CZ2004157A3 - Způsob regulování výrobního procesu a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Description

Způsob regulování výrobního procesu a zařízení k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu regulování výrobního procesu a zařízení, k provádění tohoto způsobu. Uvedený způsob se zejména týká způsobu regulování výrobního procesu ve sklářském průmyslu, při výrobě skleněných výrobků, například při lisování a vyfukování skleněných obalů z roztavené skloviny, zejména pro řízený pohyb při lisování skloviny razníkem.

Dosavadní stav techniky

V sériové nebo hromadné výrobě nastává potřeba operativního a automatického regulování výrobního procesu. Pokud jde o regulování výrobního procesu ve sklářském průmyslu, provádí se v současné době regulování výrobního procesu, zejména při lisování skloviny, pomocí stávajících proporcionálních ventilů, které jsou běžně komerčně dostupné. Pro požadovaný průběh lisování se uvedený proporcionální ventil nebo proporcionální ventily předem nastaví na jednoúčelové použití pro každý jednotlivý výrobek podle jednoduchého grafu v závislosti lisovacího tlaku na čase. Graficky znázorněný průběh lisovacího času v závislosti na čase je obdélníkový, to znamená, že spodní strana obdélníka je v hodnotě tlaku O, to znamená, že leží přímo v časové ose, a horní strana obdélníka je pak v nastavené úrovni lisovacího • · • · · · · · · · · · β ··· · · · · · · · ···· • · · · ♦ · · · ···· ·· ·· ··· ·· 9

- 2 tlaku. Tato úroveň odpovídá nastavení napětí na potenciometrech v bočnici stroje. Šířka obdélníka je závislá na nadřazeném systému, obvykle NC systému, který určuje délku pracovního cyklu, v tomto případě délku lisovacího cyklu.

Uvedený proporcionální ventil umožňuje pouze ovlivňovat velikost tlaku podle vstupního signálu 0-10 V, nastavovaného pomocí potenciometru v bočnici stroje.

Příklad: jestliže se nastavilo napětí na 3 V, tak tomu odpovídal tlak 200 kPa a tento tlak byl udržován po celou dobu lisovacího cyklu a po ukončení cyklu poklesl na nulu.

Hlavní nevýhody tohoto dosavadního způsobu a dosavadního zařízení, tvořeného uvedenými proporcionálními ventily, jsou následuj ící:

chybí zpětná vazba nepřesnost a špatná opakovatelnost nutnost kalibrace vznik vad ve skle

Stále chybí možnost operativního a automatického regulování výrobního procesu, a to i v průběhu tohoto výrobního procesu.

Podstata vynálezu

S cílem odstranění uvedených nevýhod a současně při využití dosavadního způsobu řízení, s využitím dostupné NC techniky, byl vyvinut nový způsob regulování průběhu výrobního procesu, zejména způsob regulování výrobního procesu ve sklářském průmyslu, při výrobě skleněných výrobků, například při lisování a vyfukování obalových skleněných výrobků z roztavené skloviny, zejména pro řízený pohyb při lisování skloviny razníkem, pomocí proporcionálního ventilu, jímž se řídí průběh lisovacího tlaku v závislosti na čase, podle řídící křivky z PC, podle vynálezu, jehož podstatou je, že se pomocí programu v počítači PC vytváří řídící křivka, která je křivkou ideální, vyjadřující ideální průběh tlaku v závislosti na čase, podle požadavku obsluhy stroje, dále se řídící křivka přenáší pomocí sériové komunikace do upravené nástavby proporcionálního ventilu, kde se uloží, resp. zapíše, dále se pomocí nástavby proporcionálního ventilu reguluje výstupní tlak pro vytvoření skutečné křivky, vyjadřující skutečný průběh tlaku, v závislosti na čase, t j . průběh tlaku, vystupujícího z proporcionálního ventilu, dále se pomocí nástavby porovnává průběh skutečné křivky s průběhem řídící křivky podle požadavku obsluhy, a odpovídá-li průběh skutečné křivky řídící křivce podle požadavků obsluhy, je správně nastaven průběh výrobního procesu, a pokud neodpovídá průběh skutečné křivky řídící křivce podle požadavků obsluhy, opakuje se vytváření řídící křivky v počítači PC.

