Erős kovácsolás: Siemens Comfort Panel HMI a nagy{0}}vibrációjú hidraulikus rendszer figyeléséhez

A nehéz kovácsoló prések az egyik legigényesebb ipari környezetben működnek, ahol a folyamatos nagy vibráció, az extrém hidraulikus nyomásingadozások és a 24 órás gyártási ciklusok a korlátok közé szorítják a felügyeleti berendezéseket. A Siemens HMI (Human-Machine Interface) Comfort Panel sorozat célja, hogy megoldja ezeket az alapvető kihívásokat, és kompromisszumok nélküli megbízhatóságot, valós idejű adatláthatóságot és masszív teljesítményt biztosít a hidraulikus rendszer felügyeletéhez nehéz kovácsolási alkalmazásoknál. Ez a cikk megvizsgálja, hogyan kezeli a Siemens HMI a nehéz kovácsolóprés hidraulikus rendszereihez a kritikus iparági problémákat, ellenőrzött teljesítményadatokkal, valós-tesztekkel és bizonyított esettanulmányi eredményekkel.

A hidraulikus rendszer felügyeletének fő kihívásai nehézkovácsoló préselési műveleteknél

A nehéz kovácsolóprések nagy{0}}nyomású hidraulikus rendszerekre támaszkodnak, amelyek 500 és 10 000 tonna közötti erőt állítanak elő, és az üzemi nyomás gyakran eléri a 380 MPa-t. Ezeknek a rendszereknek a felügyeletéhez speciális hardverre van szükség, amely ellenáll a zord körülményeknek, miközben pontos, valós idejű adatokat{6}} szolgáltat.

Extrém vibrációs és lökésterhelések kovácsolási környezetben

Az egyes kovácsolási ciklusok során a prések folyamatos rezgést keltenek a 10 és 450 Hz közötti frekvenciatartományban, a lökéscsúcs terhelés pedig eléri a 25 g-ot ütközés közben. A szabványos ipari HMI-k gyakran meghibásodnak ilyen körülmények között, és olyan gyakori problémák lépnek fel, mint a képernyő lefagyása, az érintéses beviteli hiba, a belső alkatrészek sérülése és az adatvesztés. Ezek a hibák nem tervezett leálláshoz vezetnek, ami a kovácsolási műveleteknek óránként akár 25 000 dollárba is kerülhet a termeléskiesés esetén.

Valós idejű{0}}hidraulikus paraméterkövetési követelmények

A kovácsoló prések hidraulikus rendszerének hibáit gyakran finom nyomásingadozások, hőmérsékleti kiugrások vagy áramlási sebességi rendellenességek előzik meg. A katasztrofális meghibásodások megelőzése és az alkatrészminőség biztosítása érdekében a megfigyelőrendszereknek 200 ms alatti válaszidővel kell rögzíteniük és megjeleníteniük ezeket a paramétereket. A hagyományos HMI-kből hiányzik a feldolgozási sebesség a nagyfrekvenciás adatmintavételezéshez, ami késleltetett hibaészlelést és megnövekedett selejtezési arányt eredményez.

Tartósság és megbízhatóság zord ipari körülmények között

A kovácsoló üzemek olajködnek, fémpornak, szélsőséges hőmérsékletnek (-20 foktól +55 fokig) és nedvességnek teszik ki a berendezést. A műanyag házas és alacsony behatolás elleni védelemmel rendelkező szabványos HMI-k ezekben a környezetekben gyorsan lebomlanak, és a meghibásodások közötti átlagos idő (MTBF) kevesebb, mint 150 000 óra kovácsolási alkalmazásoknál. Ez gyakori hardvercseréket és folyamatos karbantartási költségeket eredményez.

Miért a Siemens HMI az optimális megoldás a nagy{0}}vibrációjú kovácsolóprés hidraulikus rendszereihez

A Siemens HMI Comfort Panel sorozatot úgy tervezték, hogy leküzdje a nehéz kovácsolóprés hidraulikus felügyeletének minden alapvető kihívását. Nagy-rezgésálló Siemens Comfort Panelként ipari felhasználásra, ötvözi az iparágban-vezető mechanikai tartósságot, a nagy-sebességű adatfeldolgozást és a zökkenőmentes automatizálási integrációt, minden teljesítményjellemzőt ellenőrizhető tesztadatokkal és a globális ipari szabványoknak való megfeleléssel támogatva.

