Giải pháp của Elipse cho phép 9 người vận hành mỗi ca để điều khiển các giai đoạn mạ, sử dụng trong nhà máy diện tích 65.000 foot vuông

Augusto Ribeiro Mendes Filho- Trung tâm thông tin Elipse Software

NHU CẦU

Với các sản phẩm được thiết kế cho lâm nghiệp, nông nghiệp, nhà cửa và các công trình xây dựng,Stihl cung cấp các sản phẩm công cụ cầm tay thông qua 2.400 cửa hàng trên toàn Brazil. Trụ sở công ty đặt tại São Leopoldo (Nam Brazil), có hơn 2.000 lao động, và là công ty dẫn đầu thị trường.

Để có được cái nhìn tổng quan về quá trình mạ crôm cho các xy lanh động cơ (các chi tiết động cơ được tổ hợp trong thiết bị của công ty sản xuất), Stihl đã quyết định sử dụng Elipse E3, đây là giải pháp do Elipse Software phát triển. Để triển khai hệ thống, công ty đã được công ty tự động hóa công nghiệp CRK trợ giúp, đây là công ty chuyên về lĩnh vực tự động hóa công nghiệp và sản xuất các máy móc đặc biệt.

Từ năm 1991, CRK đã làm việc trong mảng phát triển phần phần, thiết kế điện-điện tử, lắp ráp tủ bảng điều khiển, và lắp đặt các máy công cụ. Công ty cũng cung cấp các dịch vụ như lắp đặt cơ khí, máy móc, và sản xuất các thiết bị điện tử đặc biệt cho các dịch vụ điều khiển quá trình.

Hình 1- Xy lanh động cơ trước khi được mạ

GIẢI PHÁP

Mạ crôm cứng là quá trình crôm được đưa vào các khoang bên trong của xylanh, giúp các xylanh chống được các ma sát liên tục do pittông. Quá trình mạ crôm được thực hiện tại 2 phân xưởng được đặt tại trụ sở Stihl ở Brazil và São Leopoldo: dây chuyền mạ 2 được đặt ở tòa nhà đầu, và dây chuyền mạ 3 được đặt ở tòa nhà khác. Cả hai dây chuyền đều nằm trong cùng nhà máy có diện tích 65 nghìn feet vuông, và được điều khiển bởi 9 vận hành viên/ca: sáu người cho dây chuyền 2 và 3 người cho dây chuyền 3.

Hình 2-Dây chuyền mạ số 3

Hệ thống tự động hóa Elipse E3 cho phép người vận hành giám sát và điều khiển toàn bộ các giai đoạn và các thiết bị có liên quan tới quá trình mạ, gồm các bơm, có nhiệm vụ gửi hóa chất tới các dây chuyền mạ.

Phần mềm cho phép người vận hành giám sát trạng thái các bơm này thông qua giao diện máy tính, màu xanh thể hiện thiết bị được kết nối, màu đỏ  thể hiện chế độ vận hành bằng tay, màu vàng thể hiện thiết bị ở chế độ bảo trì. Ngoài ra, người vận hành có thể quan sát bơm đã vận hành bao lâu, các chế độ nghỉ và bảo trì.

Hình 3-Giao diện giám sát trạng thái: bơm 139 tắt và đang ở chế độ bảo trì.

Một đặc điểm phần mềm cung cấp đó là chức năng điều khiển độ pH và nhiệt độ của thùng chứa tẩy rửa các xylanh để chuẩn bị cho công đoạn mạ crôm với các hóa chất do các bơm đưa vào thùng. Ngoài ra, E3 cho phép giám sát các thùng chứa thực hiện việc trao đổi ion và catrion, ở đây các quá trình làm sạch các hóa chất tẩy rửa sẽ được tái sử dụng để không gây ô nhiễm.

Hình 4-Giao diện giám sát hệ thống trao đổi ion và catrion.

Như đề cập ở phần trước, Elipse E3 cho phép người vận hành có bảng điều khiển toàn bộ các giai đoạn của quá trình mạ, được thực hiện tại ba cấp nhà máy (cơ sở, mạ, và cao hơn). Trong giai đoạn khởi đầu, các bộ phận của xylanh đã được mạ được đặt trong các rổ chứa, và chúng sẽ được rửa để chuẩn bị cho lưu kho, được gọi thanh treo sản phẩm (flighbar)

Hình 5-Điều khiển xa và bằng tay cho các xe chở flightbar.

Tất cả các phần trong cùng một flighbar được mạ bởi một bộ chỉnh lưu. Các thiết bị này đưa dòng diện và điện áp vào vật mạ, tạo nên hiện tượng mạ điện, gồm quá trình thêm crôm loãng và dính kim loại vào xylanh.

Việc hiệu chỉnh bộ chỉnh lưu, điện áp, và dòng điện cũng như sự dịch chuyển của flightbar, đều được giám sát và điều chỉnh bởi E3.

Hình 6-Giao diện hiển thị dòng điện và điện áp điều chỉnh bởi bộ chỉnh lưu, các thông số liên quan tới việc mạ ở thùng chứa số 115

Việc điều khiển giống nhau thực hiện ở các bơm được thực hiện bởi các bộ chỉnh lưu, biểu tượng màu trắng có nghĩa thiết bị đang tắt, màu xanh có nghĩa đang hoạt động, và màu đỏ thể hiện trạng thái cảnh báo. Nếu người sử dụng mong muốn xem nội dung chi tiết hơn về một cảnh báo, chỉ cần đơn giản truy cập tới màn hình cảnh báo để kiểm tra xem vấn đề là nghiêm trọng hay không.

