UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO Ožbej Žalig REZALNO-RAVNALNA LINIJA Diplomsko delo Ravne na Koroškem, avgust 2016
UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO REZALNO RAVNALNA LINIJA Diplomsko delo Študent: Študijski program: Smer: Mentor: Ožbej Žalig visokošolski študijski program Elektrotehnika Elektronika viš. pred. dr. Mitja Solar
i
ZAHVALA Zahvaljujem se podjetju Elektro tim d. o. o., ki je omogočilo izvedbo projekta ter viš. pred. dr. Mitji Solarju za vso pomoč in usmeritve pri nastajanju tega diplomskega dela. ii
REZALNO-RAVNALNA LINIJA Ključne besede: Rezalno-ravnalna linija, avtomatizacija proizvodnje, krmiljenje, sistem, varnost, inštalacije UDK: 681.51:621(043.2) Povzetek: V diplomskem delu je predstavljeno načrtovanje in izvedba avtomatizacije dela proizvodnje, ki smo jo izvedli z rezalno-ravnalno linijo. Namen izdelave rezalno - ravnalne linije je povezati tri obstoječe proizvodne linije v eno. S tem se zagotovijo bolj varni pogoji za delo zaposlenih, poveča učinkovitost proizvodnje ter kakovost proizvodov. Rezalnoravnalna linije deluje tako, da operater nalaga material palice, ki se transportirajo do stroja za grobo ravnanje Wirth. Če je material dovolj poravnan ga pnevmatski izmetalnik dvigne na prečni transport do stroja za fino ravnanje Schumag. Na koncu potuje material še do krojilnega stroja Braun, kjer se palice pripravijo za odpremo. iii
CUTTING-STRAIGHTENING LINE Key words: Cutting and straightening line, production, automatization, control, system, safety installations UDK: 681.51:621(043.2) Abstract: In my thesis I have presented the planning and execution of the production automatization for the part of production, which was made with the cutting and straightening line. The intent of the cutting and straightening line is to combine three concurrent production lines into one. This way we can guarantee safer work conditions for workers, raise the production efficiency and the quality of the material. The cutting and straightening line works like this: the operator is putting the material (bars) onto the line, which are then being transported to the machine for rough-machining Wirth. If the material is well aligned, it is raised by the pneumatic ejector for the lateral transport to the machine for fine straightening Schumag. In the end, the material is being transported to the tailoring machine Braun, where the bars are being prepared for dispatch. iv
KAZALO VSEBINE 1 UVOD... 1 2 PREGLED LITERATURE... 2 2.1 TEHNIČNA SMERNICA TSG-N-002: 2013 NIZKONAPETOSTNE ELEKTRIČNE INŠTALACIJE... 2 2.1.1 Zahteve za projektiranje in izvedbo nizkonapetostnih električnih inštalacij... 2 2.1.2 Zaščitna in obratovalna (funkcijska) ozemljitev... 5 2.1.3 Zaščita pred preobremenitvijo vodnikov... 6 2.1.4 Zaščita pred toplotnim učinkom in prenapetostjo... 7 2.1.5 Električni razdelilniki... 7 2.2 PRAVILNIK O VARNOSTI STROJEV... 9 3 RAZVIJANJE REZALNO-RAVNALNE LINIJE... 11 3.1 IZBIRA PRIMERNIH SENZORJEV IN AKTUATORJEV... 11 3.1.1 Induktivni senzor... 11 3.1.2 Fotoelektrični senzor... 13 3.1.3 Aktuatorji... 16 3.1.4 Dimenzioniranje aktuatorjev... 18 3.2 KRMILNA ENOTA... 19 3.2.1 Prikazovanje krmiljenja sistema... 20 3.3 NAPAJANJE SISTEMA... 21 3.3.1 Glavni parametri objekta... 21 3.3.2 Zaščita... 21 3.3.3 Padec napetosti... 22 3.3.4 Zaščita pred preobremenitvijo in kratkostičnim tokom... 24 3.3.5 Izenačevanje potenciala... 25 4 NAČRTOVANJE IN REALIZACIJA SISTEMA... 30 4.1 BLOKOVNA SHEMA SISTEMA... 30 4.2 DIAGRAM POTEKA... 32 4.3 NAČRTOVANJE RAZDELILNIKA R-TRANSPORT... 33 5 OPIS DELOVANJA SISTEMA... 35 5.1 LINIJA ZA GROBO RAVNANJE WIRTH... 35 5.1.1 Samostojno delovanje... 36 5.1.2 Praznjenje jasli za mehko odlaganje... 37 5.1.3 Delovanje v sistemu WIRTH-SCHUMAG... 37 5.2 LINIJA ZA RAVNANJE SCHUMAG... 38 v
5.2.1 Samostojno delovanje... 38 5.2.2 Delovanje v sistemu WIRTH-SCHUMAG... 38 5.2.3 Delovanje v sistemu Schumag-Braun... 38 5.2.4 Delovanje v sitemu Wirth-Schumag-Braun... 38 6 REZULTATI... 39 7 SKLEP... 40 VIRI... 41 PRILOGE... 43 vi
KAZALO SLIK Slika 3.1: Induktivni senzor D5005 [22]...12 Slika 3.2: Induktivni senzor XS6 [15]...12 Slika 3.3: Fotoelektrični senzor XUX0ARCTT16 [16]...14 Slika 3.4: Aktuator HBZ [4]...17 Slika 3.5: Prikazovalnik Simatic panel...20 Slika 4.1: Blokovna shema sistema...31 Slika 4.2: Diagram poteka...32 Slika 4.3: Prikaz dela v programu EPLAN...33 Slika 4.4: Razdelilnik R-transport...34 vii
KAZALO TABEL Tabela 3.1: Tehnične specifikacije induktivnih senzorjev [2, 13]...13 Tabela 3.2: Tehnične specifikacije fotoelektričnega senzorja XUX0ARCTT16 [10]...15 Tabela 3.3: Tehnične specifikacije uporabljenih aktuatorjev [4]...16 Tabela 3.4: Podatki za dimenzioniranje aktuatorja...18 Tabela 3.5: Izklopni časi...25 Tabela 3.6: Dimenzioniranje zaščitnega vodnika S...26 Tabela 3.7: Tabela izklopnih časov varovalnih elementov v odvisnosti od izklopnih časov varovalk...27 Tabela 3.8: Joulovi integrali NV/NH gl-gg talilnih vložkov...28 viii
SEZNAM UPORABLJENIH SIMBOLOV I b P U tok, za katerega je tokokrog predviden moč v W napetost v V u padec napetosti v % S prerez vodnika v mm 2 λ l I z I n I 2 t I k k specifična prevodnost materiala dolžina v m trajni zadržni tok vodnika ali kabla nazivni tok zaščitne naprave tok, ki zagotavlja zanesljivo delovanje zaščitne naprave čas v s efektivna vrednost kratkostičnega toka faktor za inštalacijske odklopnike ix
SEZNAM UPORABLJENIH KRATIC PE PEN TT TN IT NPN PNP NAMUR DC LED PLC CPU TN-C-S NYM-J FG NAYY-J PVC A V W Hz N Protective Earth Protective Earth and Neutral Earthed Neutral Terra Neutral Isolated Earth Neutral Negative Positive Negative Positive Negative Positive Normenarbeitsgemeinschaft für Mess und Regeltechnik Direct Current Light Emmiting Diode Programable Logic Controller, logični programljiv krmilnik Central Processing unit, centralna procesna enota Terra Neutral Combined Separate Flame Retardant PVC Type DMV5 PVC Flexible Cable Flame Retardant PVC Type DMV5 (aluminium) Polyvinyl Chloride Amper Volt Watt Hertz Newton x
