http://www.dmst.aueb.gr/dds/pubs/conf/1995-TEE-Control-OIS/html/teeconf1.html
This is an HTML rendering of a working paper draft that led to a publication. The publication should always be cited in preference to this draft using the following reference:

The document's metadata is available in BibTeX format.

This material is presented to ensure timely dissemination of scholarly and technical work. Copyright and all rights therein are retained by authors or by other copyright holders. All persons copying this information are expected to adhere to the terms and constraints invoked by each author's copyright. In most cases, these works may not be reposted without the explicit permission of the copyright holder.

Diomidis Spinellis Publications

Ολοκληρωμένη αυτοματοποίηση θερμής έλασης αλουμινίου

Διομήδης Σπινέλλης
Δρ. Μηχανικός Λογισμικού
SENA A.E.
Κύπρου 27, 152 37 Φιλοθέη

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Στις επόμενες ενότητες περιγράφουμε τις λειτουργίες και τις τεχνικές υλοποίησης του συστήματος ελέγχου θερμής έλασης το οποίο αναπτύξαμε για λογαριασμό της Ελληνικής Βιομηχανίας Αλουμινίου (ΕΛΒΑΛ Α.Ε.) Το σύστημα αποτελεί βελτιωμένη υλοποίηση υπάρχοντος συστήματος το οποίο είχε αναπτυχθεί εκτός Ελλάδος. Ο ρόλος του προγράμματος είναι η διαμεσολάβηση μεταξύ του χειριστή του ελάστρου και του προγραμματιζόμενου ελεγκτή (PLC) [1, σ. 662] που καθορίζει την πορεία της έλασης (Operator Interface System - OIS). Κατά τη λειτουργία του λαμβάνει πληροφορίες από τους φούρνους και το έλαστρο σχετικά με την πορεία της προθέρμανσης και της έλασης του υλικού, επιτρέπει στο χειριστή να επιλέξει το κατάλληλο σενάριο έλασης και καταβιβάζει στο PLC του ελάστρου τις αντίστοιχες παραμέτρους. Το σύστημα είναι πλήρως παραμετρικό ως προς τη διάταξη και το περιεχόμενο των οθονών, το χειρισμό του και τα σενάρια έλασης. Για τη διασφάλιση της λειτουργίας του σε συνεχή βάση χρησιμοποιήθηκαν τεχνικές υλοποίησης με βάση το βρετανικό στρατιωτικό πρότυπο DEF STAN 00-55 ενώ για τον αρχικό έλεγχο του συστήματος αναπτύξαμε προσομοιωτή PLC.

2. ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ

2.1 Το περιβάλλον

Η διαδικασία της έλασης περιλαμβάνει την προθέρμανση πλακών αλουμινίου (βάρους μέχρι και 25 τόνων) σε φούρνους και στη συνέχεια τη μεταφορά τους στο έλαστρο όπου με μια σειρά από διαδοχικά περάσματα (πάσα) μετατρέπονται από πλάκες πάχους μέχρι και 600mm σε φύλλα ή ρολά πάχους μέχρι 2.8mm. Κάθε πάσο κάνει την πλάκα και πιο λεπτή σύμφωνα με παραμέτρους που έχουν σχέση με το αρχικό κράμα και το τελικό προϊόν. Τέτοιες παράμετροι είναι η ταχύτητα της πλάκας πάνω στο ραουλόδρομο, η τάνυση, το πομπέ, τα σαπουνέλαια, η λειτουργία του τυλικτικού (για προϊόντα που καταλήγουν σε ρολά), το ξάκρισμα και το ψαλίδισμα. Το σύνολο των παραμέτρων αυτών για όλα τα πάσα αποτελεί το πρόγραμμα έλασης. Κατά την παραγωγή ο χειριστής επιλέγει ένα πρόγραμμα έλασης σύμφωνα με τα στοιχεία της πλάκας που θα επεξεργαστεί και το τελικό προϊόν, καταβιβάζει τις παραμέτρους της έλασης στο PLC και στη συνέχεια παρακολουθεί τη διαδικασία ελέγχοντας τη λειτουργία του ελάστρου. Το πρόγραμμα λειτουργεί σε υπολογιστή IBM PS/2 επικοινωνώντας με το έλαστρο μέσω του PLC και με τους φούρνους προθέρμανσης μέσω τοπικού δικτύου.

2.2 Το πρόγραμμα ελέγχου

Το νέο πρόγραμμα ελέγχου (SENA OIS) αποτελεί επανυλοποίηση και επέκταση του υπάρχοντος OIS με τις παρακάτω βελτιώσεις:

2.3 Οθόνες και λειτουργίες

Το πρόγραμμα περιλαμβάνει 5 οθόνες ελέγχου από τις οποίες εκτελούνται 12 βασικές λειτουργίες.

Οθόνη ελάσεως Η οθόνη αυτή εμφανίζει τα στοιχεία της πλάκας προς έλαση και του τελικού προϊόντος καθώς και τις παραμέτρους για κάθε πάσο σε μορφή φύλλου εργασίας. Κατά την έλαση ένας δεύτερος δρομέας δείχνει το πάσο το οποίο εκτελείται.

Οθόνη φούρνων Η επιλογή αυτή παρουσιάζει στον χειριστή τα περιεχόμενα των φούρνων, δηλαδή τις πλάκες που προθερμαίνονται - ομογενοποιούνται. Οι οθόνη αυτή είναι απαραίτητη για να προετοιμαστεί ο χειριστής για την επόμενη πλάκα που θα επεξεργαστεί.

