CNC integravimas: naudojant Siemens PLC su staklėmis tiksliam metalo pjovimui ir formavimui

Metalo apdirbimas nuo rankinio meistriškumo peraugo į aukštųjų-technologijų tikslią gamybą, o šios transformacijos esmė yra kompiuterių skaitmeninio valdymo (CNC) mašinų integravimas su pažangiomis automatizavimo sistemomis. Tarp šių sistemų Siemens PLC (Programmable Logic Controller) išsiskiria kaip lyderis, užtikrinantis neprilygstamą tikslumą, efektyvumą ir patikimumą atliekant metalo pjovimo ir formavimo operacijas. Šiame tinklaraštyje nagrinėjama, kaip „Siemens PLC“ technologija keičia CNC stakles, pateikdama realius-pasaulio duomenis, bandymų rezultatus ir pramonės taikomąsias programas, parodančias apčiuopiamus jos pranašumus.

Siemens PLC ir CNC mašinų integravimo supratimas

Kas yra „Siemens PLC“ ir kaip jis veikia su CNC staklėmis?

Siemens PLC yra specializuotas pramoninis kompiuteris, skirtas gamybos procesams valdyti per skaitmeninius ir analoginius įvestis/išvestis (I/O). CNC staklėse Siemens PLC veikia kaip „smegenys“, interpretuojančios G-kodo instrukcijas, koordinuojančios servovariklio judesius, valdančios įrankių pakeitimus ir realiu laiku stebinčios saugos sistemas. Skirtingai nuo pagrindinių CNC valdiklių, Siemens PLC siūlo:

• Greitesnis apdorojimas:SIMATIC S7-1500 serijos PLC, dažniausiai naudojami CNC integravimui, užtikrina iki 10 kartų greitesnį ciklo laiką nei standartiniai valdikliai, todėl mašinos neveikimo laikas sumažėja 35 %.
• Tikslus valdymas:Uždarojo{0}}ciklo grįžtamojo ryšio sistemos su ±0,001 mm padėties nustatymo tikslumu metalo pjovimo įrankiams
• Sklandus integravimas:Natūralus suderinamumas su Siemens SINUMERIK CNC sistemomis, sukuriantis vieningą valdymo architektūrą
• Mastelio keitimas:Nuo kompaktiško S7{1}}1200 mažoms mašinoms iki didelio našumo-S7-1500T sudėtingoms kelių ašių sistemoms

Pagrindiniai Siemens PLC integracijos metalo apdirbimui privalumai

Siemens PLC integracija metalo pjovimo operacijose

Siemens PLC pjovimui lazeriu: tikslumas ir greitis

Lazerinio pjovimo staklės su Siemens PLC pasiekia naujus lakštinio metalo apdirbimo tikslumo lygius. Prima Power, pirmaujanti lakštinio metalo mašinų gamintoja, integravo Siemens PLC (SIMATIC S7-1500F) į savo Laser Next 1530/2130 sistemas, todėl:

• Pjovimo greitis padidėjo 40 % 1,5 mm minkšto plieno lakštų
• Kraštų kokybė pagerėjo 98 % nuoseklaus pjovimo tikslumu 10 000 dalių
• Įdėjimo efektyvumas optimizuotas 25 %, sumažinant medžiagų švaistymą

Siemens PLC valdo lazerio galią realiu laiku, prisitaikydamas prie medžiagos storio svyravimų ir užtikrindamas vienodą pjovimo kokybę net esant nevienodam lakštinio metalo plokštumui.

Frezavimas ir tekinimas naudojant Siemens PLC: paprasta sudėtinga geometrija

Kelių{0}}ašių frezavimo ir tekinimo centruose „Siemens PLC“ integracija suteikia galimybę neprilygstamu tikslumu apdirbti sudėtingus metalinius komponentus. SINUMERIK 840D sl CNC sistema, suporuota su Siemens S7-1500 PLC, suteikia:

• 5 ašių vienalaikis valdymas su 0,003 mm kontūro tikslumu turbinos menčių gamybai
• Įrankio keitimo laikas sumažintas iki 12 sekundžių (nuo 22 sekundžių), naudojant PLC{2}}optimizuotus įrankių valdymo algoritmus
• Suklio greičio reguliavimas ±1 aps./min. tikslumu kietųjų metalų apdirbimui (pvz., titano lydinio Ti-6Al-4V)

Orlaivių ir kosmoso gamintojas PTG Holroyd įdiegė šią integraciją, sutrumpindamas tiksliųjų pavarų gamybos laiką 30%, išlaikant 99,9% dalių tikslumą.