1 UVOD V današnjem času je v industriji trend avtomatizacije proizvodnje. S tem se namreč za zaposlene zmanjša tveganje za nezgode pri delu, prav tako se zmanjša vpliv morebitnih napak zaposlenih na proizvod, zmanjša se čas proizvodnje ter poveča njegova kvaliteta. Avtomatizacija omogoča natančnejši pregled nad proizvodnjo, v vsakem trenutku so na voljo podatki, kje se nahaja proizvod, na podlagi tega pa se lahko ugotovi, v kateri stopnji proizvodnje prihaja do napak, če so te prisotne; s tem pa se prepreči večja škoda na opremi, strojih ter prostorih. V podjetju, ki se ukvarja z obdelavo kovin, so se odločili za avtomatizacijo, s katero so povezali tri ločene stroje (grobo ravnanje, fino ravnanje, krojilni stroj) v eno rezalno-ravnalno linijo. Pred povezavo strojev je bil transport med stroji izveden s pomočjo mostovnih dvigal in viličarjev, kar je bilo časovno potratno, nevarno za zaposlene, prihajalo je tudi do poškodb materiala med transportom. V prvem delu diplomskega dela smo predstavili zakonodajo in tehnične smernice, po katerih smo se ravnali pri načrtovanju rezalno-ravnalne linije. Potem smo izbrali elemente, kot so senzorji, aktuatorji in krmilna enota, ki omogočajo nemoteno delovanje linije. Ti elementi so opisani v tretjem poglavju diplomskega dela. V četrtem poglavju diplomskega dela je opis delovanja rezalno-ravnalne linije. 1
2 PREGLED LITERATURE Pri načrtovanju in izvedbi rezalno ravnalne linije smo upoštevali veljavne zakonodajne predpise. Zahteve predpisov in standardov so zbrane v tehnični smernici TSG-N-002: 2013 Nizkonapetostne električne inštalacije [21] 2.1 Tehnična smernica TSG-N-002: 2013 Nizkonapetostne električne inštalacije Ministrstvo za infrastrukturo in prostor je izdalo tehnično smernico TSG-N-002: 2013 za nizkonapetostne električne inštalacije. Strokovne vsebine je pripravila Elektrotehniška zveza Slovenije. Tehnična smernica je bila izdelana na podlagi Zakona o graditvi objektov. V tehnični smernici so določene tehnične značilnosti, tako da objekt zadošča bistvenim zahtevam. V našem primeru sta pomembni predvsem zahtevi za varnost pred požarom in varnost pri uporabi. Predpis, ki se nanaša na omenjeni zahtevi, je Pravilnik o zahtevah za nizkonapetostne električne inštalacije v stavbah (Uradni list RS, št. 41/2009, 2/12) [12]. 2.1.1 Zahteve za projektiranje in izvedbo nizkonapetostnih električnih inštalacij Tehnična smernica vsebuje zahteve za projektiranje in izvedbo nizkonapetostnih električnih inštalacij. Pri projektiranju sistema električnih inštalacij je treba določiti največjo inštalirano moč, upoštevati je potrebno tudi vplive in značilnosti okolja, oseb in objekta. Posamezne inštalacije morajo biti razdeljene na več tokokrogov, namen tega je omejevanje škode ob okvari, poleg tega je na takšen način lažje preverjanje, preizkušanje in vzdrževanje. Z ustreznimi ukrepi je potrebno zagotoviti, da značilnosti opreme (na primer povzročanje prehodne prenapetosti, hitre spremembe obremenitve), ne povzročajo motenj ali škode na drugi inštalaciji ali opremi. Pri projektiranju in izvedbi je potrebno upoštevati razmike med električnimi in drugimi inštalacijami, ali pa jih je potrebno dodatno zaščititi, saj se s tem preprečijo medsebojni vplivi. Določen je tudi dovoljen padec napetosti od napajalne točke do točke na električni inštalaciji. Dovoljen padec je 3 % za tokokroge razsvetljave in 5 % za tokokroge drugih porabnikov. Dopustni padec napetosti se lahko poveča za 0,005 % za vsak meter voda nad 100 metrov dolžine, vendar ne za več kot 0,5 %. V fazi projektiranja je potrebno oceniti pogostost in vzdrževanja nizkonapetostne električne inštalacije. 2
Vodniki morajo biti zaščiteni pred zunanjimi vplivi. Prav tako mora biti zaščiten spoj vodnika z drugo električno opremo. Izolirani vodniki in kabli se lahko spajajo samo v inštalacijskih dozah, kabelskih spojkah ali električnih razdelilnikih. Električna inštalacija naj ne bi bila v istem kanalu z drugimi inštalacijami. Če je električna inštalacija izvedena tako, da je v istem kanalu z drugimi vrstami inštalacij, jo je treba zaščititi pred vplivi drugih inštalacij ter pred električnim udarom s samodejnim odklopom napajanja ali z uporabo izolacije razreda II (dvojna izolacija). V istem plašču ali cevi ne smejo biti položene nizkonapetostne inštalacije ter inštalacije višje napetosti. Izjemoma so lahko, če je vmes izolacijska pregrada. Zahtevano je tudi to, da v enem kabelskem plašču, cevi ali kanalu ne smejo biti položeni vodniki več kot enega tokokroga s pripadajočim krmilnimi in pomožnimi tokokrogi. Vodniki v podometni in nadometni izvedbi električne inštalacije morajo biti položeni vzporedno z robovi prostora. Vodoravno naj bodo od 30 centimetrov do 110 centimetrov oddaljeni od tal, navpično pa vsaj 15 centimetrov od robov oken in vrat. Kabli se lahko polagajo nadzemno, lahko so prosto napeti ali pritrjeni z nosilnimi kljukami ali objemkami, lahko so položeni na kabelske police. Pri navpičnem polaganju morajo biti razbremenjeni lastne mase. Natezna obremenitev ne sme biti večja od 60 N/mm 2 skupnega prereza za baker oziroma 30 N/mm 2 skupnega prereza za aluminij. Pri dimenzioniranju vodnikov je potrebno upoštevati standarde za izbiro in namestitev električne opreme (SIST HD 60364-5-52), s tem se zagotovi trajnost vodnikov. Zaščitni vodnik, ne sme biti prekinjen s stikalnimi napravami. Pri večpolnih stikalnih napravah se morajo kontakti linijskih vodnikov sočasno mehansko stakniti ali ločiti. Isto velja za nevtralni vodnik, pri katerem pa nevtralni vodnik ne sme biti prekinjen, ko so linijski vodi sklenjeni. V fazi projektiranja je potrebno na dostopnem mestu predvideti napravo za izklop električne inštalacije v izrednih primerih, izvedba naprave pa mora onemogočati nenameren izklop. Izklop krmilnega tokokroga motornega pogona je urejen z dodatno zaščito z zaklepanjem. Izklop tokokroga in ustavitev v sili mora biti načrtovan v vseh električnih inštalacijah, kjer lahko pride do nevarnosti. Izklop v sili mora biti izveden z eno stikalno napravo. Predvidena je tudi oblika elementa za izklop oziroma stikala, ki mora biti rdeče ter rumene barve z oznako STOP ali 0. To stikalo omogoča zgolj izklop v sili, ne sme pa omogočati ponovnega zagona. Naprave za krmiljenje morajo ustrezati najtežjim predvidenim pogojem v okolju. Za 3
