Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Karoserie je velmi důležitou součástí každého auta. I podle ní se člověk často rozhoduje, zda si nový vůz pořídí, nebo ne. Kromě tvaru a barvy hraje velkou roli také kvalita povrchové úpravy – konkrétně laku. O bezchybné sušení čerstvě nalakovaných karoserií se v automobilce Škoda Auto v Kvasinách stará nový systém pro regulaci topných těles: Heating Control System (HCS) od společnosti Siemens.
ŠKODA AUTO patří v České republice k závodům s nejrozvinutějším konceptem digitálního podniku a implementací prvků konceptu průmysl 4.0. Automobilka svůj provoz přitom neustále zlepšuje. Digitálnímu standardu tak přizpůsobila i provoz sušičky, která v Kvasinách funguje již mnoho let. Technologie řízení tepelných zdrojů už nevyhovovala současným požadavkům: řídicí systém byl umístěn ve čtyřech skříňových rozváděčích a měl jednoduchý tlačítkový panel, který neumožňoval efektivní ovládání ani vizualizaci a nabízel pouze jednoduché funkce diagnostiky.
Společnost Siemens proto navrhla a realizovala kompletní modernizaci provozu, který nyní efektivně spravuje Heating Control System (HCS; obr. 2), vyvinutý speciálně pro podobné úlohy. Jeho použitím se odstranily všechny nedostatky, s nimiž se dříve provoz sušičky potýkal.
„Navrhli jsme moderní řešení s modulárním systémem HCS 4300, které umožňuje maximálně efektivní řízení tepelných zářičů i diagnostiku případných problémů. Oproti původnímu systému navíc zabírá jen jednu čtvrtinu původního rozsahu rozváděčových skříní; zákazník tak při instalaci výrazně ušetřil za práci techniků i za kabeláž,“ říká Marián Pavlanský, promotor systému HCS ze společnosti Siemens.
Nový systém se ovládá z dotykového barevného panelu HMI Simatic TP1500 Comfort, který umožňuje kompletní vizualizaci celého procesu sušení. Lze na něm kliknutím ovládat jednotlivé okruhy a nastavovat teplotu, algoritmus řízení i diagnostiku. Jako řídicí systém je zde implementován Simatic S7-400 s CPU 414-3.
Horko v tunelu
„Původně byly zářiče zapojené do skupin po devíti kusech, což neumožňovalo příliš efektivní regulaci. Při modernizaci linky jsme je nově zapojili po trojicích, abychom získali větší flexibilitu. Prostřednictvím softwarového nástroje teď můžeme ovládat celé funkční skupiny a nastavovat teplotu podle potřeby,“ vysvětluje Daniel Výborný, projektový vedoucí společnosti Siemens působící přímo ve společnosti Škoda Auto.
Nový systém HCS 4300 řídí provoz infrazářičů spínáním v nule, což zajišťuje velmi krátkou dobu reakce. Systém je tak maximálně hospodárný a šetří elektrickou energii, protože okamžitě reaguje na aktuální i požadovanou teplotu a spíná a vypíná zářiče přesně podle potřeby.
Teplota karoserie se měří bezdotykově pěti optickými snímači, které tvoří zpětnou vazbu PID regulace. V porovnání s předchozím systémem se dosahuje rychlejšího nárůstu teploty přenášené z infrazářičů na karoserii.
Diagnostika pro digitální podnik
Novinkou v systému je i nástroj pro diagnostiku dovolující obsluze sušičky operativně reagovat na případné vzniklé potíže, vyhodnotit jejich závažnost a zajistit servis. Dříve se obsluha dozvěděla o výpadku infrazářiče pouze vizuální kontrolou v tunelu, v současné době systém všechny případné výpadky okamžitě sám hlásí.
„Modernizací sušičky a použitím HCS od společnosti Siemens jsme získali hned několik benefitů: máme moderní řídicí systém ovladatelný prostřednictvím dotykového panelu, který poskytuje detailní přehled o probíhajícím procesu. Můžeme jej proto efektivně spravovat. S projektem obnovy sušičky i jeho realizací týmem odborníků ze Siemensu jsme velmi spokojení,“ říká Martin Hlaváč, vedoucí technické skupiny lakovny v Kvasinách společnosti Škoda Auto.
(Siemens, s. r. o.)
Obr. 1. Lak karoserií kontroluje zkušená pracovnice výstupní kontroly pod speciálním osvětlením, které zdůrazní i ty nejmenší vady (foto: Andreas Pohlmann, Škoda Auto)
Obr. 2. Systém pro regulaci topných těles HCS 4300 integrovaný do prostředí TIA Portal (foto: Siemens)
Jak se suší karoserie
Nové karoserie v lakovně automobilky Škoda Auto procházejí trojím lakováním – aplikací plniče, základní barvy a vrchního laku. Plnič a základní barva jsou vodou ředitelné, a proto procházejí bezprostředně po aplikaci procesem řízeného sušení pomocí infrazářičů (základní barva) ve speciálním tunelu. Zde infračervené záření vyvede vodu od karoserie z barvy ven a vysuší ji. Poté karoserie pokračují do linky vrchního laku, kde dostanou finální vrstvu.
Infračervený tunel, ve kterém sušení probíhá, pojme dvě karoserie. Při délce 10 m je osazen 144 infrazářiči, které ohřívají přímo povrch karoserie a lze je libovolně nastavovat podle potřeby. Jinou teplotu mají zářiče zahřívající střechu, dveře, sloupky i prahy karoserie.
Heating Control Systems (HCS) Siemens
Heating Control Systems (HCS) dokáže řídit teplotu odporových těles s maximální přesností a zároveň úsporně pomocí polovodičových obvodů – triaků. Díky přesnému spínání polovodičů v nule lze docílit dokonalé regulace teploty a snížení spotřeby elektrické energie.
HCS se používá zejména v plastikářském průmyslu, při výrobě PET lahví, tvarování za tepla nebo v extrudérech. V automobilovém průmyslu se HCS využívá hlavně v lakovnách, kde se urychluje proces zrání barvy v sušičkách.
V nabídce společnosti Siemens je množství produktů HCS určených pro různé velikosti úloh a lišících se v dalších kritériích, včetně možnosti zvolit mezi komunikačními standardy Profibus nebo Profinet.
HCS je integrován do programovacího prostředí Step 7 v 5.5 i TIA Portal, proto je pro konstruktéra velmi snadné propojení hardwaru při tvorbě projektu.
HCS má také připravené knihovny funkčních bloků a vzorových projektů pro snadné programování a regulaci. V případě potřeby lze sloučit několik samostatných obvodů do jedné skupiny a tu řídit jako celek.