Случай от практиката

Ефективно производство на пластмасови изделия

Проектирана и изградена от Orex, ротомулаторната машина SHUTTLE-5700 HYBRID позволява използването на възобновяеми енергийни източници в процеса на формоване на пластмаса, като същевременно осигурява икономии на материали и по-висока производителност.

Orex произвежда специализирани ротомовъчни машини, използвани в производството на пластмасови изделия чрез ротационния процес на формоване. Тези машини се използват за производство на резервоари за съхранение на вода, играчки, корпуси и други предмети със сложни форми. За клиент в Германия Orex проектира и изгради персонализирана машина: SHUTTLE-5700 HYBRID. Това е първата машина с този размер и технологична изтънченост, разработена от полската компания. В сравнение с други решения, налични на пазара, той се откроява със своята гъвкавост при използването на енергийни източници и високата си ефективност, осигурявайки значителни икономии. Решението се основава на технологията на Siemens и контролните шкафове, доставени от Rittal.

Как работи ротомулдингът?

Ротационното формоване, известно още като ротомулдинг, е производствен процес, използван за производство на триизмерни пластмасови изделия.

„Ротомулдингът предлага значителни предимства пред алтернативните методи за формоване на пластмаса. Той свежда до минимум материалните отпадъци, допринася за по-високо качество на продукта и намалява разходите за производство на кратки производствени серии. Той също така дава възможност за производство на продукти със сложни форми и сложни геометрии.“
обяснява Славомир Кокур, специалист по поръчки и логистика в отдела за автоматизация в Orex.

Централният компонент на ротомулаторните машини Orex е фурната. Вътре във фурната пластмасовият материал се отлага върху стените на матрицата при високи температури, докато матрицата се върти на две оси. Ключова роля в този процес играе отоплителната система, която включва компоненти като газови горелки и други отоплителни технологии. Формирането на продукта е възможно чрез ротационната система, която осигурява равномерно разпределение на разтопената пластмаса върху вътрешните повърхности на матрицата, което води до равномерна дебелина на стената. Допълнителна функция на ротомулаторните машини се осигурява от охладителната система. Той охлажда продукта след формоване, като спомага за запазването на крайната му форма.

Постигането на високо качество на продукта изисква прецизен контрол на процеса. Машините за ротомулване Orex, включително SHUTTLE-5700 HYBRID, са оборудвани с усъвършенствани системи за автоматизация и управление, които не само осигуряват точен контрол на процеса на формоване, но също така позволяват мониторинг на параметрите и програмиране на различни производствени цикли и конфигурации на матрици.

Процесът на ротомулдиране изисква стриктно спазване на технологичните параметри и внимателно наблюдение на всеки етап от производството.

Процесът на формоване може да се контролира ръчно или автоматично. В основата на системата за управление е SIMATIC S7-1500 PLC, докато управлението и мониторингът на процесите се осигуряват чрез сензорен интерфейс SIMATIC Comfort HMI.

Хибридни Solutions

SHUTTLE-5700 HYBRID съчетава различни технологии за нагряване на плесен, повишавайки енергийната ефективност, намалявайки емисиите на парникови газове и подобрявайки производителността на процесите. Ключово предимство на хибридните машини е възможността алтернативно да се използват газови горелки или електрически нагреватели, powered by възобновяеми енергийни източници, като слънчеви панели и вятърни генератори, за отопление на камерата за формоване.

„Хибридните решения, внедрени от Orex, са изключително важни в контекста на опазването на климата. Замяната на конвенционалните енергийни източници с възобновяеми води до намаляване на емисиите на парникови газове и намаляване на общия въглероден отпечатък
подчертава Марчин Котер, мениджър продажби в Siemens Полша.

SHUTTLE-5700 HYBRID е един от най-важните хибридни модели машини, произведени от Orex за термична обработка на прахообразни полиетиленови (PE) материали с помощта на ротационния процес на формоване. Тези машини са оборудвани с усъвършенствани системи за мониторинг и диагностика, които позволяват непрекъснат анализ на параметрите на машината и помагат за предотвратяване на потенциални оперативни проблеми. В допълнение, решенията на Orex, базирани на технологията на Siemens, осигуряват прецизен контрол на процесите, което води до по-високо качество на продуктите и по-ефективно управление на производството.