ta namen se lahko uporablja stikalo, polprevodniška naprava, odklopnik, kontaktor, rele in vtičnica do 16 A. Naprave, s katerimi se zagotavlja zamenjava napajanja z nadomestnim, morajo delovati na vse vodnike pod napetostjo in ne smejo vezati virov vzporedno. V primeru, da lahko znižanje ali izpad napetost povzroči tveganje za ljudi ali opremo, mora biti vgrajena naprava za zaščito. Varnostni sistem so naprave in napeljave, ki morajo delovati pri nastanku izrednih dogodkov (požar, vlom in prisotnost plina). Tokokrogi varnostnih sistemov morajo biti ločeni od drugih krogotokov. Izolacija se izvede z negorljivimi izolirnimi materiali, s tem se doseže, da okvara, poseg ali sprememba enega sistema ne vpliva na delovanje drugega sistema. Izvedena mora biti zaščita pred električnim udarom. Stikalne naprave varnostnih sistemov morajo biti v prostoru, ki je dostopen le pooblaščenim strokovnim osebam. Ker morajo varnostni sistemi delovati ob izrednih dogodkih, mora biti zagotovljeno napajanje z električno energijo za določen čas. Napajanje se lahko zagotovi z akumulatorji, primarnimi členi celice in baterije, generatorskimi agregati. Tudi oprema mora biti postavljena oziroma izvedena tako, da je za določen čas odporna na ogenj. Priključki električne opreme morajo biti dostopni, oprema pa mora biti izvedena tako da se lahko preverja in vzdržuje. Stikala morajo biti opremljena z napisi ali oznakami. Prav tako morajo biti označeni vodniki in kabli. Zaščitni vodnik (PE) mora biti barvno označen z rumeno-zeleno, zaščitno nevtralni vodnik (PEN) z rumeno-zeleno po vsej dolžini in z modrimi oznakami na priključkih, nevtralni vodnik pa z modro barvo. Te barvne oznake se ne smejo uporabljati za drugo označevanje. Zaščitno napravo je potrebno namestiti v razdelilnik, pripadajoči tokokrog mora biti označen. Prav tako morajo biti označeni ločilniki. Na zunanji strani razdelilnika mora biti nameščena napisna ploščica. Navedeno mora biti ime proizvajalca, tipska oznaka ali identifikacijska številka, oznaka uporabljenega sistema (TT, TN, IT...). 4
2.1.2 Zaščitna in obratovalna (funkcijska) ozemljitev Zaščitna ozemljitev mora biti izvedena na električni inštalaciji, pri kateri je za zaščito pred električnim udarom predviden ukrep s samodejnim odklopom napajanja. V vsaki inštalaciji mora biti en glavni ozemljitveni priključek, na katerega se povežejo: ozemljitveni vodi, zaščitni vodniki (PE), zaščitno nevtralni vodniki (PEN), glavni vodniki za izenačitev potencialov, vodniki za obratovalno ozemljitev (če uporabljeni sistem inštalacij in ozemljitev to zahteva). Zaščitni vodnik je lahko povezan z izpostavljenimi prevodnimi deli električnih naprav le v primeru, da se pri teh napajanje pri pojavu okvare prekine z delovanjem zaščitne naprave pripadajočega tokokroga. Vrednost ozemljitvene upornosti mora ustrezati zahtevam zaščite in obratovanja električnih inštalacij in se mora ohranjati, da zemeljskostični in uhajavi tok lahko vedno tečeta brez nevarnosti zaradi toplotnih, mehanskih ali električnih vplivov. Za zaščitna in obratovalna ozemljila se uporabljajo: cevi ali palice trakovi, žice, plošče temeljsko ozemljilo kovinska armatura za prednapeti beton druge vkopane konstrukcije, razen cevovodov za pretok vnetljive tekočine ali plina, centralno ogrevanje Pri projektiranju ozemljitve je potrebno predvideti ločljivo zvezo oziroma merilni spoj. Merilna mesta morajo biti izvedena tako, da so dostopna za prevzemni poskus ter tudi za redna preskušanja in preskušanja po vzdrževalnih delih ter popravilih. Če ima operater distribucijskega omrežja posebne zahteve glede obratovalne ozemljitve, jih je potrebno upoštevati, v primeru, da jih nima zadostuje za inštalacijo obratovalna ozemljitev omrežja. Kjer so v inštalaciji prisotni uhajavi toki, je treba prilagoditi zaščito pred električnim udarom in izvesti ozemljitvene sestave. Če se na električno inštalacijo priključi elektronska oprema, se moramo zavedati, da lahko filtri za zmanjšanje elektromagnetnih motenj povzročijo 5
uhajave tokove in lahko pri prekinitvi zaščitne povezave z zemljo pride do nevarnih napetosti dotika. Temeljsko ozemljilo se vgradi v zunanje stene temelja objekta. Vgradi se v obliki sklenjenega obroča iz pocinkanega jeklenega traku prereza 100 mm 2 in najmanjše debeline 3 mm ali iz polno pocinkanega jekla, železne armature ali nerjavnega jekla, če je premer palice večji od 10 mm. Trak se vgradi tako, da se postavi pokončno in se zalije z betonom debeline vsaj 10 cm. Del ozemljitvenega voda, ki je nad zemljo, mora biti zaščiten pred vpliva okolja, ostati pa mora viden. Glavna izenačitev potencialov se naredi z medsebojno galvansko povezavo vseh tujih prevodnih delov (deli, ki ne pripadajo tokokrogom električne inštalacije) ter z zaščitno ozemljitvijo. Tuji prevodni deli v objektu so cevi, kovinske konstrukcije znotraj objekta (centralna kurjava, klimatizacijski sistem). Vsi posamezni vodniki za glavno izenačitev potencialov morajo biti spojeni na ozemljitveno zbiralko glavne izenačitve potencialov. Ozemljitvena zbiralka mora imeti označene sponke za priključek posameznih vodnikov za izenačitev potencialov. Sistem za izenačitev potencialov se mora povezati z zaščitnimi vodniki celotne opreme, vključno z vtičnicami. Dodatna izenačitev potencialov je zaščitni ukrep, ki se mora uporabljati, če zaščitni pogoji niso ustrezni. Z dodatno izenačitvijo potencialov se mora znižati napetost dotika na vrednost, ki ni nevarna in ki lahko ostane neomejeno dolgo. 2.1.3 Zaščita pred preobremenitvijo vodnikov V primeru preobremenitve in kratkega stika morajo biti vodniki pod napetostjo, zaščiteni z eno ali več napravami za samodejno prekinitev napajanja. Ni nujno, da zaščita vodnikov pred preobremenitvijo ščiti tudi priključeno opremo, mora pa ščititi vodnike pred nadtoki, ki jih lahko povzročijo okvarni toki zaradi okvare v napravah. Nadtok oziroma kratkostični tok, mora biti odklopljen, preden povzroči škodljivo segrevanje. Zaščita pred preobremenitvijo ni nujna v prostorih, kjer ni nevarnosti požara ali eksplozije. Naprave za zaščito pred preobremenitvijo in kratkim stikom se ne postavlja v tokokrogih vzbujanja strojev, elektromagnetnih dvigal, sekundarnih tokokrogih tokovnih transformatorjev in podobno, kratkostična zaščita pa tudi ne v merilnih tokokrogih. V teh primerih mora biti izvedena alarmna naprava, ki deluje pri preobremenitvi. Zaščita pred preobremenitvijo se mora 6
