Китай три

11 марта 2016

Проект разработан с использованием оборудования, поставляемого СВ АЛЬТЕРА, и при непосредственном участии нашего сотрудника, руководителя службы технической поддержки, Матвейчука Г.Н.

Так в институте электросварки называли проект, который включал в себя разработку технологии и установки УД733УХЛ4.

Установка предназначена для сборки и автоматической аргонодуговой сварки неплавящимся электродом круговых фланцев диаметром 316..970 мм в тонкостенную сферическую оболочку. Круговые фланцы и тонкостенная сферическая оболочка изготовлены из алюминиевых сплавов. Эти круговые фланцы изготавливаются в шести вариантах: 316 мм, 360 мм, 390 мм (два вида) и 970 мм (два вида). Все эти фланцы свариваются в одну тонкостенную полусферу.

Установка и уникальная технология сварки разработаны институтом электросварки им. Е.О.Патона НАНУ по заказу КНР и сданы в эксплуатацию на предприятии "Спутник" в городе Пекине.

Общие виды установки (эти два фото взяты из сборника "50 лет опытному конструкторско-технологическому бюро ИЭС им. Е.О. Патона НАНУ"):

image

Сложность разработки изначально заключалась в том, что уникальную технологию сварки нельзя было создать без этой установки, а разработать саму установку тоже нельзя без знания технологии сварки.

Китайские конструкторы предъявляли очень жесткие требования к геометрической точности объекта сварки и герметичности сварных швов. Почему это делалось, можно догадываться по назначению объекта сварки, если смотреть на фото сувенира:

image

image

Китайские технологи считали требования по геометрической точности невыполнимыми. А в результате эти точности были достигнуты при антидеформационной технологии сварки тонкостенных деталей из материалов с большой теплопроводностью, которая была создана талантливым сотрудником ИЭС к.т.н. Павловским Виктором Ивановичем, частично в сотрудничестве с опытным сотрудником ИЭС к.т.н. Тимошенко Александром Никитовичем.

Для достижения геометрической точности был использован предварительный упругий выгиб оболочки. Также еще нужно уменьшить тепловложение при сварке, а этого можно достичь увеличением скорости сварки и сваркой короткой дугой. На таких скоростях сварки даже тренированный человек-оператор не успевает реагировать на быстроменяющиеся условия, а удержать при этом еще и короткую дугу ему вообще не под силу.

Необходима автоматическая система управления с быстрой реакцией, включающая системы слежения для удержания короткой дуги. Такая система управления была создана под руководством профессионалов в этой области — сотрудником ОКТБ ИЭС им. Е.О.Патона Ткаченко Виктором Аркадьевичем и сотрудником ООО "СВ Альтера" Матвейчуком Георгием Николаевичем.

В процессе создания установки и технологии разработчики столкнулись с растрескиванием кольцевого сварного шва на начальных участках в то время, когда сварка выполнялась на противоположной стороне. А с увеличением диаметра фланца ситуация усугублялась. Преодолеть эти неприятности удалось изменением параметров сварки в зависимости от пройденного расстояния сварки, а также введением предварительной сварки.

Предварительная сварка ухудшала чистоту сварного шва и влияла на герметичность. Алгоритмы сварки снова требовалось усложнять, а также повышать точность управления процессом. Также дорабатывалась механика, возрастали требования к жесткости конструкции.

Верхняя часть конструкции установки свободновращающаяся и на ней расположен источник импульсного сварочного тока (с постоянной генерацией высоковольтных импульсов поджига сварочной дуги) . Если один сварочный кабель присоединялся к сварочной горелке, то второй присоединялся к полусфере объекта сварки через щеточную конструкцию. Требовалось обеспечить повышенную помехозащищенность системы управления, которая также состояла из верхней части (следующие фото фрагментов установки сделаны на территории ИЭС до отправки в КНР):

image

и нижней:

image

Связь по RS485 между двумя частями системы управления обеспечивается через щеточный кольцевой соединитель итальянской фирмы Ravioli, на фото справа от красного источника сварочного тока:

image

Нижний пост управления обеспечивает удобное управление с визуальным контролем при выравнивании и ориентации полусферы перед ее фиксацией, а также при предварительном выгибе. Также на нижнем посту управления задаются технологические параметры соответственно его функциям. Все остальные режимы управления обеспечиваются верхним постом управления.

На обоих постах управления основной человеко-машинный интерфейс реализован на платформе операторской панели типа Magelis от Groupe Schneider, связанной по интерфейсу с PLC модульного типа Twido ( также от Groupe Schneider). Его использование позволяет реализовать интуитивно-понятный оконный принцип. В PLC использованы дополнительно модули расширения памяти и интерфейсов. Некоторое неудобство c большими затратами времени при разработке прикладного программного обеспечения PLC создавало отсутствие в среде разработки паскалеобразного языка программирования высокого уровня ST (Structured Text), пришлось использовать язык программирования более низкого уровня IL (Instruction List).