Iparági-Vezető rezgés- és ütésállóság (IEC 60068-2-6-kompatibilis)

A Siemens HMI Comfort Panel kovácsolási környezetben nyújtott teljesítményének alapja az iparági-rezgés- és ütésállósága. A sorozat minden panelje megfelel a szinuszos vibrációra vonatkozó IEC 60068-2-6 nemzetközi szabványnak, ellenőrzött teljesítményspecifikációkkal:

• Folyamatos rezgéstűrés: 5–8 Hz 3,5 mm-es amplitúdóval, 8–500 Hz 9,8 m/s² (1 g) gyorsulással, tengelyenként 10 teljes frekvenciaciklusban tesztelve (X, Y, Z)
• Ütésterhelési ellenállás: 250 m/s² (25 g) fél-szinuszos lökés, 11 ms időtartamú, irányonként 3 ütéssel tesztelve, mind a 3 tengelyen, megfelel az IEC 60068-2-29 szabványnak
• Robusztus felépítés: 2,5 mm vastag öntött alumínium előlap IP65/NEMA 4 behatolásvédelemmel, megerősített polikarbonát/ABS házzal a maximális szerkezeti merevség érdekében
• Korrózióállóság: Megfelel az ISO 9227 C4 szabványnak, ellenáll 500 órányi sópermetes tesztelésnek funkcionális romlás nélkül

Ez a tartóssági szint biztosítja, hogy a Siemens HMI megbízhatóan működjön még a legmagasabb{0}}vibrációs kovácsolási környezetben is, és a folyamatos gyártási ciklusok során nulla teljesítményveszteséggel jár.

Nagy sebességű-valós idejű-hidraulikus rendszer adatfeldolgozás

A Siemens HMI vezető hidraulikus rendszer-felügyeleti megoldásaként a Comfort Panel sorozat páratlan feldolgozási sebességet biztosít a kritikus hidraulikus paraméterek követéséhez. A legfontosabb teljesítményspecifikációk a következők:

• Kettős Gigabit PROFINET port (10/100/1000 Mbit/s auto-adaptív) izokron valós-idejű (IRT) támogatással, lehetővé téve az adatok szinkronizálását SIMATIC PLC-kkel 1 μs-nál kisebb jitterrel
• A hidraulikus nyomásadatok mintavételi sebessége akár 12 minta másodpercenként, háromszor gyorsabb, mint a szabványos ipari HMI-k
• A rendszer válaszideje a hidraulikus nyomás anomáliáira 142 ms, ami 42%-kal gyorsabb, mint az iparági átlag 245 ms
• Akár 2000 egyidejű folyamatcímke támogatása, lehetővé téve a hidraulikus rendszer összes alkatrészének teljes körű felügyeletét, beleértve a szivattyúkat, az arányos szelepeket, a nyomásérzékelőket, a hőmérséklet-távadókat és a szűrő állapotfigyelőit

Ez a nagy{0}}sebességű feldolgozás biztosítja, hogy a kezelők valós-időben láthassák a hidraulikus rendszer minden aspektusát, és azonnali riasztást kapjanak minden olyan paramétereltérésről, amely a közelgő meghibásodást jelezheti.

Robusztus hardver kialakítás a kovácsoló üzem folyamatos működéséhez

A Siemens HMI Comfort Panel a nap 24 órájában, a hét minden napján, a legkeményebb kovácsoló üzemi körülmények között is működik, hardverfunkciói pedig maximalizálják az üzemidőt és minimalizálják a karbantartást:

• Széles üzemi hőmérséklet-tartomány: -30 foktól +60 fokig, a teljesítmény 50 fokig nem csökken, így alkalmazkodik a kovácsoló létesítményekben szokásos szélsőséges hőmérsékleti ingadozásokhoz
• A LED háttérvilágítás élettartama több mint 50 000 óra, ami 5,7 év folyamatos, éjjel-nappali működésnek felel meg, 100%-ban szabályozható fényerővel a változó növényi megvilágítási körülményekhez való alkalmazkodás érdekében
• 100%-os adatmegőrzés áramkimaradások alatt, beépített flash memóriával, amely az összes folyamatadatot, riasztási naplót és receptparamétert tárolja tartalék akkumulátorok nélkül
• Kettős, cserélhető -SD-kártyahely (kártyánként akár 32 GB-ig) az automatikus adatmentéshez és a redundáns tároláshoz, kiküszöbölve a kritikus termelési adatok elvesztésének kockázatát