vgraditi v vsak linijski vodnik, tako da se lahko izklopi samo vodnik, v katerem je prišlo do nadtoka. Naprave za zaščito le pred kratkostičnim tokom se uporabljajo tam, kjer je zaščita pred preobremenitvijo izvedene drugače, ali tam, kjer zaščita pred preobremenitvijo ni obvezna. Naprave za zaščito morajo prekiniti kratkostični tok, preden bi povzročil škodo. Z meritvijo ali izračunom se za vsako točko električne inštalacije določi pričakovani kratkostični tok. 2.1.4 Zaščita pred toplotnim učinkom in prenapetostjo Električne inštalacije in naprave lahko razvijejo toplotno sevanje, zato je potrebna zaščita oseb, električne opreme, materiala in inštalacij. Pritrjena električna oprema, ki bi lahko dosegla površinske temperature, katere bi lahko povzročile nevarnost požara, mora biti ob materialih ali zaščitena z materiali, ki so odporni proti takim temperaturam in imajo majhno toplotno prevodnost. Dodatni ukrepi niso potrebni, če je naprava postavljena na zadostni razdalji od občutljivih materialov. Zaščita pred prenapetostjo mora biti izvedena tako, da med delovanjem ne predstavlja nevarnosti za ljudi ali naprave v bližini. Na mestih, kjer lahko atmosferske prenapetosti povzročijo nevarnost, se morajo postaviti prenapetostni odvodniki. Če so električne inštalacije priključene na javno električno omrežje, se lahko ob soglasju in ob upoštevanju zahtev operaterja prenapetostni odvodniki postavijo v priključno merilno omarico. Prenapetostne odvodnike je treba ozemljiti po najkrajši poti. 2.1.5 Električni razdelilniki Električni razdelilniki morajo biti predvideni tako, da je pred njimi najmanj 0,8 metrov širok prostor za upravljanje in vzdrževalna dela. V nizkonapetostnih električnih razdelilnikih mora biti med neizoliranimi deli pod napetostjo in drugimi prevodnimi deli vsaj 10 milimetrov zračne razdalje. Za zagotovitev pravilnega delovanja električnega razdelilnika je treba pri njegovi izvedbi upoštevati SIST EN 61439-1: temperaturo okolja pri notranji montaži od -5 C do +40 C temperaturo okolja pri zunanji montaži od -25 C do +40 C, 7
atmosferske pogoje pri notranji montaži, kjer relativna vlažnost pri 40 C ne sme preseči 50 %, je pa lahko večja pri nižjih temperaturah, na primer 90 % pri 20 C, atmosferske pogoje pri zunanji montaži, kjer je relativna vlažnost kratkotrajno lahko 100 % pri maksimalni temperaturi +25 C, nadmorsko višino, ki za montažo ne sme presegati 2000 m, zmanjšanje dielektrične trdnosti in pogoje zračnega hlajenja za elektronsko opremo, ki se uporablja nad 1000 m. Če je inštalacijski sistem v krmilnih in razdelilnih razdelilnikih postavljen v neizolirane cevi, mora biti onemogočen dotik med njim in deli pod napetostjo. Konci neizoliranih cevi morajo biti najmanj 20 mm zračne razdalje oddaljeni od kateregakoli dela pod napetostjo. [21] 8
2.2 Pravilnik o varnosti strojev V fazi načrtovanja in izdelave stroja je potrebno upoštevati zahteve Pravilnika o varnosti strojev. Vsak stroj mora biti načrtovan in izdelan tako, da ustreza namenu ter omogoča upravljanje, nastavljanje in vzdrževanje. Kadar se upravljanje, nastavljanje ali vzdrževanje izvaja kot predvideno, ne sme predstavljati tveganja za zaposlene, upoštevati pa je potrebno tudi razumno predvidljivo napačno uporabo s strani zaposlenih. Cilj vseh ukrepov je odprava vseh tveganj za zdravje zaposlenih v predvideni življenjski dobi stroja, pri tem se upoštevajo tudi faze prevoza, sestavljanja, razstavljanja, onesposobitve in razreza. Pri načrtovanju najprimernejših načinov za zagotavljanje varnosti stoja mora proizvajalec v navedenem zaporedju upoštevati naslednja načela: odprava ali zmanjšanje tveganja v čim večji meri (varno načrtovanje in izdelava stroja), če tveganj ni mogoče odpraviti, morajo biti sprejeti potrebni varovalni ukrepi, uporabnike je potrebno obveščati o morebitnih preostalih tveganjih (zaradi pomanjkljivosti sprejetih varovalnih ukrepov), o zahtevah po posebnem usposabljanju ter o zagotavljanju in zahtevi po uporabi osebne varovalne opreme. Pri načrtovanju in izdelavi stroja ter navodil mora proizvajalec poleg predvidene uporabe stroja predvideti tudi razumno predvidljivo napačno uporabo. Če bi neobičajna uporaba stroja povzročila tveganje za zdravje zaposlenih, mora biti stroj načrtovan in izdelan tako, da je vsaka nepredvidena uporaba preprečena. Navodila, ki jih izda proizvajalec, morajo v primeru, da obstaja možnost neobičajne uporabe stroja (to se določi na podlagi izkušenj), uporabnika opozoriti na nepravilne načine uporabe stroja, z namenom, da se takšna uporaba in posledično tveganje prepreči. Če stroj zahteva uporabo osebne varovalne opreme, morajo biti že v fazi načrtovanja in izdelave upoštevane omejitve upravljalca, ki jih lahko povzroča osebna varovalna oprema. Izdelan stroj mora biti dobavljen z vso posebno opremo in dodatki, ki omogočajo varno nastavljanje, vzdrževanje in uporabo stroja. Krmilni sistemi morajo biti načrtovani in izdelani tako, da preprečujejo morebiten nastanek nevarnih situacij. Predvsem morajo biti načrtovani in izdelani tako, da nevarne situacije niso povzročene zaradi: 9
predvidene delovne obremenitve in zunanjih vplivov, napake v logiki krmilnega sistema, napake v strojni ali programski opremi krmilnega sistema, razumno predvidljive človeške napake med obratovanjem. Posebno pozornost je treba posvetiti naslednjim točkam: stroj se ne sme nepričakovano zagnati, kadar lahko spremembe parametrov stroja povzročijo nevarne situacije, se le-ti ne smejo nenadzorovano spreminjati, po tem, ko je bil dan ukaz za ustavitev stroja, le-ta ne sme biti preprečena, gibajoči se deli stroja ali deli, vpeti v stroj, ne smejo odpasti ali odleteti, samodejna ali ročna ustavitev gibajočih se delov mora biti neovirana, varovalne naprave morajo ostati popolnoma učinkovite ali pa sprožiti ukaz za ustavitev, deli krmilnega sistema, ki so povezani z varnostjo, se morajo skladno ujemati s celotnim sestavom stroja ali delno dokončanih strojev. Pri brezžičnem krmiljenju se mora stroj samodejno ustaviti, če pride do motnje signalov ali izgube povezave. Stroj mora biti opremljen z eno ali več napravami za zaustavitev v sili, kar omogoča odvračanje dejanske ali grozeče nevarnosti. Izjema so stroji, pri katerih naprava za ustavitev v sili ne bi zmanjšala tveganja, bodisi zato, ker ne bi skrajšala časa za ustavitev, ali pa zato, ker ne bi omogočila izvedbe posebnih ukrepov, ki so potrebni za obvladovanje tveganja [11]. 10
