a ciclogramelor aferente echipamentelor din celulă. Am descris structura ciclogramei în capitolul 2.
Pentru proiectarea electrică, informațiile relevante, din ciclogramă, le obținem din paginile topografice, respectiv paginile Sequential și .Subjects.
Paginile topografice furnizează o vedere în 2D a echipamentului, cu informații legate de poziția și felul componentelor electrice și pneumatice. Acestea ajută la determinarea lungimilor de cabluri electrice și tuburi pneumatice pe echipament.
Figura 4.4. Pagina topografic pentru gripper 300G5.5 – pneumatic
În figura 4.3. putem vedea poziția și tipul pinilor și clampilor pneumatici. Observăm că gripperul va fi echipat cu ventuze pneumatice, deci vom avea nevoie de generatoare de vacuum pentru acționarea lor. În partea laterală, reprezentate cu buline colorate și numerotate, observăm că avem nouă secvențe. Secvențele 1 și 7 reprezintă două grupe de ventuze, deci vom prevede două generatoare de vacuum. În secvența 3 vom acționa două grippere pneumatice. Acționarea lor se face de la o valvă electro-pneumatică. Celelalte șase secvențe sunt grupurile de pini și clampi pe care le vom acționa cu valve electro-pneumatice, deci insula de valve, necesar a se utiliza, va avea șapte valve.
În pagina de topografic din figura 4.5. sus sunt reprezentați senzorii utilizați. Senzorii fără simbol sunt senzori de proximitate, iar senzorii cu simbol sunt senzori optici.
Figura 4.5. Pagina topografic pentru gripper 300G5.5. – distribuția senzorilor
Informații relevante despre toate componentele gripperului găsim în pagina Subjects. Aici găsim informații despre numerotarea, tipul pinilor, clampilor pneumatici cu specificarea producătorului, codului de producător, unghiul de deschidere.
Figura 4.6. Pagina Subjects al ciclogramei pentru celula 6X300
4.2. Configurarea insulei de valve și a modulelor I/O
Pe baza informațiilor furnizate de ciclogramă putem configura blocul de valve, cu alegerea valvelor electro-pneumatice care asigură modul de facționare corespunzător (cu sau fără frânare), cantitatea de aer necesar pentru acționare. Pentru acționarea pneumatică a gripperelor Ford, în conformitate cu lista ASL, vom utiliza valve electropneumatice FESTO de tipul VSVA-B-B52-H-A1-1R5L, la care conexiunea electrică se realizează printr-o mufă M12 cu 4 pini. Configurația insulei de valve este prezentată în figura 4.7.
Figura 4.7. Valva pneumatică, respectiv configurația insulei de valve pentru gripperul 300G5.5
Cunoscând numărul de valve, numărul de pini și clampi, numărul și tipul senzorilor putem alege modulele de intrare și ieșire pentru control și comunicare cu PLC-ul. Vom utiliza în total 29 porți de intrare pentru a prelua informațiile de la cilindri și senzori și 9 porți de ieșire pentru comanda valvelor și generatoarelor de vacuum. Robotul utilizat asigură o comunicație EthernetIP, astfel și modulele de intrare/ieșire trebuie să asigure această posibilitate de comunicație. Din lista ASL alegem, în conformitate cu cerințele de client, module de intrare/ieșire TURCK. Pentru a asigura și porți de rezervă, în cazul unor modificări ulterioare, vom avea patru module de intrare cu 16 porți TBEN-L1-16DIP, un modul de ieșire cu 16 porți TBEN-L1-16DOP și un modul combinat cu 8 intrări și 8 ieșiri TBEN-L1-8DIP-8DOP.
Figura 4.8. Module I/O Turck
Avem și două grupe ventuze care necesită a fi controlate separat. De aceea vom avea nevoie de două generatoare de vacuum. În conformitate cu lista ASL alegem generatoare de vacuum SCHMALZ de tipul SMPi 25 IMP RD M12 8 PT SO.
Figura 4.9. Generatorul de vacuum Schmalz și caracteristicile acestuia
4.3. Realizarea schemei electrice
Având toate informațiile legate de insula de valve, generatoarele de vacuum și modulele de intrare/ieșire putem începe realizarea schemei electrice.