Технология на Siemens за Solutions за ротомулдинг

Процесът на ротационно формоване изисква стриктно спазване на технологичните процедури и внимателно наблюдение на параметрите на всеки етап от производството. По време на производството правилно подготвена форма, съдържаща прахообразен полиетилен, се завърта вътре в камерата на фурната за определен период, при подходящи скорости и с програмирани промени в посоката на въртене. Ключов фактор за гарантиране на правилността на процеса е постигането и поддържането на правилната температура на формоване. Машината OREX SHUTTLE-5700 HYBRID е адаптирана да работи с електрически нагревателни елементи, състоящи се от 24 нагревателни панела с мощност 40 kW всеки, както и отоплителна система с газомаслена отоплителна система, състояща се от две горелки с мощност 1250 kW всяка. Тъй като горелките са монтирани в топлообменник, това решение позволява чиста циркулация на въздуха в камерата на фурната, като същевременно осигурява по-добри условия на горене както за природен газ, така и за отоплително масло.

„Машината SHUTTLE е оборудвана с модерни системи за контрол на движението и позицията, PID контролери за отопление, бързи SSR контактори и сензори за температура, налягане и положение. Това дава възможност за прецизно адаптиране на технологичния процес, осигурявайки широки производствени и технологични възможности,“
казва Славомир Кокур.

Машината, построена от Orex, включва набор от решения на Siemens от продуктовите семейства SIMATIC, SIMATIC NET и SINAMICS, както и оборудване за превключване и защита на ниско напрежение SIRIUS/SENTRON.

Базираните на Siemens решения, използвани от Orex, позволяват прецизен контрол на процесите, което от своя страна се превръща в по-високо качество на продуктите и по-ефективно управление на производството.

Процесът на формоване може да се контролира ръчно или автоматично. В основата на системата за управление е SIMATIC S7-1500 АД, който управлява задействащите компоненти, събира данни от измерванията и обработва придобитата информация за изпълнение на алгоритмите на процеса. Управлението на процесите, мониторинга и събирането на данни се осигуряват чрез SIMATIC Комфорт HMI сензорен интерфейс. Друг важен аспект е използването на надеждни устройства за превключване и защита от SIRIUS/СЕНТРОН семейство продукти.

„Системата за управление включва най-новите технологии на Siemens, осигурявайки прецизен контрол върху процеса. Ключовите компоненти, отговорни за управлението на машината, включват SINAMICS серво задвижвания оборудвани с усъвършенствани функции за безопасност. Внедряването им позволява плавно регулиране на скоростта както за основните, така и за по-малките ротационни оси, в диапазона от 0,5 до 7 оборота в минута, казва Кшищоф Сташек, експерт по програмиране на индустриална автоматизация в Orex Rotomoulding.

Използването на абсолютни енкодери върху задвижващите оси позволява прецизно управление на въртящото се движение на машинните рамена. Благодарение на тази модерна технология, матрицата може да бъде позиционирана точно, осигурявайки както експлоатационна безопасност, така и бързо управление по време на товарене, разтоварване и поддръжка.

Стандартно машината Orex е оборудвана с измервателен уред за консумация на електроенергия, анализатор за качество на мощността и измервателен уред за консумация на газ.

Безопасността на първо място

Ключов аспект на всяка производствена линия е защитата на персонала от наранявания и оборудването от повреди. В решението на Orex тези изисквания се спазват стриктно и контролират от специални системи за безопасност, поддържани, наред с други, от технологията на Siemens.

„Безопасността на машината SHUTTLE през целия й експлоатационен живот се осигурява от цялостен набор от устройства и системи за безопасност, поддържани от съвременни системи за откриване на активни газове, детектори за пламък, блокиращи ключалки и блокировки за движение. В комбинация със специално определени и защитени работни зони, както и обучен и съзнателен за безопасността оперативен персонал, машината осигурява безопасна и модерна работна среда, казва Кшищоф Сташек.

За допълнително повишаване на експлоатационната безопасност камерата на фурната е оборудвана със система за аварийно извличане на отработени газове и допълнителен топлообменен вентилатор. Освен това достъпът до машината е обезопасен от предпазна ограда със специални порти за достъп за процеси и поддръжка. Машината включва определени зони, които могат да бъдат достъпни само от упълномощен персонал, изпълняващ оперативни или технически задачи.

Работата на SHUTTLE-5700 HYBRID и мониторингът на производствения процес се извършват чрез сензорен контролен панел.

Безопасността на машината SHUTTLE през целия й експлоатационен живот се осигурява от цялостна система от устройства и предпазни мерки, поддържани от съвременни системи за активно откриване на газ, сензори за пламък, блокиращи се предпазни ключалки и блокировки за движение.

