In de huidige concurrerende productiewereld vertrouwen veel fabrieken nog steeds op oude vormmachines. Deze machines speelden ooit een sleutelrol, maar nu worden ze geconfronteerd met problemen zoals een laag rendement, een onstabiele productkwaliteit en hoge onderhoudskosten. Om ze te vervangen door nieuwe machines is een grote hoeveelheid geld nodig, wat een zware last is voor de meeste kleine en middelgrote-bedrijven. Gelukkig is er een betere oplossing: oude vormmachines achteraf uitrusten met moderne Siemens PLC’s. In dit artikel wordt onderzocht hoe dit retrofitproject een kosteneffectief moderniseringstraject voor fabrieken- wordt, en worden ook praktische inzichten gedeeld over hoe oude vormmachines achteraf kunnen worden uitgerust met Siemens PLC.
De uitdagingen van oude vormmachines in de moderne productie
Oude vormmachines, zoals sommige traditionele spuitgietmachines en spiraalbladvormmachines, zijn er geleidelijk niet in geslaagd om aan de behoeften van de moderne productie te voldoen. Hun problemen komen vooral tot uiting in vier aspecten:
Lage productie-efficiëntie en hoge arbeidsafhankelijkheid
De meeste oude vormmachines zijn afhankelijk van handmatige bediening voor processen zoals het verwisselen van matrijzen, materiaaltoevoer en het nemen van producten. Dit verhoogt niet alleen de arbeidsintensiteit, maar leidt ook tot frequente productiepauzes. Een handmatig oprolbare vormmachine kan bijvoorbeeld slechts 50 vierkante meter producten per dag produceren, wat verre van voldoet aan de massaproductievraag van 500 vierkante meter per dag in de bouwmaterialenindustrie. Bovendien is de reactiesnelheid van het oude relaisbesturingssysteem laag, wat resulteert in lange gietcycli en een lage bezettingsgraad van de apparatuur (minder dan 60% in sommige werkplaatsen).
Onstabiele productkwaliteit en hoog uitvalpercentage
Het oude besturingssysteem kan belangrijke productieparameters zoals temperatuur, druk en snelheid niet nauwkeurig controleren. Als we bijvoorbeeld spuitgietmachines nemen, is de afwijking in de productafmetingen groot bij de productie van precisie-kunststofonderdelen, en blijft het uitvalpercentage hoog. Bij vormmachines met spiraalvormige bladen kan de steekafwijking van de bladen geproduceerd door traditionele segmentvormmachines ±3 mm bereiken, wat verstoppingen tijdens het transport veroorzaakt. Deze kwaliteitsproblemen hebben rechtstreeks invloed op het concurrentievermogen van producten op de markt.
Hoog energieverbruik en onderhoudskosten
De voedingssystemen van oude vormmachines zijn meestal verouderd. Sommige traditionele hydraulische spuitgietmachines verbruiken bijvoorbeeld 30%-50% meer energie dan nieuwe energiebesparende modellen. Tegelijkertijd zijn veel onderdelen van oude machines verouderd en moeilijk aan te schaffen, wat leidt tot lange onderhoudscycli en hoge kosten. De jaarlijkse vervangingskosten van spiraalbladen in de mijnbouw vertegenwoordigen 35% van de onderhoudskosten van apparatuur, wat een enorme kostenpost is voor ondernemingen.
Slechte compatibiliteit en schaalbaarheid
Met de diversificatie van de marktvraag moeten bedrijven voortdurend productieprocessen en productsoorten aanpassen. De besturingssystemen van oude vormmachines kunnen echter niet effectief verbinding maken met nieuwe automatiseringsapparatuur of productiebeheersystemen. Bij de introductie van nieuwe matrijzen of het uitbreiden van productielijnen moeten bedrijven vaak veel aanpassingswerk uitvoeren, wat tijd-rovend en kostbaar is.
Waarom kiezen voor Siemens PLC voor het achteraf inbouwen van oude vormmachines?
Het achteraf uitrusten van oude vormmachines met Siemens PLC is niet alleen voordeliger dan het kopen van nieuwe machines, maar kan ook de prestaties van de apparatuur aanzienlijk verbeteren. Siemens PLC heeft veel voordelen die bijzonder geschikt zijn voor het achteraf inbouwen van vormmachines, waardoor het de eerste keuze is voor moderniseringsprojecten van veel bedrijven.
Hoge betrouwbaarheid en stabiele prestaties
Siemens PLC staat bekend om zijn hoge betrouwbaarheid in industriële omgevingen. Het kan stabiel werken onder zware omstandigheden zoals hoge temperaturen, vochtigheid en elektromagnetische interferentie, wat cruciaal is voor continue productie in fabrieken. De Siemens S7-1515F PLC die wordt gebruikt bij het achteraf inbouwen van segmentmanipulatoren beschikt bijvoorbeeld over sterke motion control-mogelijkheden en industriële betrouwbaarheid, waardoor minimale downtime wordt gegarandeerd. Deze stabiliteit kan het uitvalpercentage van oude vormmachines na aanpassing aanzienlijk verminderen.