3 RAZVIJANJE REZALNO-RAVNALNE LINIJE 3.1 Izbira primernih senzorjev in aktuatorjev Senzor je element, ki na izhodu odda signal, ki enolično odgovarja vrednosti opazovane veličine na vhodu senzorja. [1] Poenostavljeno lahko rečemo, da so senzorji naprave, ki zaznavajo vrednosti različnih parametrov okolja in jih pretvorijo v obliko, ki je primerna za obdelavo z elektronskimi vezji, to je v večini primerov električna napetost, saj je le-ta primerna za pretvorbo v digitalno obliko, ki se lahko obdeluje s pomočjo računalnikov. Senzorji lahko zaznavajo veliko različnih parametrov okolja, kot so temperatura, vlaga, pritisk, sila ter pot, kot in hitrost pomika in drugi [17]. Aktuator ali vzbujevalnik je element, ki vhodni signal pretvori v mehanski signal (na primer premik stroja) ali informacijski (na primer slikovna informacija na prikazovalniku) signal na izhodu [1]. Aktuator sprejme signal v obliki energije (običajno je to električna napetost) in ga pretvori v fizično dejanje. Z njim je mogoče glede na vhodne informacije, ki jih iz sistema sprejme in pretvori senzor, izvajati posege v sistemu [17]. 3.1.1 Induktivni senzor Induktivni senzorji se uporabljajo za zaznavanje vseh vrst kovin. Princip njihovega delovanja temelji na tuljavi in oscilatorju, ki na aktivni ploskvi senzorja ustvarjata elektromagnetno polje. Ko se kovinski predmet približa aktivni ploskvi, se inducirajo vrtinčni tokovi, ki zadušijo oscilator. Povečanje ali zmanjšanje nihanja zazna stikalna stopnja, ki da signal za preklop stikala. Pri enosmernih senzorjih imamo NPN in PNP stikalne izhode ter analogen NAMUR izhod. Delovna razdalja senzorja je odvisna od velikosti in oblike aktuatorja ter od lastnosti materiala. Prednosti uporabe induktivnih senzorjev so v tem, da so neobčutljivi na vplive okolja (vlaga, prah, vibracije), delujejo brez dotika, zato se ne obrabljajo, imajo visoke preklopne frekvence in so natančni [5, 6, 8]. 11
Na rezalno-ravnalni liniji sta bila uporabljena dva induktivna senzorja. Prvi ima oznako ID5005 (slika 3.1), drugi pa XS6 (slika 3.2). Tehnične karakteristike obeh induktivnih senzorjev so predstavljene v tabeli 3.1. Slika 3.1: Induktivni senzor D5005 [22] Slika 3.2: Induktivni senzor XS6 [15] 12
Tabela 3.1: Tehnične specifikacije induktivnih senzorjev [2, 13] Induktivni senzor ID5005 Induktivni senzor XS6 Električna izvedba DC PNP DC PNP Pogonska napetost [V] 10 36 DC 10...48 DC Sprejem električnega toka [ma] 15 (24 V) 10 Zaščitni razred 2 2 Zaščita pred zamenjavo polov Da Da Izhodna funkcija Vklopni kontakt / izklopni kontakt programirljivo 1 NO (normalno odprt kontakt) Izguba napetosti [V] < 2,5 < 2 Obremenljivost toka [ma] 250 200 Zaščita pred kratkim stikom Da Da Zaščita pred preobremenitvijo Da Da Preklopna frekvenca [Hz] 100 <= 1000 Preklopna razdalja [mm] 60, nastavljivo 0...6.4 Temperatura okolja [ C] -25 80-25...70 Zaščita IP 65 IP 69 K, IP 67 Električni priključek vpenjala do 2,5 mm²; premer kabla 7...13 mm, kabelska tesnilka M20 x 1,5 Moški konektor, M12 4 priključki 3.1.2 Fotoelektrični senzor Fotoelektrični senzorji se uporabljajo za zaznavo vseh prozornih, neprozornih in odbojnih predmetov, zato so primerni za uporabo v industriji. Poznamo več sistemov delovanja, v našem primeru je bil uporabljen sistem presvetljevanja, pri katerem med oddajnikom in sprejemnikom poteka žarek, ki ustvari varnostno svetlobno zaveso. Če se ta zavesa oziroma žarek prekine (oseba ali predmet vstopi v nevarno območje delovanja stroja), se stroj ustavi [18]. Oddajnik in sprejemnik morata biti med seboj sinhronizirana ter povezana 13
na varnostni modul. Varnostni modul v primeru prekinitve svetlobne zavese preko relejskega kontakta pošlje krmilni enoti signal [9]. Za zagotavljanje varnosti zaposlenih je bil uporabljen fotoelektrični senzor z oznako XUX0ARCTT16 (Slika 3.3), tehnične specifikacije so predstavljene v tabeli 3.2. Slika 3.3: Fotoelektrični senzor XUX0ARCTT16 [16] 14
Tabela 3.2: Tehnične specifikacije fotoelektričnega senzorja XUX0ARCTT16 [10] Električni priključek M12 Delovni razmak [m] 0 40 Oddaja Zaščita Zaščita pred kratkim stikom Zaščita pred preobremenitvijo Temperatura okolja [ C] Napajanje [V] Maksimalna napetost [V] Statusne lučke IR svetloba IP 67, dvojna izolacija Da Da -25 55 PNP/NPN: 12 24 DC PNP/NPN: 10 36 DC rumena LED (izhodni signal), zelena LED (napajanje), rdeča LED (nestabilno stanje) Sprejem električnega toka [ma] < 35 (20) Alarm izhod [ma] < 100 Izguba napetosti [V] < 1,5 Preklopna frekvenca [Hz] 240 15
3.1.3 Aktuatorji Pri načrtovanju in izvedbi rezalno-ravnalne linije smo uporabili skupno 9 aktuatorjev treh različnih vrst. Njihove tehnične specifikacije so predstavljene v tabeli 3.3., izgled aktuatorja HBZ pa na sliki 3.4. Tabela 3.3: Tehnične specifikacije uporabljenih aktuatorjev [4] Oznaka aktuatorja M21 prečni transporter M23 dvig spust jasli M31, M32, M33, M34, M35, M36, M37 Število enakih aktuatorjev 1 1 7 Tip HB1 132 M 4 HBZ 112 M 4 HB 71 B 4 Moč [kw] 7,5 4 0,37 Temperaturni razred B B B Izolacijski razred F F F Stopnja zaščite IP 55 IP 55 IP 55 Navor [nm] 49 26,7 2,52 cosɸ 0,77 0,75 0,68 Masa [kg] 57 39 6,6 Obrati [min -1 ] 1460 1400 1400 16
Slika 3.4: Aktuator HBZ [4] 17
3.1.4 Dimenzioniranje aktuatorjev Podatek o pravilni izbiri motorjev nam posredujejo strojniki, ki ga izračunajo na podlagi teže, premera navijanja, sile na verigo, momenta gredi hitrosti verige, obrata gredi, predvidene moči za dvig, izkoristka prenosa ter pogonskega faktorja. Iz tabele 3.4 je razviden primer dimenzioniranja motorja za mehko odlaganje jasli. Tabela 3.4: Podatki za dimenzioniranje aktuatorja Vrednost Teža paketa G [kg] 5000 Premer navijanja D [mm] 354,2 Sila na verigo F2 [N] 28868,36 Moment na gredi Mg [Nm] 5112,587 Hitrost verig Vt [m/s] 0,076 Obrati gredi n [o/min] 4,1 Potrebna moč za dvig P [kw] 2,193834 Izkoristek prenosa h 0,75 Pogonski faktor 1,2 Izbrana moč P [kw] 3,510134 18