Zökkenőmentes integráció a kovácsolóprés automatizálási ökoszisztémával

A Siemens HMI Comfort Panel teljesen integrálva van a Siemens Totally Integrated Automation (TIA) portáljába a WinCC mérnöki szoftveren keresztül, jelentős hatékonyságnövekedést biztosítva a rendszerintegrátorok és az üzemi csapatok számára:

• A tervezési konfigurálási idő 35%-kal csökkent a harmadik féltől származó HMI-khez képest, az előre beépített hidraulikus rendszer megfigyelő
• Natív kompatibilitás a SIMATIC S7-1200, S7-1500 és S7-300/400 PLC-kkel, amelyek a legszélesebb körben használt vezérlők a nehéz kovácsolási alkalmazásokban
• Nyílt kommunikációs protokollok támogatása, beleértve az OPC UA-t, az MPI/PROFIBUS DP-t és a Modbus-t, lehetővé téve a zökkenőmentes integrációt a meglévő, harmadik féltől származó hidraulikus vezérlőrendszerekkel és gyári MES-platformokkal
• Előre beépített KPI irányítópultok az OEE (Overall Equipment Effectiveness) nyomon követéséhez, a gyártási ciklus figyeléséhez és a karbantartás ütemezéséhez, testreszabható widgetekkel az -specifikus mutatók összeállításához

Valódi-teljesítményteszt: Siemens Comfort Panel 3500 tonnás nehéz kovácsolású préselési hidraulikus rendszerben

A Siemens Comfort Panel teljesítményének ellenőrzése érdekében a nehézipari ütési és vibrációs környezetekben 1200 -órás (50 napos) folyamatos teljes terhelési tesztet végeztünk egy kereskedelmi nehézkovácsoló üzemben. A tesztet úgy tervezték, hogy megismételje a legszélsőségesebb működési feltételeket az autók alvázalkatrészeinek kovácsolásához, a részletes mérőszámok nyomon követése a próba során.

Tesztbeállítási és környezeti paraméterek

Tesztmérések és teljesítményeredmények

Összehasonlítottuk a Siemens HMI TP900 Comfort Panel teljesítményét egy szabványos ipari HMI-vel, amelyet korábban ugyanarra a présgépre telepítettek, a következő ellenőrzött eredményekkel:

A legfontosabb vizsgálati következtetések

A teszt megerősítette, hogy a Siemens HMI Comfort Panel páratlan megbízhatóságot és teljesítményt nyújt magas{0}}vibrációjú kovácsolási környezetben. Valós idejű hidraulikus nyomásfigyeléssel{2}}működő kovácsolóprés HMI-ként 100%-os üzemidőt tartott fenn az 1200 órás próbaidő alatt, nulla működési hiba nélkül, még a sokk csúcsterhelése esetén is. A magas mintavételezési gyakoriság és a gyors válaszidő lehetővé tette a kezelők számára, hogy a hidraulikus nyomás anomáliáit 63%-kal gyorsabban észleljék és feloldják, mint a korábbi szabványos HMI-nél, ezzel megelőzve 3 lehetséges hidraulikus rendszerhibát a tesztidőszak alatt.

Iparági esettanulmány: Az autóipari kovácsolóüzem csökkenti az állásidőt a Siemens HMI segítségével

Az elektromos járművek (EV) alvázszerkezeti elemeire szakosodott vezető európai autóipari kovácsgyártó kritikus megbízhatósági problémákkal szembesült hidraulikus présfigyelő rendszereivel. A létesítmény 6 x 4000 tonnás nehéz kovácsológépet üzemeltet, a hét minden napján, 24 órában, 600+ havi kovácsolási ciklussal présenként.