Hệ thống cảnh báo Elipse E3 thông tin cho người vận hành thời điểm xảy ra vấn đề được xác định trên các dây chuyền mạ. Ví dụ, mỗi chi tiết có một giới hạn thời gian dừng trên đĩa để thực hiện việc phủ hóa chất. Nếu quá thời gian, hệ thống sẽ thông báo flightbar xuất hiện sự cố và đội bảo trì có thể quyết định có dừng quá trình không, nếu các chi tiết trên đĩa phải tách ra hay không.

Tầm quan trọng của hệ thống cảnh báo cũng có thể giám sát các thùng chứa. Mỗi thùng chứa có các sensor, chúng tạo ra các tín hiệu cảnh báo nếu nhiệt độ trong thùng nằm ngoài dải tiêu chuẩn cho việc mạ crôm. Vì thế, đội bảo trì có thể triển khai hiệu chỉnh lại các hư hỏng nhanh hơn và hiệu quả hơn, đảm bảo chất lượng cho quá trình mạ.

Hình 7-Khi nhiệt độ trong thùng nằm ngoài dải tiêu chuẩn, cảnh báo sẽ được kích hoạt

Phần mềm Elipse E3 cũng cho phép giám sát độ dày và đường kính cuối cùng của mỗi xylanh được sản xuất sau khi được mà crôm, để xem các xylanh này có sử dụng được hay không. Bởi vì quá trình mạ có thể làm tăng độ dày của các chi tiết, và làm cho đường kính bên trong xylanh bị giảm đi, nếu các thoogn số không đạt tiêu chuẩn, xylanh sẽ không thể sử dụng được.

Mỗi mẻ được kết thúc sản xuất, nhãn được in bởi phần mềm Elipse E3 với tất cả thông số liên quan tới quá trình sản xuất: nhiệt độ độ được giám sát trong thùng chứa khi tẩm hóa chất, thời gian vào và ra của mỗi giai đoạn, thời gian chuẩn bị, các cảnh báo, mẫu mã, flightbar được sử dụng, dòng điện, và đường kính cuối cùng của xylanh.

Để tăng cường hơn cho việc điều khiển, phần mềm cho phép giám sát khối lượng các mẫu đã được mạ thông qua các biểu đồ và dữ liệu quá khứ. Với các công cụ này, người vận hành có thể truy cập tới các thoogn tin của mẫu mã và số lượng các chi tiết được sản xuất, ngày/thời gian sản xuất, flightbar và các thùng chứa, thời gian về nhân công và bảo trì, nhiệt độ liên quan tới quá trình mạ cứng.

Hình 8-Lịch sử của quá trình sản xuất

Lưu ý rằng toàn dây chuyền sản xuất, từ giai đoạn tẩm hóa chất tới giai đoạn mạ crôm theo lệnh sản xuất được thực hiện bởi phần mềm, phần mềm chịu trách nhiệm thiết lập các khoảng thời gian giữa đầu vào và ra của các lô sản xuất. Mục địch của việc điều khiển này là giữ nhịp cho các lô sản xuất, tránh được các khoảng cách thời gian quá lớn của quá trình sản xuất, vì thế tăng được tốc độ và tổ chức đối với quá trình sản xuất.

Hơn nữa, Stihl xử lý các chất gas của các hóa chất trong các dây truyền mạ, trước khi chúng được thải ra môi trường. Điều này cũng được áp dụng cho nước được sử dụng trong quá trình, nước được xử lý trong nhà máy xử lý nước thải, đảm bảo nước được làm tinh khiết, có thể tái sử dụng trong các dây chuyền mạ mới.

Hình 9-Ống trùm được sử dụng để xử lý không khí của quá trình mạ trước khi được thải ra môi trường

LỢI ÍCH

• Giảm chi phí mua hóa chất sử dụng cho việc tẩm hóa chất cho quá trình mạ crôm.
• Không cần nhiều chuyên gia để điều khiển quá trình.
• Giám sát tổng thể quá trình mạ crôm với các màn hình giao diện của Elipse E3 và bảng tổng hợp số lượng, và dữ liệu cảnh báo quá khứ.
• Việc điều khiển các bơm dùng trong quá trình đưa chất lỏng và hóa chất tới các giai đoạn chuẩn bị và mạ.
• Giám sát các nhiệt độ và mức độ pH của hóa chấ được sử dụng cho việc mạ.
• Điều khiển các phụ tải điện và điện áp của các bộ chỉnh lưu.
• Điều khiển việc xứ lý gas sinh ra do quá trình mạ, đảm bảo chất thải sạch, và có thể tái sử dụng cho quá trình mới.
• Hệ thống cảnh báo thông tin cho người vận hành các diễn biến xảy ra của quá trình.
• Điều khiển các xe và flightbar được sử dụng để vận chuyển các chi tiết của xylanh được mạ.
• Giám sát độ dầy và đường kính bên trong của xylanh crom để xác định xylyanh có được sử dụng hay không.

THÔNG TIN KỸ THUẬT

Khách hàng: STIHL Machinery Ltd.

Đơn vị tích hợp: CRK Industrial Automation Ltd.

Gói phần mềm: E3

Nền tảng phần mêm:  Windows 7 (64 bits) và Windows XP (32 bits)

Số lượng license: 12

Số lượng I/O: 20.000

Giao thức sử dụng: Simatic Net