Окно выбора режимов на верхнем посту управления имеет вид:

image

Для выбора режима работы нужно нажимать кнопку операторской панели, обозначенную в нижней строке дисплея как "Select". Каждое нажатие этой кнопки вызывает перемещение указателя типа > по вертикали на одну позицию вниз. Если указатель находится на самой нижней позиции, то после нажатия этой кнопки он переместится на начальную позицию, верхнюю. Для входа в окно режима следует нажать кнопку операторской панели, обозначенную в нижней строке дисплея как "Open". Для возврата в предыдущее окно следует нажать кнопку операторской панели, обозначенную в нижней строке дисплея как "Previous".

Назначение кнопок операторской панели изменяется в зависимости от назначения окна и указывается в нижней строке дисплея.

Если выбрать режим MANUAL и потом нажать кнопку операторской панели, обозначенную в нижней строке как "Open", то откроется окно режима MANUAL:

image

При выборе режима LEVELLING OF THE WORK открывается окно этого режима:

А при выборе окна подрежимов сварки откроется такое окно:

image

Если режим или подрежим переводится в состояние пуска, то в нижней строке дисплея обозначения кнопок дисплея заменяется служебной информацией о состоянии пуска:

image

Задавать и изменять технологические параметры позволяет специальный редактор (EDIT) , а доступ к этим параметрам открывается после ввода пароля.

Управление в режимах осуществляется кнопками и переключателями производства итальянской фирмы Lovato Electric, расположенными на передней двери блоков управления верхнего и нижнего постов управления, а также с пульта дистанционного управления.

При включении системы управления всегда сначала подается электропитание на группу PLC-устройств и датчиков. Подача электропитания на группу приводных устройств разрешается после диагностики исправности группы PLC-устройств и датчиков. При этом появляется соответствующее сообщение на операторской панели и включается реле разрешения включения группы приводных устройств. По электропитанию группы PLC-устройств и датчиков приняты дополнительные меры защиты от помех и перегрузок.

Для создания системы управления использовалась комплектация от ООО "СВ Альтера".

image

Аппаратная защита в системе управления обеспечивается применением комплектующих фирмы Terasaki.

image

В механизме кругового перемещения использован асинхронный электродвигатель с редуктором итальянской фирмы Transtechno, а на редукторе установлен энкодер южнокорейской фирмы Autonics:

image

В механизме подачи присадочной проволоки использован асинхронный двигатель с редуктором немецкой фирмы Lenze:

image

В механизмах линейного перемещения как ограничительные использованы индуктивные датчики с дискретным выходом итальянской фирмы Carlo Gavazzi. Такие же датчики использованы в механизмах перемещения для определения зоны нуля координаты. В подсистемах слежения использованы индукционные датчики с аналоговым выходом этой же фирмы.

В механизмах линейного перемещения применены асинхронные электродвигатели с редукторами немецкой фирмы Lenze. Инкрементальные фотоэлектрические датчики перемещения фирмы Autonics установлены на редукторы электродвигателей.

Для управления асинхронными электродвигателями применены частотные преобразователи немецкой фирмы Lenze. Управление этими частотными преобразователями осуществляется аналоговыми и транзисторными дискретными выходами PLC. При этом обеспечивается полная гальваническая развязка.

Электропитание операторской панели, PLC, датчиков и транзисторных дискретных выходов PLC обеспечивается источниками вторичного электропитания 24 VDC фирм Autonics и Astrodyne. В блоках управления использованы реле польской фирмы Relpol, малогабаритные твердотельные реле итальянской фирмы Carlo Gavazzi и контакторы итальянской фирмы Lovato. Также использованы индикаторы итальянской фирмы Lovato и клеммы немецкой фирмы Wieland.

Применение качественной комплектации от ООО "СВ Альтера" позволило создать систему управления, надежно работающую в условиях высокой интенсивности помех. Также при этом были решены задачи по компактности и снижению веса.

В заключение наши выборочные фото из Поднебесной, сделанные в промежутках между работой. Дата на фото не совсем верная – это было в сентябре.

Красота летнего императорского палаца (после этой экскурсии в обеденное время мы работали до полуночи и получили хорошие результаты):

image

image

image

image

image

Каньон в старых китайских горах (впервые мы здесь были осенью в 1999 году, когда сдавали "Китай один"):

image

По этому фото можно оценить высоту, на которой работают китайские циркачи:

image

image

image

image

image

image

Ткаченко Виктор Аркадьевич (слева от переводчицы) и руководитель по разработке механической части установки Черниенко Валерий Дмитриевич (справа):

image

В пещере семи уровней, сталактиты и сталагмиты причудливой красоты:

image

image

image

image

image

image

image

Павловский Виктор Иванович:

image

Для тех, кто захочет побывать в этой пещере:

image

В ресторане Green, где очень хорошо дышится:

image

Матвейчук Георгий Николаевич (рядом с переводчицей):

image

А в этом китайском ресторане сами готовим с "полуфабрикатов" и едим (в центре стола кипит бульон):

image

image

… и смотрим акробатику шеф-повара с тестом для лапши:

image

image

А лапшу из этого теста мы потом сварили в бульоне и съели.

Georgiy Matviychuk (Dipl.-Ing.)
Chief of Technical Department
SV Altera Ltd.

Kyiv
Ukraine