Pentru început, realizăm conectarea modulelor la alimentarea de 24V c.c., respectiv la rețeaua de comunicație EthernetIP. Ambele conexiuni le realizăm prin dress-pack. Modulele Turck oferă posibilitatea înserierii lor, atât pentru alimentare, cât și pentru rețea.
Figura 4.10. Interconectarea modulelor I/O Turck
După realizarea conexiunilor trecem la alegerea materialelor necesare realizării fizice a acestor conexiuni: cabluri premufate, sau cabluri și mufe separat.
În continuare realizăm conectarea tuturor echipamentelor la modulele de intrare. Începem cu conectarea clampilor, pinilor pneumatici, respectiv a magneților pneumatici. Bineînțeles, prin acest lucru înțeleg conexiunile la senzorii cu care aceștia sunt echipați, pentru a avea informație asupra stării acestora (închis sau deschis, acționat sau repaus).
Figura 4.11. Conectarea senzorilor clampilor pneumatici
Pentru identificarea componentelor utilizăm aceleași coduri și numerotări ca în proiectul mecanic, furnizate de ciclogramă.
După ce am conectat toți clampii, trecem la conectarea senzorilor. Senzorii se utilizează pentru a detecta prezența tablei pe echipament. În figura 4.13. am prezentat modul de realizare conexiunii senzorilor la modulele de intrare.
Figura 4.12. Pin, clamp, magnet pneumatic, componente ale gripperului 300G5.5.
Figura 4.13. Conectarea senzorilor
Având în vedere că senzorii S501, S502, S503, S504 sunt senzori de proximitate, iar senzorii S505 și s506 sunt senzori optici, în schema electrică i-am reprezentat corespunzător. Senzorii de proximitate detectează prezența metalelor și au o distanță de acțiune, de obicei, până la 5 – 7 mm. Senzorii optici detectează prezența corpurilor ce apar în fața lentilelor, chiar dacă sunt la distanțe mai mari. Dezavantajul acestora este detecția corpului cel mai apropiat. De aceea la montaj trebuie să ne asigurăm că între senzor și corpul de detectat nu s-a interpus niciun alt corp (corpul pinului, clampului, etc.).
Generatoarele de vacuum, furnizate de Scmalz, vin echipate cu un cablu special în Y. La generator se conectează o mufă iar pe celălalt capăt avem două mufe care se conectează, una la modulul de intrare și una la modulul de ieșire. Conectarea nu necesită alte componente auxiliare.
După ce am conectat toate semnalele de intrare necesare (din punctul de vedere al PLC-ului), putem trece la conexiunile la modulele de ieșire. Prin modulele de ieșire, în baza informațiilor transmise prin modulele de intrare, automatul programabil (PLC) comandă acționarea valvelor și generatoarelor de vacuum de pe gripper.
Valva electro-pneumatică ( vezi figura 4.7.) se conectează printr-un cablu cu mufă M12 cu 5 pini pe ambele capete. Din motive ergonomice este de preferat ca la capătul cu valva să alegem mufă cu cot.
Figura 4.14. Conectarea semnalelor de comandă a valvelor electro-pneumatice
În final realizăm reprezentarea schematică a generatoarelor de vacuum.
Figura 4.15. Reprezentarea generatorului de vacuum.
4.4. Lista de materiale electrice
După realizarea schemei electrice se întocmește lista cu materiale electrice utilizate în proiect. Dacă alegerea materialelor l-am realizat corect și le-am introdus în schema electrică din Eplan, așa cum am prezentat în paragraful 3.3.5, atunci putem genera și exporta, în format Excel, lista completă cu tipul, codul și cantitățile de materiale electrice necesare.
Figura 4.16. Lista de materiale electrice necesare asamblării gripperului
După realizarea schemei pneumatice, lista din figura 4.16 se completează cu materialele pneumatice necesare asamblării.
După realizarea schemei electrice și pneumatice, respectiv după întocmirea și verificarea listei de materiale electrice și pneumatice, documentați este încărcată în PLM, sistemul de gestiune al proiectelor utilizat de Comau. În prima fază se comandă materialele necesare și după asamblarea mecanică se trece la asamblarea electrică și pneumatică , în conformitate cu schemele furnizate.
