Upravljački sistem za regulaciju rada tandem ekstruzione linije
##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
http://orcid.org/0009-0002-8569-1180
Saša S. Nikolić
http://orcid.org/0000-0003-2745-3862
Dragan S. Antić
http://orcid.org/0000-0002-5880-5173
Darko B. Mitić
http://orcid.org/0000-0001-9483-0176
Marko T. Milojković
http://orcid.org/0000-0001-7623-1495
Staniša Lj. Perić
http://orcid.org/0000-0003-4766-195X
Miroslav B. Milovanović
http://orcid.org/0000-0003-0535-0790
Nikola B. Danković
http://orcid.org/0000-0003-0986-5695
Apstrakt
U radu je razvijen nov elektro upravljački sistem kojim je zamenjen stari upravljački sistem linije proizvođača Rosendahl za plaštiranje i ili ispunu pojedinačnih ili použenih provodnika na kojoj su ugrađeni ekstruderi proizvođača Nokia Maillefer sa cilindrima od 30mm, 60mm i 80mm u skladu sa projektnim zadatkom i svim tehničkim i tehnološkim zahtevima. U okviru elektro projekta urađena je elektro dokumentacija distrubutivnog ormana, ormana PLC kontrolera i ormana u kojima su instalirani regulatori za pogon pojedinačnih uređaja, urađeno je šemiranje, izrada i instalacija i napisan softver za regulaciju brzine, sile zatezanja i temperature, a potom izvršeno testiranje rada pojedinačnih tehnoloških celina i cele linije čime je obezbeđeno optimalno upravljanje linijom prema zadatim tehnološkim zahtevima. Regulacija brzine i održavanje sile zatezanja zasnovana je na upotrebi kombinovanih metoda upravljanja sa senzorima pozicije, merenjem sile zatezanja i indirektne kontrole sile zatezanja a realizovana upotrebom kaskadnih upravljačkih petlji na bazi PID upravljačkih zakona. Za izradu upravljačkog sistema za kontrolu brzine linije iskorišćen je master slave princip upravljanja višemotornim pogonom, gde je ulazni vučni uređaj vodeći (master), a svi ostali uređaji (slave) prate njegovu brzinu sa zadatim odnosom i pri tome se materijal koji se obrađuje zateže zadatom silom zatezanja. Temperaturna regulacija zona ekstrudera urađena je upotrebom 2DOF PID upravljačkih zakona pri čemu se vodilo računa o međusobnom termičkom uticaju zona, takođe je razvijen deo softvera za podešavanja parametara regulatora pojedinačnih zona ekstrudera i svih zona istovremeno uz mogućnost uključenja automatskog podešavanja parametara. Softveri za PLC kontroler S7 1500 serije razvijeni su upotrebom Siemens alata za programiranje TIAPortal. Upravljački softver je napisan u jeziku Ladder dijagrama, STL i SCL u zavisnosti od složenosti pojedinih tehnoloških celina. Za upravljanje DC i AC motorima upotrebljeni su konvencionalni regulatori Siemens serije 6RA80 Sinamics DCM i invertori serije G120 Sinamics koji su podešeni upotrebom StartDrive alata koji je sastavni deo TIAPortal softvera. Ekrani za panele urađeni su upotrebom TIAPortal WinCC okruženja. Upotrebom operatorskih panela ostvarena je intuitivna vizuelizacija procesa rada delova linije i linije u celini, pri čemu su tehnološke celine linije prikazane grafičkim simbolima koji menjaju boju, oblik i itd u zavisnosti od statusa ili nastalih događaja uz aktiviranje alarma. Arhiviranje relevantnih podataka vrši se upotrebom mysql baze i KepServerEx activex drajvera za komunikaciju sa Siemens PLC-ovima.
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Reference
[2] Wolfermann, W., Tension Control of Webs - A Review of the Problems and Solutions in the Present and Future, Proceedings of the 3rd IWHC International Web Handling Conference, Oklahoma State University, USA, 1995.
[3] Walton, B., B. S. Rice, Web Longitudinal Dynamics, Proceedings of the 4th IWHC Internatio-nal Web Handling Conference, Oklahoma State University, USA, 1997.
[4] Ebler, N. A., R. Arnason, G. Michaelis, N. D’Sa, Tension Control: Dancer Rolls or Load Cells, IEEE Transactions on Industry Applications, 29 (1993), 4, pp. 707–712.
[5] Damour, J., The Mechanics of Tension Control, Converter Accessory Corporation, 2004.
[6] Liu, Z., Dynamic Analysis of Center-Driven Web Winder Controls, Proceedings of the IEEE Industry Applications Conference, Phoenix, AZ, USA, 2 (1999), pp. 1388–1396.
[7] Liu, Z., A Frequency Response Based Adaptive Control for Center-Driven Web Winders, Pro-ceedings of the American Control Conference, Philadelphia, PA, USA, 3 (1998), pp. 1493–1497.
[8] Damour, J., The Mechanics of Tension Control, Converter Accessory Corporation, 2014.