3.2 Krmilna enota Industrijski ali programirljivi logični krmilniki (programmable logic controller PLC) so posebna zvrst računalnikov. Namenjeni so za specifične naloge, kot je krmiljenje oziroma avtomatizacija in nadzor procesov v industrijski proizvodnji. Krmilnik ima večje število vhodov in izhodov, ki ga povezujejo s senzorji in napravami. PLC je potrebno predhodno sprogramirati na osebnem računalniku tako, da se vhodni signali priredijo za ustrezne izhode, kasneje v proizvodnji PLC deluje samostojno. Industrijski krmilniki delujejo v realnem času, zato morajo biti zakasnitve med vhodnim signalom in izhodnim odzivom čim manjše. Poenostavljeno delovanje PLC predstavlja krmilni cikel, v katerem krmilnik prebere stanje na vhodih, to se shrani v vhodne registre, izvede se program krmiljenja, na koncu pa se v skladu s stanjem v vhodnih registrih le-to prepiše na izhode. To je krožni cikel, ki se izvaja v neskončnost, motnjo cikla lahko predstavlja izpad napajanja ali napaka, po potrebi se lahko cikel s programiranjem tudi spremeni [3, 7]. V Sloveniji je najpogosteje uporabljen PLC Simens Simatic S7-300, ki smo ga uporabili tudi za krmiljenje opisane rezalno-ravnalne linije. Simens simatic S7-300 je univerzalen programljivi logični krmilnik (PLC), ki se uporablja za kompleksne procese v industriji. Je modularne zasnove in ponuja paleto različnih modulov, ki omogočajo sestavljanje glede na specifične potrebe in zahteve, s tem pa se zagotavlja optimalno prilagajanje nalogi. Moduli omogočajo centralno širjenje sistema ter ustvarjanje decentraliziranih enot glede na zahteve naloge. Krmilna enota je sestavljena iz napajalnika, centralno procesne enote (CPU), signalnega modula, funkcijskega modula in komunikacijskega procesorja [14, 19]. 19
3.2.1 Prikazovanje krmiljenja sistema Prikazovanje krmilnega sistema je omogočeno s prikazovalnikom Simatic panel (slika 3.4), katerega diagonala meri 6 in omogoča prikazovanje 256 barv. Prikazovalnik je občutljiv na dotik in omogoča komunikacijo s krmilnikom s priključkom KTP600. Prikazovalnik ima numerično tipkovnico na ekranu. Napajamo ga z 24V DC in porabi cca. 9 W. Komunikacija med krmilnikom in prikazovalnikom poteka po protokolu Profinet [20]. Slika 3.5: Prikazovalnik Simatic panel 20
3.3 Napajanje sistema 3.3.1 Glavni parametri objekta Faktor istočasnosti : 0,7 Inštalacija na objektu mora izpolnjevati pogoje za sistem napajanja : TN-C-S Za napajanje rezalno-ravnalne linije je uporabljen podrazdelilnik R1. Za dimenzioniranje dovodnega vodnika smo na podlagi enačbe za bremenski tok (3.1) in enačbe za padec napetosti (3.3) ter ob upoštevanju tabel 3.7 in 3.8 in podatka o priključni napetosti izbrali dovodni vodnik NYY-J 4x70 mm 2 Cu. Celoten izračun za dimenzioniranje vodnika pa je razviden iz priloge A. Pri izvedbi inštalacij so se vsi vodniki zaščitili pred mehanskimi, toplotnimi, kemičnimi in drugimi zunanjimi vplivi v skladu s standardom SIST IEC 60364-5-51. Inštalacije so bile izvedene z vodniki NYM-J, FG in vodniki NAYY-J presekov glede na priložene enočrtne sheme. Vodniki so večinoma položeni nadometno v kabelskih policah ali kanalih ter kanalih, ki so v temelju objekta. Pri izvedbi elektroinštalacijskih del so se upoštevali vsi predpisani odmiki od drugih inštalacij (telekomunikacije, strelovod). 3.3.2 Zaščita Tokovna obremenitev Izračun nazivnih tokov vodnikov za trifazne tokokroge je opravljen po enačbi (3.1), za enofazne tokokroge pa po enačbi (3.2). Ib ( A) P = (3.1) 3 Ux cos ϕ Tu je: I b - tok, za katerega je tokokrog predviden (razviden iz tabele 1 v prilogah) P - moč v W U - napetost v V 21
P Ib ( A) = (3.2) Ux cos ϕ Tu je: I b - tok, za katerega je tokokrog predviden (razviden iz tabele 1 v prilogah) P - moč v W Rezultati izračunov za najneugodnejše tokokroge so razvidni iz tabele v prilogi A. Tokovna kontrola vodnikov je bila opravljena ob upoštevanju SIST IEC 60364-4-43, SIST IEC 60364-5-52 in tehnične smernice TSG-N-002:2009. Glede na izračunane tokove, upoštevaje uporabljen tip instalacije, vpliva vzporedno položenih kablov in vpliva temperature okolice, vsi vodniki izpolnjujejo zahteve omenjenih standardov oziroma smernice. 3.3.3 Padec napetosti Izračun padca napetosti za trifazni vod izvedemo po enačbi (3.3), oziroma za enofazni vod po enačbi (3.4). u 100 P l = 2 U λ S (%) (3.3) Tu je: u - padec napetosti v % P - moč v W U - napetost v V S - prerez vodnika v mm 2 λ - specifična prevodnost materiala l - dolžina v m 22
u 200 P l = 2 U λ S (%) (3.4) Tu je: u - padec napetosti v % P - moč v W U - napetost v V S - prerez vodnika v mm 2 λ - specifična prevodnost materiala l - dolžina v m Rezultati izračunov so razvidni iz tabele v prilogi A. Padci napetosti so v predpisanih mejah glede točko (7) poglavja 3.1 tehnične smernice TSG-N-002:2009, ki pravi, da: dovoljeni padec napetosti med napajalno točko električne instalacije in katerokoli drugo točko ne sme biti, glede na nazivno napetost električne instalacije, večji od naslednjih vrednosti: 1. za tokokroga razsvetljave 3 %, za tokokroge drugih porabnikov pa 5 %, če se električna instalacija napaja iz javnega distribucijskega omrežja; 2. za tokokroge razsvetljave 5 %, za tokokroge drugih porabnikov pa 8%, če se električna instalacija napaja neposredno iz transformatorske postaje, ki je priključena na visoko napetost. Za električne instalacije, ki so daljše od 100 m se dovoljeni padec napetosti poveča za 0,005 % na vsak dolžinski meter nad 100 m, vendar ne več kot 0,5 %. Izračunane vrednosti padca napetosti za najneugodnejše tokokroge so razvidne iz tabele v prilogi A. 23
3.3.4 Zaščita pred preobremenitvijo in kratkostičnim tokom Delovna karakteristika naprave, ki ščiti električni vod pred preobremenitvijo, mora po SIST IEC 60364-4-43, SIST IEC 60364-5-52, oziroma tehnični smernici TSG-N-002:2009 izpolniti dva pogoja, ki sta predstavljena v enačbi (3.5). I I I b 2 2 < I n < 1.45I = ki < I n. z z,, Tu je: I b - tok, za katerega je tokokrog predviden (razviden iz tabele 1 v prilogah), I z - trajni zdržni tok vodnika ali kabla, I n - nazivni tok zaščitne naprave, I 2 - tok, ki zagotavlja zanesljivo delovanje zaščitne naprave, (3.5) Faktor 'k' za instalacijske odklopnike je 1.45, za taljive vložke varovalk 6 in 10A je faktor 1.9, za taljive vložke varovalk 16A in več pa 1.6. Kontrolo kratkega stika izvedemo v skladu z standardom SIST IEC 60364-4-43. Zaščitna naprava mora prekiniti kratkostični tok v času, ki je krajši od časa, v katerem se vodnik prekomerno segreje to izračunamo z enačbo (3.6) ter rezultat preverimo v tabeli 3.5 in tabeli 3.7. Tu je: t = ( k t čas v s, S I k 2 ) S prerez vodnika v mm 2,, (3.6) I k efektivna vrednost kratkostičnega toka, k 115 za bakrene vodnike s PVC izolacijo oz. 74 za aluminijaste vodnike s PVC izolacijo, 135 za bakrene vodnike z izolacijo iz gume, butilne gume, omreženega polietilena in etilenpropilenske gume oz. 87 za aluminijaste vodnike iz gume. 24