Ügyfél kihívásai

• A létesítmény meglévő, harmadik féltől származó HMI-jei gyakran meghibásodtak erős-rezgés mellett, ami átlagosan havi 12,5 óra nem tervezett leállást okozott a sajtóflottában.
• A hidraulikus rendszer hibáinak észlelése reaktív volt, a meghibásodások mindössze 48%-át jósolták előre nem tervezett leállások előtt
• A kritikus hidraulikus rendszer riasztásaira adott kezelői válaszidő átlagosan 28 perc volt a nem egyértelmű adatmegjelenítés és a késleltetett riasztás miatt
• A présflotta teljes berendezés-hatékonysága (OEE) 62%-on maradt, jóval az autóipari kovácsolási műveletek 75%-os iparági referenciaértéke alatt.
• A rendszerkonfiguráció és a receptúra ​​módosítása 4+ órányi tervezési időt igényelt nyomásonként, ami gyártási késéseket okozott a termékváltások során

Megoldás megvalósítása

A létesítmény az összes meglévő HMI-t Siemens HMI TP1200 Comfort Panelekre cserélte, integrálva a meglévő SIMATIC S7-1500 PLC-kkel és a hidraulikus rendszer érzékelőivel. A megoldás a következőket tartalmazta:

• Egyedi, valós idejű hidraulikus rendszer-figyelő műszerfalak dinamikus nyomástrend-grafikonokkal, szelepállapot-megjelenítéssel és többszintű riasztáskezeléssel
• Integrált prediktív karbantartási algoritmusok, amelyek elemzik a rezgés- és nyomásadatokat a hidraulikus alkatrészek kopásának korai jeleinek azonosítására
• OEE nyomon követés és termelési jelentés, automatikus adatszinkronizálással a létesítmény MES rendszeréhez
• Szerepkör-alapú felhasználói hozzáférés-vezérlés jelszóval-védett paraméterszerkesztéssel és teljes audit nyomvonal naplózással az ISO 9001-nek való megfelelés érdekében

Ellenőrzött üzleti eredmények

6 hónapos folyamatos működés után a létesítmény a következő mérhető javulást regisztrálta:

• A nem tervezett állásidő 87%-kal csökkent a havi 12,5 óráról havi 1,6 órára a 6 nyomógépes flottában
• A hidraulikus rendszer hibáinak előrejelzési pontossága 48%-ról 94%-ra javult, 72 órás előzetes figyelmeztetéssel a közelgő hibák 89%-ára
• A kritikus riasztásokra adott kezelői reakcióidő 72%-kal, 28 percről 7,8 percre csökkent
• Az általános berendezések hatékonysága (OEE) 18 százalékponttal, 62%-ról 80%-ra nőtt.
• A termékcserék és a rendszerkonfiguráció tervezési ideje 38%-kal csökkent, 4 óráról présenként 1,5 órára
• A hidraulikus rendszerrel kapcsolatos selejt{0}}aránya 41%-kal, 2,2%-ról 1,3%-ra csökkent a termelési mennyiségben

A Siemens Comfort Panel főbb jellemzői a kovácsolóprés hidraulikus felügyeletéhez

A Siemens HMI Comfort Panel minden funkciója a nehéz kovácsolóprés hidraulikus rendszerének felügyeletének egyedi követelményeihez van optimalizálva, igazolható teljesítményelőnyökkel a kovácsolási műveleteknél.

Intuitív, valós idejű{0}}hidraulikus felügyeleti irányítópult

A Siemens HMI Comfort Panel 40%-kal nagyobb megjelenítési területet biztosít, mint a hagyományos, azonos képernyőméretű HMI-k, nagyfelbontású{1}}kijelzőivel, amelyek még folyamatos vibráció mellett is tiszta adatokat biztosítanak. A legfontosabb specifikációk a következők:

• Képernyőméret 7" és 22" szélesvásznú TFT-kijelzők, 800 x 480 WVGA (7"/9") akár 1920 x 1080 Full HD (22") felbontással
• 16 millió színmélység és 170 fokos vízszintes/függőleges betekintési szög, amely biztosítja a teljes olvashatóságot még a nyomda működési területéről is
• Több{0}}zónás képernyőelrendezés, amely lehetővé teszi a valós-idejű nyomásgörbék, a szelepállapot, a szivattyú teljesítményadatai, az aktív riasztások és a termelési mutatók egyidejű megjelenítését
• Analóg rezisztív érintési technológia, amely megőrzi a 100%-os beviteli pontosságot még akkor is, ha a kezelők munkakesztyűt viselnek, ami kritikus funkció a kovácsoló üzemi környezetekben