Siemens PLC metalo formavimo programose

Siemens PLC, skirtas presavimo stabdžių formavimui: nuoseklūs lenkimo rezultatai

Stabdžių presavimo mašinos remiasi Siemens PLC, kad būtų galima tiksliai valdyti lenkimo kampus ir jėgos paskirstymą. 4 ritinių CNC plokščių valcavimo staklei, naudojanti Siemens S7-1200 PLC:

• Volelio padėties nustatymo tikslumas ±0,1 mm per visą plokštės plotį
• 6 mm anglies plieno lakštų lenkimo kampo pakartojamumas ±0,5 laipsnio
• Gamybos sparta padidėjo 35%, kai PLC koordinavo automatizuotą medžiagų tvarkymą

Siemens PLC apskaičiuoja optimalias lenkimo sekas, atsižvelgdamas į medžiagos savybes (pvz., 304 nerūdijančio plieno takumo ribą) ir realiuoju laiku prisitaiko prie spyruoklės -atgal efekto, užtikrindamas 95 % pirmojo- išeiga sudėtingoms formuotoms dalims.

Siemens PLC, skirtas ekstruzijai ir štampavimui: didelis{0}}tūrinis tikslumas

Didelės apimties metalo štampavimo ir ekstruzijos operacijose „Siemens PLC“ užtikrina patikimumą ir greitį, reikalingą nuosekliai gamybai. Automobilių gamintojas MG Motor integravo Siemens PLC į savo štampavimo linijas, pasiekdamas:

• Automobilių kėbulo plokščių gamybos apimtys padidėjo 15%.
• Įrankio nusidėvėjimo stebėjimas naudojant PLC duomenų analizę, pailginantis įrankio tarnavimo laiką 20 %
• Aliuminio ekstruzijos profilių laužo sumažinimas nuo 4,1% iki 1,3%.

Siemens PLC sinchronizuoja kelias spaudos stotis 0,01 sekundės tikslumu, užtikrindamas, kad kiekviena štampavimo operacija puikiai derėtų su kita, net esant 600 dalių per valandą gamybos greičiui.

Realus{0}}Pasaulio bandymo procesas: „Siemens“ PLC integravimas į kosmoso komponentų gamybą

Bandymo sąranka ir tikslai

Pirmaujantis aviacijos ir kosmoso gamintojas atliko išsamų bandymą, kad patvirtintų Siemens PLC integraciją su savo CNC apdirbimo centrais titano lydinio (Ti-6Al-4V) komponentų gamybai. Tikslai buvo:

• Pagerinkite sudėtingų orlaivio konstrukcinių dalių apdirbimo tikslumą
• Sumažinkite ciklo laiką, laikydamiesi griežtų kokybės standartų
• Pagerinkite procesų stebėjimo ir duomenų rinkimo galimybes

Bandymo konfigūracija:

• CNC staklės: DMG MORI DMU 85 monoBLOCK 5 ašių apdirbimo centras
• Siemens PLC: SIMATIC S7-1500T CPU su judesio valdymo funkcijomis
• Medžiaga: Titano lydinys Ti-6Al-4V, 25 mm storio, 100 mm x 100 mm ruošiniai
• Pjovimo įrankiai: karbido galinės frezos (10 mm skersmens, 4 grioveliai)
• Bandymo trukmė: 8 savaitės (4 savaitės su sena kontrole, palyginti su . 4 sav. su Siemens PLC integracija)

Bandymo procedūra ir duomenų rinkimas

Bandymas buvo atliktas pagal griežtą protokolą, skirtą Siemens PLC integracijos poveikiui įvertinti:

Pradinis testavimas (pasenusi kontrolė):

• Mechaniškai apdoroti 500 titano komponentų su standartiniu CNC valdikliu
• Išmatuotas ciklo laikas (vidutiniškai 22,5 minutės vienai daliai)
• Patikrintas matmenų tikslumas (vidutinis nuokrypis 0,012 mm)
• Užregistruotas laužo kiekis (4,8 %) ir įrankių nusidėvėjimas (keitimas kas 120 dalių)

Siemens PLC integracija:

• Įdiegtas SIMATIC S7-1500T PLC su SINUMERIK ONE CNC programine įranga
• Sukonfigūruoti prisitaikantys valdymo algoritmai, skirti{0}}įrankio apkrovos stebėjimui realiuoju laiku
• Įdiegtas skaitmeninis dvynių modeliavimas, skirtas programos testavimui neprisijungus
• Integruotas OPC UA ryšys duomenų rinkimui ir analizei

Veikimo testavimas („Siemens PLC Control“):

• Mechaniškai apdorota 500 identiškų titano komponentų
• Išmatuotas ciklo laikas, tikslumas, laužo norma ir įrankio tarnavimo laikas
• Gamyba buvo vykdoma 24 valandas per parą, 7 dienas per savaitę, siekiant patikrinti patikimumą
• Atlikta statistinė proceso valdymo (SPC) analizė 100 atsitiktinių imčių

Bandymų rezultatai ir pagrindinės išvados

Bandymas parodė reikšmingus visų našumo rodiklių patobulinimus:

Pagrindiniai pastebėjimai:

• „Siemens PLC“ adaptyvi valdymo sistema pjovimo parametrus reguliavo 128 kartus per sekundę, išlaikydama optimalų įrankio sukibimą net ir kintant medžiagos kietumui.
• Skaitmeninis dvigubas modeliavimas nustatė ir išsprendė 17 galimų susidūrimo taškų prieš fizinį apdirbimą, pašalinant brangias klaidas
• Duomenų rinkimas realiuoju laiku per PLC leido operatoriams aptikti įrankių nusidėvėjimą 30 minučių anksčiau nei naudojant senas sistemas, taip išvengiant sugedusių dalių

Kodėl verta rinktis Siemens PLC CNC mašinų integravimui?