Druge vrednosti so razvidne iz tabele v prilogi B, kjer je razvidno, da se nobeden od vodnikov ne pregreva. Tabela 3.5: Izklopni časi U 0(V) t(s) od 50 do 120 0,8 od 121 do 230 0,4 od 231 do 400 0,2 nad 400 0,1 Ex 0,1 V tabeli, ki je v prilogi B, so prikazani osnovni računsko preverjeni podatki za vse tokokroge, ki pa jih je potrebno pred zagonom preveriti z meritvijo. 3.3.5 Izenačevanje potenciala Za preprečevanje pojavljanja potencialnih razlik med različnimi kovinskimi deli se v objektu izvede izenačevanje potencialov. Instalacija za izenačevanje potenciala se izvede z vodnikom rumeno-zelene barve. V vsaki zgradbi mora vodnik za glavno izenačevanje potenciala medsebojno povezati naslednje prevodne dele: glavni zaščitni vodnik, vodnik PEN, glavni ozemljitveni vodnik ali glavno ozemljitveno sponko (tu je mišljeno tudi temeljno ozemljilo), kovinske cevi in podobne konstrukcije znotraj stavbe, centralno kurjavo, klimatiziran sistem in strelovodne instalacije. 25
Kovinski deli, ki od zunaj vstopajo v stavbo, se morajo povezati čim bližje svoji vstopni točki na glavno izenačevanje potencialov. Kontrola presekov zaščitnih oziroma ozemljitvenih vodnikov in vodnikov za izenačevanje potencialov je izvedena ustrezno standardu SIST IEC 60364-5-54 točka 543, ki določa, da mora biti presek zaščitnega vodnika 'S' dimenzioniran skladno s tabelo 3.6. Presek faznega vodnika S (mm 2 ) Tabela 3.6: Dimenzioniranje zaščitnega vodnika S Minimalni presek zaščitnega vodnika (mm 2 ) Zaščitni vodnik je iz istega materiala kot fazni vodnik k1 S 16 S xs k k 16 < S 35 16 a 1 x16 k S > 35 Tu je: a S 2 Zaščitni vodnik ni iz istega materiala kot fazni vodnik k 1 vrednost k za fazni vodnik, izbran iz tabele A.54.1 (SIST IEC 60364-5-54) ali iz tabel v standardu SIST IEC 60364-4-43, glede na material izolacije K2 vrednost k za zaščitni vodnik, izbran iz tabel A.54.2 do A.54.6 a za PEN vodnik je redukcija preseka dovoljena samo v soglasju s pravili za dimenzioniranje nevtralnega vodnika (SIST IEC 60364-5-52, točka 524) 2 2 k k 2 x 2 1 S V primeru, da zaščitni vodnik ni del kabla ali vodnika, mora imeti najmanjši prerez po SIST IEC 60364-5-54, točka 543.1.3: 2,5 mm 2 za Cu ali 16 mm 2 za Al, če je vodnik mehansko zaščiten ter 4 mm 2 za Cu ali 16 mm 2, če vodnik ni mehansko zaščiten. Standard določa, da morajo biti preseki vodnikov za povezavo na glavno zbiralko za izenačevanje potencialov (SIST IEC 60364-5-54, točka 544.1.1): najmanj 6 mm 2, če je iz bakra, najmanj 16 mm 2, če je iz aluminija ter najmanj 50 mm 2, če je jeklen. 26
Dodatni vodniki za izenačevanje potenciala ne smejo biti manjši od prereza najmanjšega zaščitnega vodnika, vezanega na te prevodne dele. Če dodatni vodnik za izenačevanje potenciala povezuje prevodni del, njegov prerez ne sme biti manjši od polovice prereza zaščitnega vodnika, vezanega na ta del. Izklopna karakteristika varovalke podaja odvisnost časa izklopa (pretalitve) od toka skozi varovalko, to je predstavljeno v tabeli 3.7. Tabela 3.7: Tabela izklopnih časov varovalnih elementov v odvisnosti od izklopnih časov varovalk Izklopni časi varovalnih elementov la (A) Nazivni tok varovalke Iv (A) Tiz=5s Tiz=400ms Tiz=100ms Tip varovalnega vložka: D II, D III - gl 2 6,4 9,4 13,2 4 13,2 20,9 29,7 6 22 36,1 52,8 10 35,2 66 99 16 55 93 142 20 69 121 181 25 89 159 231 32 132 220 330 35 143 255 385 40 165 319 484 50 198 357 550 63 297 550 814 Tip varovalnega vložka: NV gl 6 22 33 48,4 10 42 66 91,3 16 56 105 143 20 79 154 197 25 101 176 242 32 121 242 330 27
35 137 264 374 40 187 341 462 50 198 390 544 63 302 528 726 80 396 693 968 100 506 935 1375 125 660 1210 1705 160 880 1595 2255 200 1100 1920 2750 250 1430 2640 3520 315 1980 3410 4585 400 2420 4290 5830 500 3080 5610 6710 630 3850 7700 11.000 800 5390 10.120 15.400 1000 6710 13.700 18.000 Za zelo kratke čase trajanja kratkih stikov (<0,1 s) mora veljati tudi, da je k 2 S 2 večji od prepuščene energije I 2 t, ki jo podaja proizvajalec zaščitnih naprav. Celoten Joulov integral za taljivi vložek odčitamo iz tabele 3.8. Celoten Joulov integral je vsota talilnega Joulovega integrala in obločnega Joulovega integrala, ki nastane ob izklopu. Talilni integral je tista vrednost integrala, ki je potrebna da stalimo talilni element varovalke. Po stalitvi talilnega elementa nastane oblok, v katerem se skoncentrira energija obloka (obločni Joulov integral). Tabela 3.8: Joulovi integrali NV/NH gl-gg talilnih vložkov In (A) I² talilni I² celotni (500V) I² celotni (690V) 6 59 92 200 10 107 236 600 16 550 1090 1500 28
20 650 1180 3800 25 1500 2600 6800 35 3200 6300 10000 40 3840 6700 16000 50 5700 10500 22000 63 9600 21000 30000 80 15800 35000 50000 100 28800 46800 80000 125 42000 70000 140000 160 76000 122000 200000 200 146000 244000 400000 224 195000 305000 600000 250 256000 383000 800000 315 310000 685000 1500000 355 468000 970000 1650000 400 580000 1100000 2000000 450 1250000 2210000 3100000 500 1450000 2600000 4000000 630 2610000 4460000 800 3500000 6100000 1000 6400000 11100000 1250 9000000 20000000 29
4 NAČRTOVANJE IN REALIZACIJA SISTEMA 4.1 Blokovna shema sistema Blokovna shema sistema na sliki 4.1 prikazuje elemente rezalno ravnalne linije, ki so označene s točkami ob desnem robu in predstavljajo: 1- Prečni transporter z zaustavljalcem 2- Šaržirna miza 3- Ravnalni stroj Wirth 4- Dešaržirna miza 5- Jasli za mehko odlaganje 6- Elevator 7- Doziranje za Schumag 8- Dešaržirna miza 9- Dvoje jasli za Schumag 10- Krojilni stroj 30
Slika 4.1: Blokovna shema sistema 31
4.2 Diagram poteka Delovanje rezalno-ravnalne linije je predstavljeno na diagramu poteka na sliki 4.2. Palice se naložijo na prečni transporter, s katerim jih delavec transportira do svojega delovnega mesta. Tam palice ročno vtika v linijo za grobo ravnanje WIRTH. Če so palice dovolj poravnane, se odložijo na jaslih za mehko odlaganje. Če pa je potreba po finem ravnanju, gredo palice naprej na elevator, ki jih dvigne do linije za fino ravnanje SCHUMAG. Od tod gredo palice, ki jih ni potrebno dodatno rezati, na jasli za mehko odlaganje. Slika 4.2: Diagram poteka 32