[9] Brandenburg, G., New Mathematical Model for Web Tension and Register Error, Proceedings of the 3rd IFAC Conference, Antwerpen, Belgium, 1 (1976), pp. 411–438.
[10] Young, G. E., K. N. Reid, Lateral and Longitudinal Dynamic Behavior and Control of Moving Webs, Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 115 (1993), pp. 309–317.
[11] Reid, K. N., K. H. Shin, K. C. Lin, Variable-Gain Control of Longitudinal Tension in a Web Transport System, ASME, 1992, pp. 87–100.
[12] Tran, T. T., K. H. Choi, A Backstepping-Based Control Algorithm for Multi-Span Roll-to-Roll Web System, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 70 (2014), pp. 45–61.
[13] Jeftenić, B., M. Bebić, S. Štatkić, Controlled Multi-Motor Drives, Proceedings of the Internati-onal Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion SPEEDAM 2006, Taormina, Italy, 2006, pp. 14–59.
[14] Kocić, I., Z. Jovanović, Unwinder Speed Control Using PID Controller, Proceedings of the XXI međunarodni simpozijum INFOTEH-JAHORINA 2022, Jahorina, Istočno Sarajevo, Repu-blika Srpska, Bosna i Hercegovina, 2022, pp. 215–220.
[15] Kocić, I., S. S. Nikolić, A. Milovanović, D. Mitić, P. Đekić, N. Danković, Single Screw Extruder Temperature Control Using PLC and HMI, Proceedings of the 9th International Confe-rence on Electrical, Electronic and Computing Engineering-IcETRAN 2022, Novi Pazar, Serbia, 2022, pp. 137–142.
[16] Kocić, I., S. S. Nikolić, D. Mitić, A. Milovanović, N. Danković, P. Đekić, Simulation Analysis of Feedforward-Feedback Control, Proceedings of the 20th International Conference on Thermal Science and Engineering of Serbia - SIMTERM 2022, Niš, Serbia, 2022, pp. 573–581.
[17] Nikolić, S. S., I. B. Kocić, D. S. Antić, D. B. Mitić, N. B. Danković, M. B. Milovanović, P. S. Djekić, Speed and Tensile Force Control, Thermal Science, 27 (2023), 6A, pp. 4447–4460.
[18] Kocić, I. B., N. B. Danković, S. S. Nikolić, D. B. Mitić, P. S. Đekić, Control System of the Continuous Extrusion Line Using PLC and Conventional Regulators, International Journal of Electrical Engineering and Computing, 7 (2023), 1, pp. 9–17.
[19] ***, Application Center Winder, Siemens, 2003.
[20] ***, Application Winder with DCC, Siemens, 2024.
[21] ***, SINAMICS DCM DC Converter Operating Instructions, Siemens, 2015.
[22] ***, SINAMICS G120 Operating Instructions Manual, Siemens, 2011.
[23] ***, SIMATIC PROFINET with STEP 7 V14, Siemens, 2025.
[24] Berger, H., Automating With Step 7 in STL and SCL: Programmable Controllers SIMATIC S7-300/400, Publicis Publishing, 2012.
[25] ***, Multi-Zone Control with PID_Temp, Siemens, 2019.
[26] Levy, S., Plastics Extrusion Technology Handbook, Industrial Press Inc., 1989.
[27] Puissant, S., Extrusion of Cables. In The Global Cable Industry, G. Beyer (Ed.), pp. 85–131, Nexans Research Center, 2021.
[28] Goff, J., T. Whelan, The Dynisco Extrusion Processors Handbook, 2000.
[29] Giles, H. F., E. M. Mount, J. R. Wagner., The Definitive Processing Guide and Handbook, Norwich, NY, William Andrew,2005.
[30] ***, SIMATIC S7-1500 System Manual, Siemens, 2017.
[31] ***, Stand-alone material loaders, Instruction Manual, MOTAN METRO HES, 2006.
[32] ***, X-RAY Measuring System, Instruction Manual, SIKORA GmbH, 2026.
[33] ***, High-frequency, high voltage spark tester for DC voltage and AC voltage, Instruction Ma-nual, SIKORA GmbH, 2025.
[34] ***, HMS Anybus Communicator – PROFINET IO Device to Modbus-TCP server, 2017.
[35] ***, SINAMICS G Speed Control, Siemens, 2017.
[36] Rashid, M. H., Power Electronics: Devices, Circuits, and Applications, Pearson Education, 2014.
[37] Krishnan, R., Electric Motor Drives, Prentice Hall, 2001.
[38] Åström, K. J., T. Hägglund, PID Controllers, ISA, 1995.
[39] I. Kocić, S. S. Nikolić, D. Mitić, P. Đekić, N. Danković, N. Jotović, Data Collection Tool for Process Identification, Facta Universitatis Series: Automatics Control and Robotics, 21 (2022), 3, pp. 177–186.
[40] Tangirala, A. K., Principles of System Identification: Theory and Practice, CRC Press, 2018.
[41] Uhbehauen, H., G. P. Rao, Identification of Continuous-Time Systems, North-Holland Publis-hing Co, 1987.