Podle výhodného provedení tohoto způsobu se řídící křivka vytváří pomocí nástrojů v řídícím programu počítače PC tak, že se tato řídící křivka rozdělí na předem stanovený počet bodů, mezi kterými je konstantní přírůstek, a obsluha určí, který z těchto bodů bude řídícím bodem, ve kterém dochází ke změně směrnice křivky, tj . tangenty úhlu řídící křivky vůči vodorovné ose, a tím docílí požadovaného tvaru řídící křivky.

Nedostatky dosavadního zařízení, tvořeného uvedenými proporcionálními ventily, jsou odstraněny zařízením k provádění tohoto způsobu, jehož podstatou je, že sestává ze dvou částí, a to ze spodní, základní části, tvořené stávajícím proporcionálním ventilem, a z horní, řídící části, ve formě nástavby na základní části, přičemž řídící část obsahuje víko, sloužící současně jako kryt základních řídících • · · ·

- 4 prvků, přičemž do neznázorněného středového otvoru ve víku je vsazen průmyslový konektor, jímž osově prochází kabel, spojující řídící ventil s PC a ostatními periferiemi.

Ve výhodném příkladu provedení řídícího ventilu je pod víkem uspořádána rozvodná deska, na níž jsou umístěny základní řídící prvky, a to elektronika pro vlastní řízení, tvořená alespoň jedním plošným spojem, tlakové čidlo pro zpětnou vazbu a pilotní ventily pro vlastní regulaci.

V . dalším výhodném příkladu provedení řídícího ventilu jsou pilotní ventily rozebíratelně připojeny k rozvodné desce, rovněž elektronika pro vlastní řízení, tvořená alespoň jedním plošným spojem, je rozebíratelně připojena k rozvodné desce, přičemž rozvodná deska je rozebíratelně připevněna k víku pomocí připojovacích šroubů a spodní čelo víka je opatřeno těsněním.

V ještě dalším výhodném příkladu provedení řídícího ventilu je řídící část spojena se základní částí pomocí spojovacích šroubů, přičemž v sestaveném stavu řídícího ventilu dosedá víko svým těsněním na horní čelo rozvodné desky, která svým spodním čelem dosedne na horní čelo základní částí.

Uvedená úprava řídícího ventilu byla provedena tak, že na stávající proporcionální ventil je připojena nová řídící část ve formě nástavby s tím, že se odstranila vrchní část ventilu a na základní část se našroubovala nová řídící část, ve které je integrováno několik řídících prvků:

elektronika pro vlastní řízení tlakové čidlo pro zpětnou vazbu pilotní ventily pro vlastní regulaci

S tímto upraveným řídícím ventilem je také dodáván software pro řízení takto upraveného ventilu pomocí sériové « 4 · • 444

- 5 • 4 4 4

44444 komunikace z velinu celé lisovací linky.

Vlastní řízení probíhá tak, že na PC ve velinu si uživatel nastaví pomocí software takový průběh lisování který se mu zdá z hlediska technologie nej lepší a tento průběh předá po sériové lince do nové řídící části, která pak řídí ventil takovým způsobem aby skutečný průběh tlaku se co nejvíce podobal (v závislosti na kinematice a dynamice celého systému) navrženému průběhu.

Přínos:

zpřesnění průběhu lisování odpadá nutnost kalibrace přístup ke všem ventilům přes sériovou komunikaci zpětná vazba

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude lépe osvětlen pomocí výkresu, kde na obr. 1 je pomocí blokového schéma znázorněn soubor pro regulování strojního zařízení, na obr. 2 je pomocí vývojového diagramu znázorněn způsob a průběh regulování výrobního procesu, na obr. 3, 4 a 5 je pomocí diagramu tlak - čas znázorněna řídící křivka, obsahující tři řídící body, s možností nastavení jednoduchých průběhů tlaku v závislosti na čase, na obr. 6 je znázorněn příklad nastavení řídící křivky, s možností nastavení složitějších průběhů tlaku v závislosti na čase, na obr. 7 je znázorněn průběh skutečné křivky, na obr. 8 je v axonometrickém pohledu znázorněn řídící ventil v sestaveném stavu, kde spodní, základní část je tvořena stávajícím proporcionálním ventilem a horní, řídící část je ve formě nástavby a na obr. 9 je rovněž v axonometrickém pohledu

- 6 schematicky znázorněn řídící ventil v rozloženém stavu, s podrobným znázorněním horní a dolní části a jednotlivých konstrukčních prvků.