4.3 Načrtovanje razdelilnika R-transport Za načrtovanje razdelilnika smo izbrali načrtovalsko okolje EPLAN P8. Program EPLAN vsebuje veliko različnih možnosti in funkcij, zato je delo z njim za neveščega uporabnika zahtevno. Preden smo ga začeli uporabljati, smo kar nekaj časa namenili samemu programu in usposabljanju za delo z njim. Ko pričnemo z delom v programu, je prvi korak, da kreiramo glavo strani, v katero se vnesejo podatki o podjetju, o načrtovalcu in številka načrta. Nadaljujemo z oblikovanjem naslovne strani, ki vsebuje ime razdelilnika, dimenzije omare, sistem zaščite, moč napajanja in druge podatke, ki so razvidni iz slike 4.3. Slika 4.3: Prikaz dela v programu EPLAN Po vseh opravljenih nastavitvah glave strani in naslovne strani lahko pričnemo z risanjem elektro načrta. Program ima veliko knjižnico elektronskih elementov in simbolov, kljub temu pa omogoča kreiranje in shranjevanje lastnih elementov. To naredimo tako, da ustvarimo novo lastno knjižnico, kjer ustvarimo in shranimo nov element. Pri kreiranju novih elementov moramo biti pozorni na mrežo, saj moramo uporabiti isti razmik, kot je uporabljen v samem projektu, to nam omogoči enostavno povezovanje elementov iz obstoječe knjižnice in elementov iz lastne knjižnice. Dnevno prihaja na tržišče vedno več novih in različnih 33
elektronskih komponent, te najdemo v internetni knjižnici programa EPLAN. Zaradi narave dela in hitrega razvoja panoge je internetna knjižnica zelo uporabna in praktično nujna za nemoteno delo, saj vsebuje najnovejše komponente z opisi delovanja. Program ima tudi številna druga uporabna orodja, kot je postavitev elementov v določeno omaro, preverjanje pravilnosti vezav ter osnovne simulacije. Ko končamo s projektiranjem načrta, ga natisnemo in predamo v nadaljnjo obdelavo. Izgled razdelilnika je prikazan na sliki 4.4. Slika 4.4: Razdelilnik R-transport 34
5 OPIS DELOVANJA SISTEMA Celoten opis delovanja je z diagramom poteka prikazan na sliki 4.2, slika 4.1 predstavlja blokovno shemo. Rezalno ravnalna linija je sestavljena iz treh linij: linija za grobo ravnanje WIRTH linija za ravnanje SCHUMAG linija za krojenje BRAUN Linije lahko delajo v naslednjih variantah: vsaka linija samostojno linija WIRTH in SCHUMAG skupaj ter BRAUN samostojno linija WIRTH samostojno ter SCHUMAG in BRAUN skupaj linije WIRTH, SCHUMAG in BRAUN skupaj v sistemu 5.1 Linija za grobo ravnanje WIRTH Stroj bo deloval s tremi hitrostmi : V1 = 40 m/min V2 = 60 m/min V3 = 80 m/min Linija ima dva preklopnika za izbiro delovanja : Preklopnik 1 izbira delovanja : samostojno delovanje delovanje v sistemu WIRTH SCHUMAG Preklopnik 2 izbira dolžine materiala : kratki program 2-2,5m dolgi program 3,5-6m 35
5.1.1 Samostojno delovanje Preklopnik 1 v položaju : samostojno delovanje Preklopnik 2 v položaju : kratki ali dolgi program Delavec deaktivira ključavnico vrat na ograji, dvigne ročice za pridrževanje na prečnem transporterju pozicija 1 in naloži sveženj materiala na prečni transporter. Delavec gre po stopnicah na prečni transporter (je prekrit z rebrasto pločevino, ki omogoča hojo), sname dvižne verige, razveže povezan sveženj in gre na svoje delovno mesto, kje najprej aktivira ključavnico vrat na ograji. S pomočjo ročne tipke zapelje material s prečnim transporterjem pozicija 1 nazaj, da se odmakne od ročic za pridrževanje. Zatem spusti ročice za pridrževanje in transportira material na pozicijo 1, tako daleč naprej, da se pomakne material v njegov doseg. Od tod delavec ročno jemlje material in ga vtika v ustrezni utor na ravnalnem stroju. Če je material poravnan, potuje po valjčnem transporterju pozicija 4 do konca transporterja in ko ta pride do amortizacijskega naslona, ga ročice izmetalnika odrinejo na levo stran v jasli za mehko odlaganje pozicija 5, ki se spustijo in naredijo prostor naslednji palici. Preden pride do naslona valjčnega transporterja se hitrost transporterja zmanjša. Če material ni poravnan, delavec med procesom ravnanja ustavi valjčni transporter pozicija 4, tako da, ko pride palica iz ravnalnega stroja, ostane v njegovem dosegu in jo lahko ročno izloči ali vrne v ponovno ravnanje. Pri delovanju mora delavec paziti na dovolj velik razmak med palicami, tako da ima izmetalnik dovolj časa, da se vrne v izhodiščno lego pred prihodom nove palice. Čas dovoljenega vtikanja palice v ravnalni stroj mu sporoča zelena luč semaforja na stroju. Ko gori na semaforju rdeča luč, vtikanje palice v stroj ni dovoljeno. Da se razmak med kratkimi palicami lahko skrajša, je izmetalnik deljen na dva dela. Pri kratkem programu deluje samo sprednji del izmetalnika, pri dolgem programu pa oba dela izmetalnika. 36
5.1.2 Praznjenje jasli za mehko odlaganje Delavec preko pulta deaktivira ključavnico vrat za dostop do jasli za mehko odlaganje in stopi k jaslim. Tam vpne sveženj palic z dvižnimi verigami in ga z mostnim dvigalom odnese na določeno mesto. Zatem zapre vrata, preko pulta aktivira ključavnico in postavi jasli v izhodiščno lego. 5.1.3 Delovanje v sistemu WIRTH-SCHUMAG Preklopnik 1 v položaju: WIRTH-SHUMAG Preklopnik 2 v položaju: kratki ali dolgi program Nalaganje materiala na prečni transporter pozicija 1 in podajanje materiala v ravnalni stroj poteka enako kot pri samostojnem delovanju. Če je material poravnan, potuje po valjčnem transporterju pozicija 4 do konca transporterja in ko pride do amortizacijskega naslona, ga ročice izmetalnika odrinejo na desno stran na prevzemno mesto elevatorja pozicija 6. Od tam ga ročice elevatorja pozicija 6 dvignejo in predajo na polnilno napravo ravnalnega stroja Schumag. Ko predajo palice, se spustijo v izhodiščni položaj. Če material ni poravnan, potuje po valjčnem transporterju pozicija 4 do konca transporterja in ko ta pride do amortizacijskega naslona, ga ročice izmetalnika odrinejo na levo stran v jasli za mehko odlaganje pozicija 5, ki se spustijo in naredijo prostor naslednji palici. Pri delovanju mora delavec paziti na dovolj velik razmik med palicami, tako da ima izmetalnik dovolj časa, da se vrne v izhodiščno lego pred prihodom nove palice. Čas dovoljenega vtikanja palice v ravnalni stroj mu sporoča zelena luč semaforja na stroju. Ko gori na semaforju rdeča luč vtikanje palice v stroj ni dovoljeno. Da se razmik med kratkimi palicami lahko skrajša, je izmetalnik deljen na dva dela. Pri kratkem programu deluje samo sprednji del izmetalnika pri dolgem pa oba dela izmetalnika. 37