Nauwkeurige controle en verbeterde productkwaliteit
Siemens PLC kan belangrijke productieparameters zoals temperatuur, druk en snelheid van vormmachines nauwkeurig controleren. Door verbinding te maken met sensoren en actuatoren kan het realtime productiegegevens verzamelen- en parameters op tijd aanpassen. Bij een retrofitproject van vijf oude spuitgietmachines in een kleine en middelgrote-fabriek voor kunststofproducten, steeg het productkwalificatiepercentage na gebruik van de Siemens S7-1200 PLC met 15% en kon de maatnauwkeurigheid van kunststof precisieonderdelen binnen ± 0,01 mm worden geregeld. Dit toont volledig aan dat Siemens PLC het probleem van de onstabiele productkwaliteit van oude machines effectief kan oplossen.
Kosten-Effectiviteit en lagere investeringen
De kosten voor het ombouwen van oude vormmachines met Siemens PLC bedragen slechts een fractie van de kosten voor het kopen van nieuwe machines. Volgens gegevens uit de sector kan retrofit 50%-70% van de kosten besparen in vergelijking met de aanschaf van nieuwe apparatuur. Tegelijkertijd kan het retrofitproject de mechanische onderdelen van de oude machines, die nog in goede staat zijn, hergebruiken, waardoor verspilling van hulpbronnen wordt vermeden. Voor ondernemingen met beperkte middelen is dit een zeer kosteneffectief moderniseringstraject. Bovendien kan het energieverbruik van achteraf ingebouwde machines met ongeveer 20% worden verminderd, waardoor de bedrijfskosten voor bedrijven verder worden bespaard.
Sterke compatibiliteit en schaalbaarheid
Siemens PLC heeft een goede compatibiliteit en kan eenvoudig worden verbonden met verschillende sensoren, actuatoren en mens-machine-interfaces (HMI). Het ondersteunt ook meerdere communicatieprotocollen, waardoor het gemakkelijk te integreren is met het productiebeheersysteem van de onderneming om monitoring en gegevensbeheer op afstand te realiseren. Na aanpassing met Siemens PLC kunnen vormmachines bijvoorbeeld productiegegevens uploaden naar het beheersysteem via OPC UA of Modbus, waardoor managers in realtime inzicht kunnen krijgen in de werkingsstatus van de apparatuur. Bovendien kunnen, naarmate de productiebehoeften van de onderneming veranderen, nieuwe functies worden toegevoegd door het PLC-programma aan te passen, zonder de noodzaak van grootschalige hardwareaanpassingen-, wat een sterke schaalbaarheid heeft.
Belangrijke stappen bij het achteraf uitrusten van oude vormmachines met Siemens PLC
Het retrofitproces van oude vormmachines met Siemens PLC moet op een ordelijke manier worden uitgevoerd. Hieronder volgen de belangrijkste stappen om het succes van het retrofitproject te garanderen, dat ook een belangrijk onderdeel is van de stappen voor het retrofitten van Siemens PLC voor gietapparatuur.
Vooronderzoek en programmaontwerp
Ten eerste is het noodzakelijk om een uitgebreid onderzoek uit te voeren naar de oude vormmachine, inclusief inzicht in de mechanische structuur, het oorspronkelijke besturingssysteem, het productieproces en de bestaande problemen. Ontwerp op basis hiervan een gericht retrofitplan, bepaal het model van de Siemens PLC (zoals S7-1200 voor kleine en middelgrote-projecten, S7-1515F voor grootschalige projecten met hoge motion control-eisen) en selecteer ondersteunende apparatuur zoals HMI, sensoren en actuatoren. Als de vormmachine bijvoorbeeld druk en temperatuur moet regelen, moet een analoge module zoals SM 1231 AI worden toegevoegd. In het ontwerpplan moet ook rekening worden gehouden met de toekomstige schaalbaarheid van de apparatuur om herhaalde wijzigingen te voorkomen.
Hardware-installatie en bedrading
Nadat het plan is bepaald, start u de hardware-installatie. Verwijder eerst de oude besturingscomponenten die niet meer in gebruik zijn en installeer vervolgens de Siemens PLC, HMI, sensoren en andere nieuwe apparatuur. Tijdens het bedradingsproces is het noodzakelijk om het bedradingsschema strikt te volgen om de juistheid en stevigheid van de bedrading te garanderen, en aandacht te besteden aan het isoleren van sterke en zwakke elektriciteit om elektromagnetische interferentie te voorkomen. Wanneer u bijvoorbeeld de druksensor en temperatuursensor op de PLC aansluit, dient u afgeschermde draden te gebruiken om signaalinterferentie te verminderen. Nadat de installatie is voltooid, controleert u de bedrading opnieuw om er zeker van te zijn dat er geen fouten zijn, zoals kortsluiting of open circuits.