φ «φφφ φ φ φφφφ φ φ

Příklady provedení vynálezu

Pro lepší vysvětlení způsobu a průběhu řízení výrobního procesu bude třeba vymezit některé základní pojmy.

Řídící křivka ŘK, která je graficky znázorněna na obr. 3, 4, 5 a 6, je křivkou ideální a vyjadřuje ideální průběh tlaku v závislosti na čase tak, jak jej vyžaduje obsluha stroje. Samotný proporcionální ventil se při vlastní regulaci bude snažit dosáhnout této ideální křivky tak, aby skutečná křivka SK se co nejvíce blížila řídící křivce. K tomu je třeba dodat, že řídící křivka je na obr. 3, 4, 5 a 6 znázorněna pomocí diagramu tlak - čas, kde tlak vyjádřený v kPa je znázorněn na svislé ose y a čas vyjádřený v ms je znázorněn na vodorovné ose x.

Skutečná křivka SK, která je graficky znázorněna na obr. 7 ve srovnání s řídící křivkou RK, vyjadřuje skutečný průběh tlaku, v závislosti na čase, tj . průběh tlaku, vystupujícího z proporcionálního ventilu. Průběh řídící křivky ŘK je zde znázorněn shodně jako na obr. 5, tj. jako přímka, která se v jednom místě mírně lomí a je opatřena větším množstvím řídících bodů, vyznačených malými kolečky. Skutečná křivka SK je tvořena plnou čarou, která v začátku diagramu při vzrůstání tlaku stoupá k řídící křivce, dále tuto křivku v podstatě sleduje a v závěru diagramu při poklesu tlaku opět klesá.

Řídící bod ŘB, který je graficky znázorněn na obr. 3, 4, 5 a

6, je volitelný bod na řídící křivce, ve kterém může dojít ke

- 7 • · · ·

změně směrnice křivky, tj . tangenty úhlu řídící křivky vůči vodorovné ose. Tedy pokud v řídícím bodě dochází ke zlomu řídící křivky, jak je dále znázorněno na obr. 4 až 6, znamená to, že se mění úhel řídící křivky vůči vodorovné ose, a dochází tedy ke změně směrnice.

Na obr. 1 je pomocí blokového schéma znázorněn schematicky soubor pro automatické řízení strojního zařízení, přičemž strojním zařízením je míněno v podstatě obecné strojní zařízení, u něhož je řízen pracovní, například lisovací tlak v závislosti na čase. Jak vyplývá z obr. 1, uvedený soubor sestává z proporcionálního ventilu, opatřeného nástavbou, přičemž proporcionální ventil je mechanicky spojen se strojem, představujícím strojní zařízení. Symbolem p-vstup je označen tlakový vstup a symbolem p-výstup je značen tlakový výstup ventilu. Nástavba je pomocí sériové komunikace, která je zde označena jako linka RS 485, spojena obousměrně s počítačem PC, uspořádaném ve velínu stroje, dále je spojena s přenosnou ovládací konzolou, a dále je spojena s nadřazeným systémem pro řízení stroje. Na počítači PC je nainstalován řídící program pro nastavování řídící křivky a pro zpětnou vizualizaci skutečné křivky.

Uspořádání řídícího ventilu pro řízený pohyb při lisování je nejlépe patrno z obr. 9, kde je v axonometrickém pohledu schematicky znázorněn řídící ventil v rozloženém stavu, s podrobným znázorněním horní a dolní části a z jednotlivých konstrukčních prvků. Řídící ventil sestává ze dvou částí, a to ze spodní, základní části I, tvořené stávajícím proporcionálním ventilem, a z horní, řídící části II, ve formě nástavby na základní části I.

