Primena PLC kontrolera u automatizaciji sistema pokretnih traka u proizvodnom postrojenju

Autor: Vujadin Šošić
Mentor: Vladimir Matijević
Studijski program: Automatika i sistemi upravljanja vozilima

Cilj ovog projekta jeste da se pokaže princip funkcionisanja sistema pokretnih traka u proizvodnom postrojenju radi bolje efikasnosti i produktivnosti pri samom procesu proizvodnje.

Uvođenjem automatizacije u proces proizvodnje, ubrzan je rad i kao sama proizvodnja. U svojim ranim počecima to su bili neki jednostavni automatizovani skolopovi realizovani pomoću relejne tehnike. Takvi skolopovi su mogli izvršavati jednu, najviše dve, operacije. Kako je tehnologija napredovala, javljala se potreba da se u i procesu proizvodnje načine bitni pomaci koji se tiču samih proizvodnih pogona. Uvođenjem Programabilno logičkih kontrolera ( u daljem tekstu PLC )  u proces proizvodnje, dovelo je do izuzetno brze realizacije procesa . Današnji sklopovi mogu, sa izuzetnom preciznošću i brzinom, izvršavati određene zadatke. Jedan od najbitnijih pogona u proizvodnji jeste sistem pokretnih traka. Gotovo je nezamislivo pokrenuti neku proizvodnju, bez ovakvog sistema. U bilo kojoj oblasti proizvodnje možemo sresti sistem pokretnih traka. Pomoću PLC-a, rad ovih sistema je dosta ubrzan, a čovekov uticaj smanjen na minimum. Naravno svaki sistem ima svojih mana, koje se najviše tiču mehaničkog dela. Prilikom dugog rada može doći do zamora materijala, a koji su uzrokovani pregrevanjem i trenjem određenih elemenata pogona. U daljem tekstu u kratkim crtama biće opisana realizacija jednog sistema pokretnih traka. U ovoj realizaciji završnog rada jedan od ciljeva bio je i mogućnost nadogradnje samog rada, kao i njegovo korišćenje od strane drugih studenata na laboratorijskim vežbama.

Realizacija makete
Sama maketa upravljana je realizovana pomoću PLC kontrolera SIEMENS S7-1200, a pogonjena motorima jednosmerne struje. Naravno, pored motora, maketa poseduje još hardverskih delova, koji pomažu pri njenom radu. To su odredjeni senzori, ležajevi, osovine i gumene trake.
Pored PLC-a, fundamentalni hardverski delovi su motori i senzori.

Kao što smo naveli to su motori jednosmerne struje sa paralelnom pobudom. Motori su upravljani naponom odnosno strujom 12V/1.5A, a pogonjeni mehaničkim pužnim prenosom zbog prevelikog broja obrtaja samog motora. Brzina motora se menja prevezivanjem pobudnin namotaja ili korišćenjem određenih regulatora. U zavisnosti od opretećenja, menja se i upravljačka struja motora. To opterećenje može biti neko pregrevanje osovina same trake, ubrzani prolaz kutija i proizvoda, itd.

Senzori blizine koji si korišćeni u ovom zadatku, rade na principu odbijanja svetlosti i na taj način detektuju objekat ispred sebe. Naime, infracrveni zraci koji se emituju iz senzora, prilikom nailaska nekog objekta detektuju promenu polja tj. svog okruženja, i tu promenu u vidu digitalnog signala prosleđuju kontroleru. Ovi senzori su pogodni za detekciju plastičnih, papirnih i nekih metalnih predmeta, i imaju široku primenu u industrijskim pogonima.

Softver
Softverska podrška makete realizovana je u programskom paketu Simatic Step 7- TIA Portal V12.  Izlged leder dijagrama prikazan je na sledećim slikama :

Prinicip rada sastoji se od toga da, prilikom pokretanja programa od strane PLC-a,  maketa kreće u proces pakovanja po unapred određenom ciklusu. Nakon dolaska kutije na senzor koji je očitava, iz bunkera,  proizvod dolazi uz pomoć trake 2 . Nakon ubačena 3 proizvoda, koji su očitani pomoću senzora, motor 1 pokreće traku sa kutijom i odnosi je do dela za pakovanje. U tom delu ugrađen je sistem koji pomera kutiju sa pogona pokovanja. Nakon napunjenih 5 kutija proces se završava.

Ovakvi deterministički procesi pakovanja se često nazivaju i recepti. Primenom PLC uređaja daleko je pojednostavljeno menjanje samog procesa pakovanja, tako da se sa jako malim izmenama može postići neki drugačiji obrazac pakovanja. Gore pomenuti proces je samo jedan od primera.

U radu je zamišljen, isprojektovan i konstruisan jedan gotov sistem za simulaciju rada pokretnih traka. Sistem se sastoji iz dve trake pogonjene elektromotiram, zatim dva senzora koji detektuju proizvode na svakoj od traka ponaosob i dodatnog elektro motora koji guranjem uklanja kutije sa jedne trake.

Tokom izrade rada naišlo se na više problema, od mehaničkih (kako uklopiti sve, i omogućiti duži rad makete), pa do toga kao realizovati promenu smera motora koji pomera kutije sa jedne od traka.

Nakon uspešno rešenih problema, došlo se do krajnjeg rezultata – gotovog sistema za simulaciju rada pokretnih traka, na kome se neki naredni studenti naše škole mogu upoznati sa principom rada PLC uređaja i ovakvim automatskim sistemima upravljanja.