Всяка работна станция е оборудвана с независим ръчен контролен панел. Безопасността и качеството на технологичния процес се контролират от система SAFETY, внедрена чрез PLC на Siemens Fail-Safe, както и от нашите най-модерни сервозадвижвания SINAMICS, оборудвани с интегрирани функции за безопасност

Марчин Котер, Мениджър продажби, Siemens Полша

Оборудване за управление на кабинета

Важна част от оборудването на машината е гамата от решения, предлагани от Rittal, включително шкафове за управление и разпределение VX25 с интегриран климатичен контрол, както и системи за разпределение на електроенергия VX25 Ri4Power и Riline60.

В допълнение към решенията на Siemens, машината SHUTTLE-5700 HYBRID включва оборудване, доставено от Rittal, включително шкафове за управление и разпределение на мощността VX25 с интегриран климатичен контрол, както и системи за разпределение на електроенергия VX25 Ri4Power и Riline60. Общо машината е оборудвана с 12 шкафа Rittal, в които се помещават електрическо оборудване с ниско напрежение.

„Двата основни захранващи шкафа са оборудвани с главен прекъсвач Siemens 2500 A и предпазители Rittal NH3 630 A. В изходящите захранващи шкафове, захранващи отделните нагревателни елементи, са монтирани шини Riline60 с медни шини 30 × 10 mm, заедно с разединители за предпазители и свързващи адаптери,“ обяснява Бартош Казмиерчик, продуктов мениджър, отговорен за сегмента за разпределение на електроенергия в Rittal.

Системата за шкафове и шини представлява цялостно решение за изграждане на сертифицирани нисковолтови разпределителни възли с вътрешно отделяне. Системата VX25 Ri4Power е тествана с електрическо оборудване на Siemens в съответствие със стандарта EN 61439, включително въздушния прекъсвач 3WL1225 2500 A (ACB), използван в този проект.

„Това решение е предназначено за приложения с номинални токове до 6300 А. VX25 Ri4Power комбинира технологията за разпределение и управление на мощността в едно корпус. Всеобхватната модулна система позволява бързо и гъвкаво изпълнение на всяка секция на разпределителната уредба с форми на разделяне от 1 до 4b. Той също така позволява създаването на индивидуално конфигурирани отделения за шини, функционални единици и зони за свързване,“
казва Бартош Казмиерчик от Ритал.

Проектът включва и четири климатични блока Blue e+, всеки с мощност за охлаждане от 2 kW. Всяко устройство е монтирано директно на вратата на шкаф за разпределителни апарати. За да подобри енергийната ефективност, Rittal използва иновативна хибридна технология в своите климатични системи. Тази технология комбинира конвенционална охладителна система на базата на компресори с система за топлинни тръби, която осигурява пасивно охлаждане. Компресорът работи само когато само пасивното охлаждане е недостатъчно. В резултат на това решението осигурява както по-ниска консумация на енергия, така и намалени емисии на CO₂.

За да се осигурят оптимални топлинни условия за оборудването, монтирано вътре в шкафовете, са внедрени климатици Blue e+ с охладителна мощност 2 kW.“

Високо качество, икономия на разходи и ползи за околната среда

Използването на екологично чисти решения и материали, включително енергийни системи, базирани на възобновяеми и нискоемисионни енергийни източници, е една от отличителните черти на машините, разработени от Orex. Други предимства на хибридните решения на компанията включват намаляване на материалните отпадъци и по-ниски производствени разходи, особено за малки производствени серии.

В сравнение с други технологии за формоване като шприцоване или пресоване, процесът на ротационно формоване не изисква високите налягания, необходими за вкарване на материала във форма. Тази характеристика го прави идеален метод за производство на големи продукти от едно парче като резервоари, контейнери и външни корпуси.В допълнение, ротационното формоване значително свежда до минимум материалните отпадъци. За разлика от конкурентните производствени методи, при които излишъкът от материал често се отрязва и изхвърля, почти цялата пластмаса, използвана в процеса на ротационно формоване, става част от крайния продукт. Това води до по-ефективно използване на материалите и допринася за по-ниски общите производствени разходи.

„Инструментите, използвани при ротационното формоване, обикновено са по-прости и по-евтини от инструментите, необходими за други технологии за формоване. В резултат на това процесът е по-достъпен за производителите, особено тези, които произвеждат краткосрочни партиди. В допълнение, продуктите, произведени по този процес, се характеризират с по-високо качество. Те са безшевни и без заварки и фуги, което ги прави по-устойчиви на износване, повреди и механични натоварвания. Всички тези предимства правят ротационното формоване привлекателен избор за продукти, които трябва да работят при взискателни условия на околната среда.
заключава Пшемислав Орлик, главен изпълнителен CEO на Orex Rotomoulding.

Свържете се с нас