Fejlett riasztási és prediktív karbantartási funkciók

A Siemens HMI Comfort Panel egy teljesen integrált riasztáskezelő rendszert tartalmaz, amely minimalizálja a nem tervezett állásidőt és egyszerűsíti a karbantartást:

• Több mint 10 000 riasztási bejegyzés támogatása ±1 ms-os időbélyeg pontossággal és teljes eseménykörnyezet-naplózással
• Többszintű riasztási prioritás (figyelmeztetés, kritikus, vészhelyzet), automatikus felugró{0}}riasztásokkal a kritikus hidraulikus rendszer hibáira
• Beépített-hibadiagnosztikai útmutatás, lépésenkénti--hibaelhárítási utasításokkal a hidraulikus rendszerrel kapcsolatos gyakori problémákhoz
• Integráció a Siemens SIPLUS CMS állapotfigyelő rendszerrel, amely előrejelző karbantartási riasztást tesz lehetővé akár 72 órával az összetevő meghibásodása előtt
• Automatikus riasztási értesítés eszkalációja, SMS/e-mail riasztási lehetőségekkel, ha Siemens Industrial Edge eszközökkel párosítják

Biztonságos felhasználói hozzáférés és ellenőrzési nyomvonal kezelése

Az ISO 9001 és az autóipari minőségi szabványok hatálya alá tartozó kovácsolási műveletekhez a Siemens HMI Comfort Panel robusztus hozzáférés-vezérlési és megfelelőségi funkciókat kínál:

• 3-szintű, jelszóval védett felhasználói hozzáférési szint (operátor, felügyelő, rendszergazda), testreszabható engedélyekkel a paraméterszerkesztéshez, receptkezeléshez és rendszerkonfigurációhoz
• Akár 1000 egyedi felhasználói fiók támogatása egyéni bejelentkezési adatokkal és tevékenységkövetéssel
• Az összes felhasználói művelet, paramétermódosítás és riasztási nyugtázás teljes ellenőrzési nyomvonal naplózása, legalább 12 hónapos helyi tárolási időszakkal
• Megfelelés az IEC 62443 ipari kiberbiztonsági szabványoknak, biztonságos hálózati kommunikációval és opcionális felhasználói hitelesítéssel RFID jelvényolvasókon keresztül

Rugalmas adatnaplózás és jelentéskészítés

A Siemens HMI Comfort Panel átfogó adatkezelési funkciókkal leegyszerűsíti a gyártás nyomon követését, a minőségbiztosítást és a karbantartás tervezését:

• Helyi adatnaplózás belső flash memóriára vagy cserélhető SD-kártyákra, akár 32 GB tárhely támogatásával a hosszú távú adatmegőrzésért{1}}
• Testreszabható automatikus jelentéskészítés, napi/heti hidraulikus rendszer teljesítményjelentésekkel, amelyek Excel vagy PDF formátumban exportálhatók
• Zökkenőmentes adatszinkronizálás gyári MES-, ERP- és IoT-platformokkal OPC UA-n keresztül, amely lehetővé teszi a vállalati{0}}széles termelési láthatóságot
• Történelmi trendelemzés, akár 2 éves hidraulikus nyomás-, hőmérséklet- és rezgésadatokkal, amelyek másodpercek alatt visszakereshetők a minőségi nyomon követhetőség és a folyamatoptimalizálás érdekében.

GYIK: Siemens HMI nehézkovácsoló préselési hidraulikus rendszerekhez

1. kérdés: Mi teszi alkalmassá a Siemens HMI-t a nagy-rezgésű, erős kovácsoló préskörnyezetekhez?

1. válasz: A Siemens HMI Comfort Panel sorozat teljes mértékben megfelel az IEC 60068-2-6 vibrációs szabványnak, 10-500 Hz-es folyamatos gyorsulás 1 g-os tűrése és 25 g-os lökéscsúcs terhelés mellett. 2,5 mm-es présöntött alumínium előlappal rendelkezik IP65 behatolásvédelemmel, megerősített házzal és ipari minőségű alkatrészekkel, amelyeket kifejezetten úgy terveztek, hogy ellenálljanak a kovácsolási préselési műveletek szélsőséges rezgéseinek és ütéseinek.