Οθόνη επόμενης πλάκας Η οθόνη αυτή θα είναι πανομοιότυπη με την οθόνη ελάσεως, αλλά θα δείχνει στο χειριστή τα στοιχεία και το πρόγραμμα της επόμενης προς έλαση πλάκας. Τα στοιχεία αυτά προέρχονται από το συνδυασμό της πλάκας που θα παραληφθεί από τους φούρνους και περιορισμών όπως το κράμα και οι διαστάσεις της. Από την οθόνη αυτή ο χειριστής μπορεί να επιλέξει και πρόγραμμα πάσων είτε με βάση τα στοιχεία (PDI) της πλάκας ή με επιλογή ανάμεσα σε προγράμματα για τα ίδια PDI. Ακόμα είναι δυνατή ή αλλαγή ενός προγράμματος πάσων και η αποθήκευσή του για μελλοντική χρήση.

Βοηθητικές οθόνες Το πρόγραμμα υποστηρίζει και μια σειρά από βοηθητικές οθόνες που χρησιμοποιούνται κατά τη συντήρηση (αλλαγή ραούλων) και τη ρύθμιση (δεδομένα AGC) του ελάστρου καθώς και οθόνη που περιγράφει συνοπτικά τα πλήκτρα λειτουργίας.

2.4 Επικοινωνία με το υποσύστημα φούρνων

Το σύστημα επικοινωνεί με τον υπολογιστή που ελέγχει την προθέρμανση των πλακών μέσω τοπικού δικτύου. Με τον τρόπο αυτό το πρόγραμμα μπορεί κάθε στιγμή να παρουσιάσει το χειριστή τις επόμενες πλάκες που μπορεί να παραλάβει. Η μπορεί να γίνει είτε με τη λογική FIFO (first-in first-out) ή LIFO (last-in first-out) ανάλογα με τις δυνατότητες που παρουσιάζει ο αντίστοιχος φούρνος. Σε περίπτωση μη λειτουργίας του τοπικού δικτύου έχει ληφθεί πρόνοια έτσι ώστε το σύστημα να μεταπίπτει σε αυτόνομη λειτουργία με βάση τα τελευταία στοιχεία των φούρνων για όσο διάστημα αυτό χρειαστεί.

2.5 Επικοινωνία με το έλαστρο

H επικοινωνία του συστήματος με το PLC του ελάστρου είναι αμφίδρομη μέσω δύο ομοίων αρχείων ακεραίων αριθμών τα οποία διατηρούνται σε αντιστοιχία από το PLC. Το ένα αρχείο στέλνεται από το SENA OIS στο PLC ενώ στην οθόνη εμφανίζονται πάντα τα στοιχεία από το δεύτερο για να εξασφαλίζεται έτσι ο έλεγχος της επικοινωνίας μεταξύ του SENA OIS και του PLC [5, σ. 8-24].

2.6 Παραμετροποίηση

Για την ευκολία προσαρμογής του προγράμματος σε βελτιώσεις της παραγωγικής διαδικασίας το SENA OIS παραμετροποιείται ως προς την παρουσίαση των δεδομένων στις οθόνες, τις θέσεις των αρχείων και μερικά άλλα χαρακτηριστικά μέσω του αρχείου αρχικοποίησης. Το αρχείο αυτό περιέχει τις εντολές παραμετροποίησης ως περιγραφές των οθονών και των πεδίων τους. Άλλες παραμετροποιήσεις πραγματοποιούνται με την ανάθεση των επιθυμητών τιμών σε συγκεκριμένες μεταβλητές.


# Screen definition file

FIELD_COL = mkcolor(C_RED, C_LIGHT_GRAY)
# Main screen 
#       name            row     col     width   height
screen  scr_main        0       0       80      25      {
   back    "main.scr"
   paint   2 2 10 4 FIELD_COL 80
#  type    R  C wd type   format    var     color   hicolor accept
   output  1  2  5 INT    "%-4d"    num     FG_NUM  EDIT_HI
   input   2 13  7 STRING "%-6s"    rllt    NORM    EDIT_HI NULL
   output  5 13  6 FLOAT  "% 6.01f" last    OUT_COL EDIT_HI
   output  1  8 70 STRING "%-69s"   comment FG_PROG_SEL EDIT_HI
#        var       row col wid hght norm high rhigh rown fixcol skip
   grid  grid_pass 7   1   78  16   NORM HI   HI    42   3      FALSE {
#          title   width type  format    var   color  hicolor r/o   accept
    ginput "NUMBER"  5   INT   "%3d)"    p_n   GFNORM GRD_ED1 TRUE  [1 99]
    ginput "  VALUE" 8   FLOAT "% 7.02f" p_val GFNORM GRD_ED1 FALSE ver_val
    gtoggle"USE"     5   "-"   "X"       p_use NORM   GRD_ED2 FALSE ver_pdu
   }
}

Παράδειγμα καθορισμού οθόνης.

Το αρχείο παραμετροποίησης είναι κατά βάση ελεύθερης δομής. Οι χαρακτήρες tab, κενό και form feed δε λαμβάνονται υπ' όψη κατά την ανάγνωση. Επιπλέον όλες οι εντολές μπορούν να εκτείνονται σε περισσότερες της μιας γραμμές χωρίς κανένα περιορισμό. Ο χαρακτήρας # χρησιμοποιείται για να δηλώσει σχόλια.

Τα βασικά στοιχεία που σχηματίζουν το αρχείο παραμετροποίησης είναι τα εξής: