Автоматизация высокотехнологичного оборудования на базе контроллеров Direct Logic

Приоритетными задачами научно-технического развития России являются дальнейшее развитие авиастроения, сверхпроводников, судостроения (освоение новых образцов морской техники и освоение районов Крайнего Севера), нанотехнологий. Программа создания и развития на территории России современного производства для указанных направлений - стратегическая задача развития страны, призванная обеспечить экономическую безопасность страны.

Для реализации перечисленных программ необходимо новое российское оборудование, способное решать следующие задачи:

• исключение влияния субъективных факторов на технологический процесс посредством закрепления отлаженного нормативного процесса  управляющей программе и возможности блокировки несанкционированного изменения программы; 
• высокая стабильность технологических параметров; 
• повышение точности механических перемещений; 
• повышение комфортности условий работы оператора за счет интегрирования на рабочем месте органов управления; 
• улучшение ремонтопригодности за счет автоматического диагностирования и тестирования оборудования средствами системы  управления; 
• оснащение установок микропроцессорной системой управления, обеспечивающей автоматическое управление.

В рамках выполнения перечисленных задач разработано новое специализированное оборудование для решения следующих технологических задач:

• расширение промышленного использования электроннолучевых технологий для сварки, пайки, напыления, термической обработки, модификации поверхности и проч. 
• создание неразъемных соединений изделий из тугоплавких металлов большой толщины; 
• создание новых жаропрочных и коррозионностойких материалов, методов их получения с целью формирования стабильной структуры, фазового состава и улучшения физико-химических свойств лопаток морских газотурбинных двигателей; 
•  получение защитных покрытий на поверхности изделий методом ионно-плазменного напыления; 
• создание производства сферических гранул химически активных металлов (титан, цирконий, ниобий, тантал, сплавов на их основе, интерметаллидов) для корпусных конструкций; 
• плавка титановых сплавов и других тугоплавких металлов в вакууме методом расходуемого электрода; 
•  производство высокопрочных высокоэлектропроводных Cu-Nb проводов с регулируемым сочетанием прочностных и электропроводящих свойств; 
•  индукционная плавка титановых сплавов и других тугоплавких металлов; 
• определение режимов для диффузионной сварки различных конструкционных материалов, в том числе материалов с наноструктурным состоянием;

Технологические установки оснащены современной системой управления на базе программируемых контроллеров DL-205 компании PLC Direct by Koyo Inc, обеспечивающих в автоматическом режиме управление операцией подготовки вакуума, программное управление технологическим процессом, автоматический контроль основных параметров и диагностику элементов установки.

Ниже рассмотрим наиболее типовые решения систем управления технологического оборудования.

1. Установка «УСКС-25 предназначена для электродуговой сварки титановых сплавов и сплавов на его основе в инертной среде (аргон с содержанием примесей кислорода – не более 0,003%, азота – не более 0,01%, водорода – не более 0,006%, паров воды – не более 0,004%). В состав установки входят несколько систем: станочная, вакуумная, энергетическая, управления, водяного охлаждения, пневматическая.

Питание сварочной дуги осуществляется от выпрямителя универсального ВСВУ-400. В процессе сварки осуществляется контроль за содержанием примесей в рабочей среде аргона внутри камеры с помощью газоанализатора влаги, кислорода, водорода «Оникс» и газоанализатора азота «Свет».

Процесс сварки осуществляется в рабочей камере, в которой размещается манипулятор. Манипулятор обеспечивает крепление, позиционирование и перемещение при ручной сварке цилиндрических, конических и других объемных изделий с оснасткой.
Манипулятор имеет 6 степеней свободы (линейное перемещение по координатам X, Y, Z, вращение изделия относительно собственной оси, поворот в плоскости XZ, поворот вокруг вертикальной оси Z).

Система управления установки, построенная по архитектуре ПЛК - ПК, выполняет следующие функции:

- контроль и регулировку технологических режимов сварки;
- управление манипулятором;
- контроль давления в рабочей камере;
- очистку аргона от примесей кислорода, азота, водорода и паров воды;
- непрерывный контроль в процессе сварки за содержанием кислорода, азота, водорода и паров воды;
- визуализацию архива на мониторе компьютера;
- регистрацию и хранение параметров технологического процесса с привязкой к конкретному изделию и реальному времени;

2. Установка «ЭЛН-2» предназначена для реализации технологического процесса высокотемпературной пайки изделий типа теплообменников с нагревом электронным лучом.

В состав сварочной установки «ЭЛН-2» входят следующие узлы и механизмы:

- рабочая камера;
- манипулятор изделия;
- стол для выката манипулятора из рабочей камеры;
- энергетический комплекс;
- вакуумная система;
- автоматизированная система управления;
- система распределение мощности электронного луча по площади;
- система дистанционного контроля температурного поля;
- вспомогательное контрольно-измерительное и технологическое оборудование и оснастка.

Система управления установки, построенная на базе программируемого контроллера DirectLogic, выполняет следующие функции:

- 4 осевое позиционирование изделия во время технологического процесса;
- программное управление энергетическими характеристиками;
- возможность регистрации параметров технологического процесса и архивирования результатов.

Блокировки обеспечивают безопасную работу персонала, защиту узлов установки от ошибочных действий оператора, блокировку механических движений и отключение электропитания при аварийных ситуациях, наиболее благоприятное завершение функционирования при выявленных отклонениях в состоянии оборудования.

Управление процессом пайки производится через человеко-машинный интерфейс оператора, реализованный на базе сенсорной панели CMORE типа EA7-S6C.