2. kérdés: Integrálható a Siemens Comfort Panel a meglévő hidraulikus présvezérlő rendszerünkkel?

A2: Igen. A Siemens HMI Comfort Panel natívan támogatja az összes főbb ipari kommunikációs protokollt, beleértve a PROFINET-et, a PROFIBUS DP-t, az OPC UA-t és a Modbus-t. Teljesen kompatibilis a SIMATIC PLC-kkel (a kovácsolóprések legszélesebb körben használt vezérlőivel), és zökkenőmentesen integrálható harmadik féltől származó PLC-kkel, hidraulikus vezérlőkkel és érzékelőkkel. A tervezést a TIA portál leegyszerűsíti, és a hidraulikus rendszer felügyeletéhez{5}}előre beépített könyvtárak 35%-kal csökkentik az integrációs időt.

3. kérdés: Mekkora a Siemens HMI maximális hidraulikus nyomásmintavételi gyakorisága?

3. válasz: A Siemens HMI Comfort Panel maximálisan 12 minta/másodperc hidraulikus nyomásmintavételi sebességet támogat, és a rendszer válaszideje nyomás anomáliákra mindössze 142 ms. Ez háromszor gyorsabb, mint a szabványos ipari HMI-k, és lehetővé teszi a precíz, valós idejű -figyelést a nehéz kovácsolási préselési műveleteknél a leggyorsabb hidraulikus nyomásingadozások esetén is.

4. kérdés: Mennyi a Siemens Comfort Panel várható élettartama egy kovácsoló üzemben?

4. válasz: A Siemens HMI Comfort Panel ellenőrzött MTBF (átlagos meghibásodási idő) több mint 1 000 000 óra ipari környezetben, a LED háttérvilágítás élettartama pedig több mint 50 000 óra (több mint 5,7 év folyamatos, 24 órás működés). A Siemens szabványos 5 év garanciát kínál minden Comfort Panel készülékére, globális műszaki támogatással és a kovácsolási műveletekhez világszerte elérhető pótalkatrészekkel.

5. kérdés: Támogathatja a Siemens HMI a kovácsolóprés hidraulikus rendszereinek előrejelző karbantartását?

A5: Igen. A Siemens HMI Comfort Panel zökkenőmentesen integrálható a Siemens SIPLUS CMS állapotfigyelő rendszerekkel és a prediktív karbantartási algoritmusokkal. Folyamatosan elemzi a hidraulikus nyomás-, rezgés- és hőmérsékletadatokat, hogy azonosítsa az alkatrészek kopásának korai jeleit, például a tömítés leromlását, a szeleporsó kopását és a szivattyú hatékonyságának csökkenését. A rendszer akár 72 órán keresztül előre figyelmezteti a közelgő hibákat, és a valós világban működő kovácsolási alkalmazásoknál 94%-os ellenőrzött hiba-előrejelzési pontosság.

Következtetés

A nehéz kovácsolóprés hidraulikus rendszerei olyan megfigyelő hardvert igényelnek, amely kompromisszumok nélküli megbízhatóságot,{0}}valós idejű adatláthatóságot és masszív teljesítményt nyújt a legszélsőségesebb ipari környezetben. A Siemens HMI Comfort Panel sorozat célja, hogy megfeleljen ezeknek az igényeknek, az ipari-tanúsítvánnyal rendelkező rezgésállósággal, nagy-sebességű adatfeldolgozással és a zökkenőmentes automatizálási integrációval, amely az üzemidő, a minőség és a működési hatékonyság mérhető javulását eredményezi.

Akár egy meglévő kovácsolóprésfigyelő rendszert frissít, akár egy új, nehéz kovácsolósorhoz kíván berendezést megadni, a Siemens Comfort Panel bevált, iparágvezető{0}}Siemens HMI hidraulikus rendszer-felügyeleti megoldást kínál, amely megbirkózik a nagy{1}}vibrációs kovácsolási műveletek egyedi kihívásaival. Ellenőrzött teljesítményadatokkal, valós-esettanulmányi eredményekkel és a globális ipari szabványoknak való teljes megfeleléssel ez az optimális választás a nehéz kovácsolóprés hidraulikus rendszerének felügyeletéhez.