Proiectul electric complet al gripperului este prezentat în anexă.
CONCLUZII
Când mă gândesc la Ingineria din Comau, îmi amintește imediat cuvinte pozitive precum: oameni, creativitate, flexibilitate, cunoștințe, valori și fiabilitate. Jumătate dintre angajații Comau aparțin familiei de ingineri. Echipele de inginerie sunt prezente în fiecare birou Comau din întreaga lume și sunt în contact cu toți clienții.
Clienții Comau se răspândesc pe plan global, astfel este necesar să livrăm aceleași produse cu specificații identice în diferite locații. Clienții așteaptă de la noi un comportament "sincronizat" capabil să livreze pretutindeni aceeași calitate tehnică fără a uita de necesitatea respectării cerințelor locale (inclusiv a culturii locale).
Ingineria este primul pas cheie într-un lung lanț de sarcini care se termină cu linia de asamblare. Ingineria, la rândul ei, influențează acțiunile de achiziționare, fabricație și punere în funcțiune a echipamentelor. De aceea proiectanții, care lucrează pe realizarea liniilor de producție în domeniul automotive trebuie să fie capabili să învețe și să se familiarizeze cu noile tehnologii. Aici mă refer nu doar la noile programe de proiectare, dar și la noile echipamente și componente utilizate.
Este important să încercăm să evităm complexitatea și să ne axăm asupra soluțiilor simple. Soluțiile simple sunt întotdeauna ușor de implementat și fiabile în producție. Citând pe Albert Einstein "dacă nu puteți explica pur și simplu, nu înțelegeți suficient de bine".
BIBLIOGRAFIE
Negruș, Andrei-Mihai – Optimizarea tehnologiilor de montaj în industria de automobile, Teză de doctorat, Brașov, 2011
Christoffer Avela – EPLAN Electric P8 – parts database and pilot project, Bachelor’s thesis Electrical engineering, Vasa 2012
EPLAN Software & Service (2015). EPLAN Electric P8 – Getting Started. Monheim am Rhein: EPLAN Software & Service
Spez_KR_C4_GI_en – KUKA Roboter GmbH, Augsburg, Germany, 2017
Comau România – Training Engineering – Oradea, 2016
https://www.ttonline.ro/revista/cad-cam-cae-pdm-plm-erp/proiectarea-asistata-a-instalatiilor-de-automatizari
https://www.festo.com/cat/ro_ro/products_VI16
https://pdb2.turck.de/en/de/groups
https://www.tuenkers.com/automation/mn_46271
https://www.schmalz.com/en/vacuum-technology-for-automation/vacuum-components/special-grippers/magnetic-grippers/magnetic-grippers-sgm
https://www.schmalz.com/en/vacuum-technology-for-automation/vacuum-components/vacuum-generators/compact-ejectors/compact-ejectors-scpi-smpi
ANEXĂ
DECLARAȚIE DE AUTENTICITATE
A
LUCRĂRII DE FINALIZARE A STUDIILOR
Titlul lucrării _______________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
Autorul lucrării _____________________________________________
Lucrarea de finalizare a studiilor este elaborată în vederea susținerii examenului de finalizare a studiilor organizat de către Facultatea _________________________________________ din cadrul Universității din Oradea, sesiunea_______________________ a anului universitar _____________.
Prin prezenta, subsemnatul (nume, prenume, CNP)____________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________,
declar pe proprie răspundere că această lucrare a fost scrisă de către mine, fără nici un ajutor neautorizat și că nici o parte a lucrării nu conține aplicații sau studii de caz publicate de alți autori.
Declar, de asemenea, că în lucrare nu există idei, tabele, grafice, hărți sau alte surse folosite fără respectarea legii române și a convențiilor internaționale privind drepturile de autor.
Oradea,
Data Semnătura
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: DISCIPLINA / PROGRAMUL DE STUDIU: INGINERIA SISTEMELOR / SISTEME AUTOMATE AVANSATE FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: IF PROIECTAREA ELECTRICĂ A UNEI CELULE DE… [306193] (ID: 306193)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.