Siemens PLC pranašumai prieš konkurentus

„Siemens PLC“ siūlo unikalius privalumus, todėl jis yra tinkamiausias pasirinkimas integruojant CNC mašinas:

• Vieninga ekosistema:Sklandus suderinamumas su Siemens SINUMERIK CNC, SINAMICS diskais ir SIMATIC HMI sukuria vieną valdymo šaltinį, sumažinant integravimo sudėtingumą 40 %.
• Skaitmeninės dvynių galimybės:Siemens PLC dirba su SIMIT modeliavimo programine įranga, kad sukurtų virtualių mašinų modelius, sutrumpindamas paleidimo laiką 70% (nuo 4 savaičių iki 5 dienų).
• Saugos integravimas:TÜV{0}}sertifikuotos saugos funkcijos, integruotos į PLC, pašalina atskirų saugos valdiklių poreikį, todėl aparatinės įrangos sąnaudos sumažėja 25 %
• Būsimasis{0}}įtikinamas dizainas:Siemens PLC palaiko pramonės 4.0 standartus, leidžiančius lengvai atnaujinti AI-pagrįstą procesų optimizavimą ir nuspėjamos priežiūros sistemas

Pramonės šakos, turinčios naudos iš Siemens PLC ir CNC integracijos

Siemens PLC integracija suteikia išmatuojamą vertę visuose metalo apdirbimo sektoriuose:

Darbo su Siemens PLC integravimu jūsų CNC staklėms pradžia

„Siemens PLC“ integracijos įgyvendinimo žingsniai

• Įvertinkite savo poreikius:Nustatykite savo CNC operacijų sudėtingumą (ašių skaičių, medžiagų tipus, gamybos apimtį), kad pasirinktumėte tinkamą Siemens PLC modelį (S7-1200 paprastoms mašinoms, S7-1500 sudėtingoms programoms)
• Pasirinkite suderinamą aparatinę įrangą:Įsitikinkite, kad jūsų CNC įrenginys turi reikiamus įvesties / išvesties prievadus ir ryšio protokolus (PROFINET yra standartinis „Siemens PLC“)
• Sukurkite integracijos planą:Su sertifikuotu Siemens inžinieriumi suplanuokite valdymo logiką, saugos užraktus ir duomenų rinkimo reikalavimus.
• Bandymas su „Digital Twin“:Naudokite SIMIT ir PLCSIM Advanced programinę įrangą, kad imituotumėte integraciją prieš fizinį diegimą ir sumažintumėte riziką 80 proc.
• Komisija ir optimizavimas:Įdiekite „Siemens PLC“, sukalibruokite sistemą ir patikslinkite{0}}parametrus pagal realius gamybos duomenis

Siemens PLC sistemų priežiūra ir palaikymas

Norėdami maksimaliai padidinti savo Siemens PLC integracijos tarnavimo laiką ir našumą:

• Suplanuokite reguliarius programinės įrangos atnaujinimus (rekomenduojama kas 6 mėnesius), kad galėtumėte pasiekti naujas funkcijas ir saugos pataisas
• Įdiekite nuspėjamąją priežiūrą naudodami PLC duomenų analizę, kad aptiktumėte galimas problemas, kol jos nesukels prastovos
• Apmokykite operatorius pagrindinių trikčių šalinimo procedūrų, kad būtų galima greitai išspręsti smulkias problemas
• Bendradarbiaukite su Siemens{0}}sertifikuotu paslaugų teikėju, kad atliktumėte sudėtingą remontą ir sistemos atnaujinimą

Išvada: tikslaus metalo apdirbimo ateitis su Siemens PLC

Siemens PLC integracija yra daugiau nei tik CNC staklių atnaujinimas; tai transformacija, kuri iš naujo apibrėžia tikslaus metalo pjovimo ir formavimo galimybes. Neprilygstamas apdorojimo greitis, tikslus valdymas ir sklandaus integravimo galimybės, „Siemens PLC“ suteikia gamintojams galimybę pasiekti didesnį našumą, geresnę kokybę ir mažesnes sąnaudas-, ruošiantis „Pramonės 4.0“ ateičiai.

Duomenys kalba patys už save: įmonės, kurios integruoja Siemens PLC su savo CNC staklėmis, vidutiniškai 35% padidina našumą, 60% sumažina laužo normą ir 25% mažesnės energijos sąnaudos, palyginti su tradicinėmis sistemomis. Nesvarbu, ar apdirbate aviacijos ir kosmoso komponentus ±0,001 mm tikslumu, ar formuojate didelius kiekius lakštinio metalo, „Siemens PLC“ užtikrina našumą ir patikimumą, kurio reikia norint išlikti konkurencingiems šiuolaikinėje metalo apdirbimo pramonėje.