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案例分析

塑料制品的高效生产

SHUTTLE-5700 HYBRID 滚塑机由 Orex 设计和制造,可以在塑料成型过程中使用可再生能源,同时节省材料并提高生产率。

Orex 制造专门的滚塑机,用于通过旋转成型工艺生产塑料制品。这些机器用于生产储水罐、玩具、房屋和其他形状复杂的物品。Orex 为德国的一位客户设计并制造了一台定制机器:SHUTTLE-5700 HYBRID。这是这家波兰公司开发的第一台具有这种规模和技术复杂性的机器。与市场上可用的其他解决方案相比,它以其灵活使用能源和高效而脱颖而出,可节省大量资金。该解决方案基于西门子技术和威图提供的控制柜。

滚塑是如何工作的?

旋转成型,也称为滚塑成型,是一种用于生产三维塑料产品的制造工艺。

“与其他塑料成型方法相比,滚塑成型具有显著的优势。它最大限度地减少了材料浪费,有助于提高产品质量,并降低短期生产的成本。它还允许制造具有复杂形状和复杂几何形状的产品,”
Orex自动化部门的采购和物流专家斯瓦沃米尔·科库尔解释说。

Orex 滚塑机的核心组件是烤箱。在烤箱内部,塑料材料在高温下沉积在模具壁上,而模具则沿两轴旋转。加热系统在该过程中起着关键作用,该系统包括燃气燃烧器和其他加热技术等组件。旋转系统使产品形成成为可能,该系统可确保熔融塑料在模具内表面均匀分布,从而形成均匀的壁厚。冷却系统提供了滚塑机的另一项功能。它在成型后冷却产品,有助于保持其最终形状。

实现高产品质量需要精确的过程控制。包括 SHUTTLE-5700 HYBRID 在内的 Orex 滚塑机都配备了先进的自动化和控制系统,不仅可以确保精确的注塑过程控制,还可以对各种生产周期和模具配置进行参数监控和编程。

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滚塑过程需要严格遵守技术参数,并在生产的每个阶段进行密切监控。

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成型过程可以手动或自动控制。控制系统的核心是 SIMATIC S7-1500 PLC,而过程管理和监控则通过 SIMATIC Comfort HMI 触摸界面提供。S7-1500

混合解决方案

SHUTTLE-5700 HYBRID 结合了不同的模具加热技术,提高了能源效率,减少了温室气体排放,并提高了过程生产率。混合动力机器的一个关键优势是能够交替使用燃气燃烧器或由可再生能源(例如太阳能电池板和风力发电机)提供动力的电加热器来加热造型室。

“Orex实施的混合解决方案在气候保护的背景下极为重要。用可再生能源取代传统能源有助于减少温室气体排放,降低总体碳足迹,”
Siemens Poland 销售经理 Marcin Koter 强调说。

SHUTTLE-5700 HYBRID 是 Orex 制造的最重要的混合机器型号之一,用于使用旋转成型工艺对粉末聚乙烯 (PE) 材料进行热处理。这些机器配备了先进的监控和诊断系统,可以持续分析机器参数,并有助于防止潜在的操作问题。此外,基于西门子技术的Orex解决方案提供精确的过程控制,从而提高产品质量和更高效的生产管理。

Siemens 滚塑技术解决方案

旋转成型过程需要严格遵守技术程序,并在生产的每个阶段密切监控参数。在制造过程中,经过适当准备的含有粉末聚乙烯的模具在烤箱内以适当的速度旋转一段指定的时间,并按程序调整旋转方向。确保工艺正确性的一个关键因素是达到并保持适当的注塑温度。OREX SHUTTLE-5700 HYBRID机器经过改装,可使用电加热元件运行,该电加热元件由24个额定功率为40千瓦的加热面板以及包括两个燃烧器的燃烧器组成,每个燃烧器的输出功率为1,250 kW。由于燃烧器安装在热交换器内,该解决方案可实现烤箱内清洁的空气循环,同时改善天然气和取暖油的燃烧条件。

“SHUTTLE 机器配备了现代运动和位置控制系统、PID 加热控制器、快速 SSR 接触器以及温度、压力和位置传感器。这使得精确定制技术流程成为可能,从而确保广泛的生产和技术能力,”
斯瓦沃米尔·科库尔说。

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Orex制造的机器采用了来自SIMATIC、SIMATIC NET和SINAMICS产品系列的一系列西门子解决方案,以及SIRIUS/SENTRON低压开关和保护设备。

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Orex 采用的基于西门子的解决方案可以实现精确的过程控制,这反过来又转化为更高的产品质量和更有效的生产管理。

成型过程可以手动或自动控制。控制系统的核心是 SIMATIC S7-1500 PLC S7-1500,它管理驱动组件,收集测量数据并处理所获得的信息以执行过程算法。过程管理、监控和数据采集通过以下方式提供 SIMATIC 舒适型人机界面 触摸屏界面。另一个重要方面是使用可靠的开关和保护设备 SIRIUS/SENTRON 产品系列。

“控制系统采用了西门子的最新技术,确保了对过程的精确控制。负责机器控制的关键组件包括 SINAMICS 伺服驱动器 配备先进的安全功能。它们的实现可以在 0.5 到 7 rpm 的范围内对主旋转轴和次要旋转轴进行平稳的速度调节,” Orex Rotomoulding的工业自动化编程专家Krzysztof Staszek说。