Dále bude podrobněji popsána horní, řídící část II tvořící nástavbu na základní části I. Řídící část II obsahuje víko 1, sloužící současně jako kryt základních řídících prvků, jak bude dále podrobně popsáno. Do neznázorněného středového otvoru ve víku 1 je vsazen průmyslový konektor 2, jímž osově prochází kabel 3, spojující řídící ventil s PC a ostatními periferiemi. Pod víkem 1 je uspořádána rozvodná deska 4, na níž jsou umístěny základní řídící prvky, a to elektronika 5 pro vlastní řízení, tvořený alespoň jedním plošným spojem, tlakové čidlo 6 pro zpětnou vazbu a. pilotní ventily 7 pro vlastní regulaci. Pilotní ventily 7 jsou rozebíratelně připojeny k rozvodné desce 4, přednostně pomocí přišroubování. Rovněž elektronika 5 pro vlastní řízení, tvořený alespoň jedním plošným spojem je rozebíratelně připojena k rozvodné desce 4, přednostně pomocí přišroubování připevňovacími šrouby 11. Rozvodná deska 4 je připevněna k víku 1 pomocí připojovacích šroubů 8. Spodní čelo víka 1 je opatřeno těsněním 9. Řídící část II je spojena se základní částí I pomocí spojovacích šroubů 10, přičemž při spojení dosedne víko 1 svým těsněním 9 na horní čelo rozvodné desky 4, která svým spodním čelem dosedne na horní čelo základní částí I.

Řídící ventil v sestaveném provedení je znázorněn na obr. 8, kde spodní, základní část I je tvořena stávajícím proporcionálním ventilem a horní, řídící část II je ve formě nástavby na základní části I.

Na obr. 2 je pomocí vývojového diagramu znázorněn způsob a průběh řízení výrobního procesu.

Pomocí programu v počítači PC se nastaví požadovaná řídící křivka, která se pomocí sériové komunikace, znázorněné linkou RS485, přenese do nástavby, kde se uloží, resp. zapíše. Nástavba v sobě integruje řídící elektroniku, zpětnou vazbu £ vlastní regulační zařízení.

φ · '· φ φ φ φ « · φ · « (««· · · ·· φφφ φφφφ φφφ φφ φ

Řídící křivka se tedy vytvoří pomocí nástrojů v řídícím programu počítače PC, a to tak, že se tato řídící křivka rozdělí na předem stanovený počet bodů, mezi kterými je konstantní přírůstek, a uživatel se rozhodne, který z těchto bodů bude řídícím bodem.

Během zkušebního procesu se osvědčilo rozdělení řídící křivky na 101 bodů, které jsou od sebe vzdáleny o přírůstek, který definuje uživatel. Přírůstek může být například 15 ms a je označován jako přírůstek v ose x. Dále se osvědčilo, že řídících bodů může být určeno maximálně 50, a to podle složitosti řídící křivky. Čím je řídící křivka složitější, tím více řídících bodů se využívá a naopak. Řídící bod se pak může posouvat na vyšší nebo nižší tlak, a tím určovat podobu řídící křivky. Posunem řídícího bodu na jiné místo se ovlivní tvar řídící křivky k nejbližšímu levému a nejbližšímu pravému řídícímu bodu tak, že průběh mezi jednotlivými řídícími body je lineární.

Pomocí uvedené nástavby se reguluje výstupní tlak, vystupující z proporcionálního ventilu. Pokud průběh skutečné křivky odpovídá požadavku na lisovaný výrobek, je řídící křivka správně nastavena. Pokud průběh skutečné křivky neodpovídá požadavku na lisovaný výrobek, je třeba se vrátit k nastavení jiné řídící křivky, která by měla lepší vlastnosti pro lisovaný výrobek.

Na obr. 3, 4 a 5 je pomocí diagramu tlak - čas znázorněna vlastní řídící křivka, vyjadřující ideální průběh tlaku, s možností nastavení jednoduchých průběhů tlaku v závislosti na čase. Řídící křivka obsahuje tři řídící body, v závislosti na čase, přičemž na obr. 3 jsou všechny tři řídící body v jedné rovině, tj. představují stejný tlak, na obr. 4 je znázorněno ovlivňování celé řídící křivky vertikálním

· • · * • · 0 • 0 0 0

0 00000 posouváním prostředního bodu a na obr. 5 je znázorněno ovlivňování pravé poloviny řídící křivky vertikálním posouváním pravého bodu.