在驱动轴上使用绝对编码器可以精确控制机器臂的旋转运动。得益于这项先进的技术,模具可以精确定位,从而在装载、卸载和维护活动中确保操作安全和快速处理。

作为标准,Orex机器配备了耗电量表、电能质量分析仪和耗气量表。

安全第一

任何生产线的一个关键方面是保护人员免受伤害和设备免受损坏。在Orex解决方案中,这些要求由西门子技术支持的专用安全系统严格遵守和监督。

“由现代活性气体探测系统、火焰探测器、联锁锁和运动联锁器支持的一整套设备和安全系统确保了SHUTTLE机器在整个使用寿命期间的安全性。该机器再加上专门指定和受保护的工作区域,以及训练有素且具有安全意识的操作人员,提供了一个安全和现代的工作环境,” Krzysztof Staszek 说。

为了进一步提高操作安全性,烤箱室配备了紧急废气抽排系统和额外的热交换风扇。此外,机器的出入由安全围栏保护,并设有专用的过程和维护门户。机器包括指定的区域,只有执行操作或维护任务的授权人员才能进入这些区域。

SHUTTLE-5700 HYBRID 的操作和生产过程的监控是通过触摸屏控制面板进行的。

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由现代活性气体探测系统、火焰传感器、联锁安全锁和运动联锁所支持的全面设备和防护系统确保了SHUTTLE机器在整个运行寿命期间的安全性。

每个工作站都配备了独立的手动控制面板。技术过程的安全和质量由通过Siemens Fail-Safe PLC实施的安全系统以及我们配备集成安全功能的顶级SINAMICS伺服驱动器进行监督
马尔辛·科特, 销售经理, Siemens 波兰

控制柜设备

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该机器设备的重要组成部分是威图提供的一系列解决方案,包括带有集成气候控制的VX25控制和配电柜,以及VX25 Ri4Power和RiLine60配电系统。

除西门子解决方案外,SHUTTLE-5700 HYBRID机器还集成了威图提供的设备,包括带有集成气候控制的VX25控制和配电柜,以及VX25 Ri4Power和RiLine60配电系统。该机器总共配备了12个装有低压电气设备的威图机柜。

“两个主电源柜都配备了西门子2500 A主断路器和威图NH3 630 A保险丝开关隔离开关。在供应各个加热元件的出料柜中,安装了带有 30 × 10 mm 铜母线的 RiLine60 母线系统,以及保险丝开关隔离开关和连接适配器,” 威图负责配电部门的产品经理巴托兹·卡兹米尔奇克解释说。

机柜和母线系统为建造经过认证的具有内部隔间的低压开关设备组件提供了全面的解决方案。VX25 Ri4Power 系统已根据 EN 61439 标准使用西门子电气设备进行了测试,包括该项目中使用的 3WL1225 2500 A 空气断路器 (ACB)。

“该解决方案专为额定电流高达 6,300 A 的应用而设计。VX25 Ri4Power 将配电和控制技术整合到单个外壳中。全面的模块化系统可以快速、灵活地实施任何分离形式为 1 到 4b 的开关设备部分。它还允许创建单独配置的母线隔间、功能单元和连接区域,”
威图的巴托兹·卡兹米尔奇克说。

该项目还包括四个 Blue e+ 空调机组,每个机组的冷却能力为 2 kW。每个单元都直接安装在开关柜的门上。为了提高能源效率,威图在其空调系统中使用了创新的混合动力技术。该技术将基于压缩机的传统冷却系统与提供被动冷却的热管系统相结合。仅当被动冷却不足时,压缩机才会运行。因此,该解决方案既降低了能耗,又减少了二氧化碳的排放。

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为了确保安装在机柜内的设备具有最佳的散热条件,已经部署了制冷能力为 2 kW 的 Blue e+ 空调机组。”

高质量、节省成本和环境效益

使用环保解决方案和材料,包括基于可再生和低排放能源的电力系统,是Orex开发的机器的显著特征之一。该公司混合解决方案的其他优势包括减少材料浪费和降低生产成本,尤其是在小规模生产中。

与注塑成型或压制成型等其他成型技术相比,旋转注塑过程不需要将材料压入模具所需的高压力。这种特性使其成为制造大型一体式产品(例如储罐、容器和外部外壳)的理想方法。此外,旋转成型可显著减少材料浪费。与竞争的生产方法不同,在这些方法中,多余的材料经常被剪掉并丢弃,而旋转成型过程中使用的几乎所有塑料都成为最终产品的一部分。这可以提高材料利用率,并有助于降低总体生产成本。

“旋转注塑中使用的模具通常比其他成型技术所需的模具更简单、更便宜。因此,制造商,尤其是那些生产短期批次的制造商,更容易获得该过程。此外,使用这种工艺制造的产品具有更高的质量。它们是无缝的,没有焊缝和接头,因此更能抵抗磨损、损坏和机械应力。所有这些优势使旋转成型成为必须在严苛环境条件下运行的产品的有吸引力的选择,”
Orex Rotomoulding首席执行官普热梅斯瓦夫·奥利克总结道。

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