Na obr. 6 je znázorněn příklad nastavení řídící křivky, s možností nastavení složitějších průběhů tlaku v závislosti na čase. Využití tohoto způsobu nastavování se nabízí všude tam kde je potřeba rychle měnit řídící křivku (např.při změně sortimentu výroby), nebo je požadována složitější řídící křivka. .Jednoduchého obdélníkového průběhu lze dosáhnout bez jakéhokoliv řízení, ale pokud je potřeba nějaká šikmá část je uvedené provedení ideální. Je jasné, že jednoduché průběhy je možno také regulovat. Proto možností kde se dá použít tohoto řízení je nepřeberné množství a určitě se nespecializuje jen na sklářský průmysl.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob regulování průběhu výrobního procesu, zejména způsob regulování výrobního procesu ve sklářském průmyslu, při výrobě skleněných výrobků, například při lisování a vyfukování obalových skleněných výrobků z roztavené skloviny, zejména pro řízený pohyb při lisování skloviny razníkem, pomocí proporcionálního ventilu, jímž se řídí průběh lisovacího tlaku v závislosti na čase, podle řídící křivky z PC, vyznačující se tím, že se pomocí programu v počítači PC vytváří řídící křivka, která je křivkou ideální, vyjadřující ideální průběh tlaku v závislosti na čase, podle požadavku obsluhy stroje, dále se řídící křivka přenáší pomocí sériové komunikace do upravené nástavby proporcionálního ventilu, kde se uloží, resp. zapíše, dále se pomocí nástavby proporcionálního ventilu reguluje výstupní tlak pro vytvoření skutečné křivky, vyjadřující skutečný průběh tlaku, v závislosti na čase, tj . průběh tlaku, vystupujícího z proporcionálního ventilu, dále se pomocí nástavby porovnává průběh skutečné křivky s průběhem řídící křivky podle požadavku obsluhy, a odpovídá-li průběh skutečné křivky řídící křivce, je správně nastaven průběh výrobního procesu, a pokud neodpovídá průběh skutečné křivky řídící křivce, opakuje se vytváření řídící křivky v počítači PC.
2. 2. Způsob regulování podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m, že řídící křivka se vytváří pomocí nástrojů v řídícím programu počítače PC tak, že se tato řídící křivka rozdělí na předem stanovený počet bodů, mezi kterými je konstantní přírůstek, a obsluha určí, který z těchto bodů bude řídícím bodem, ve kterém dochází ke změně směrnice křivky, tj . tangenty úhlu řídící křivky vůči vodorovné ose.

   0 9 • 9

   9999

   - 12
3. 3. Zařízení k provádění způsobů podle nároku 1, vyznačující se tím, že sestává ze dvou částí, a to ze spodní, základní části (I), tvořené stávajícím proporcionálním ventilem, a z horní, řídící části (II), ve formě nástavby na základní části (I), přičemž řídící část (II) obsahuje víko (1), základních řídících prvků, středového otvoru ve víku (1) (2), jímž osově prochází kabel s PC a ostatními periferiemi.

   sloužící současně jako kryt přičemž do neznázorněného je vsazen průmyslový konektor (3), spojující řídící ventil
4. 4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že pod víkem (1) je uspořádána rozvodná deska (4), na níž jsou umístěny základní řídící prvky, a to elektronika (5) pro vlastní řízení, tvořená alespoň jedním plošným spojem, tlakové čidlo (6) pro zpětnou vazbu a pilotní ventily (7) pro vlastní regulaci.
5. 5. Zařízení podle nároku 3a 4, vyznačující se tím, že pilotní ventily (7) jsou rozebíratelně připojeny k rozvodné desce (4), rovněž elektronika (5) pro vlastní řízení, tvořená alespoň jedním plošným spojem je rozebíratelně připojena k rozvodné desce (4), přičemž rozvodná deska (4) je rozebíratelně připevněna k víku (1) pomocí připojovacích šroubů (8) a spodní čelo víka (1) je opatřeno těsněním (9)..
6. 6. Zařízení podle nároků 3 až 5, vyznačující se tím, že řídící část (II) je spojena se základní částí (I) pomocí spojovacích šroubů (10), přičemž v sestaveném stavu řídícího ventilu dosedá víko (1) svým těsněním (9) na horní čelo rozvodné desky (4), která svým spodním čelem dosedá na horní čelo základní částí (I).