Programmeren en debuggen
Gebruik de Siemens TIA Portal-software om de PLC te programmeren volgens de productieprocesvereisten van de vormmachine. Het programma moet de besturingslogica van elke productiefase van de vormmachine realiseren, zoals het sluiten van de matrijs, injectie, drukbehoud, koeling, opening van de matrijs en het uitwerpen van het product. Het programma kan bijvoorbeeld de conditie voor het sluiten van de matrijs instellen op "geen fout + matrijs niet gesloten", en de injectieconditie als "matrijs gesloten + temperatuur op standaard". Voer de foutopsporing uit nadat het programmeren is voltooid. Test eerst elke actie afzonderlijk om er zeker van te zijn dat elk onderdeel normaal werkt, en voer vervolgens koppelingstests uit op het hele proces. Gebruik tijdens het foutopsporingsproces de online monitoringfunctie van TIA Portal om de variabelewaarden in realtime te controleren- en problemen op tijd te vinden en op te lossen. Pas tegelijkertijd de parameters aan op basis van de werkelijke productiesituatie om het productieproces te optimaliseren.
Inbedrijfstelling en opleiding van personeel
Nadat het debuggen van de apparatuur is voltooid, voert u een proefbedrijf uit in de daadwerkelijke productieomgeving. Observeer tijdens het proefdraaien de bedrijfsstatus, de productie-efficiëntie en de productkwaliteit van de apparatuur en voer de laatste aanpassingen aan de parameters uit. Bovendien is het noodzakelijk om het fabriekspersoneel te trainen, inclusief de bediening van het nieuwe besturingssysteem, parameteraanpassing en dagelijks onderhoud. Alleen wanneer het personeel de vernieuwde apparatuur vakkundig kan gebruiken, kan het maximale effect van het retrofitproject worden uitgeoefend.
Kosten-batenanalyse van Siemens PLC-retrofiting
Voor ondernemingen is de kern van de zorg bij retrofitting de kosten-batenverhouding. Laten we een kleine en middelgrote-fabriek voor kunststofproducten als voorbeeld nemen om de kosten en voordelen van het achteraf uitrusten van oude spuitgietmachines met Siemens PLC te analyseren. Hierdoor krijgt u inzicht in de kosten voor het achteraf aanpassen van Siemens PLC voor gietmachines.
Kosten van retrofit
De kosten voor het achteraf uitrusten van een enkele oude spuitgietmachine met Siemens PLC omvatten voornamelijk: Siemens S7-1200 PLC (ongeveer $ 1.500), HMI (ongeveer $ 800), sensoren en actuatoren (ongeveer $ 1.200), bedrading en andere accessoires (ongeveer $ 500) en arbeidskosten (ongeveer $ 1.000). De totale kosten bedragen ongeveer $ 5.000. Als de fabriek in één keer vijf machines achteraf inbouwt, bedragen de totale kosten ongeveer $ 25.000.
Voordelen van retrofitten
1. Lagere arbeidskosten: na aanpassing kan de machine 24 uur per dag continu werken zonder handmatige bediening, waardoor het aantal operators per machine wordt verminderd. Berekend op $3.000 per operator per maand, kunnen 5 machines $36.000 per jaar aan arbeidskosten besparen.
2. Verbeterde productie-efficiëntie: De productie-efficiëntie van de vernieuwde machine wordt met 50% verhoogd. Oorspronkelijk produceert elke machine 10.000 producten per maand en na aanpassing kan deze 15.000 producten produceren. Berekend bij een winst van $0,1 per product, kunnen 5 machines de jaarlijkse winst met $30.000 verhogen.
3. Verlaagd uitvalpercentage en lagere grondstofkosten: Het uitvalpercentage wordt met 30% verlaagd, waardoor ongeveer $12.000 aan grondstoffenkosten per jaar wordt bespaard voor 5 machines.
4. Lagere energiekosten: Het energieverbruik wordt met 20% verlaagd, waardoor voor 5 machines ongeveer $ 6.000 aan elektriciteitskosten per jaar wordt bespaard.
In totaal kan de fabriek de aanpassingskosten in ongeveer acht maanden terugverdienen, en daarna kan de jaarlijkse nettowinst met ongeveer $60.000 worden verhoogd. Dit toont volledig aan dat het achteraf uitrusten van oude vormmachines met Siemens PLC aanzienlijke economische voordelen heeft.
Veelvoorkomende problemen en oplossingen bij retrofitting
Bij het achteraf uitrusten van oude vormmachines met Siemens PLC kunnen zich enkele veelvoorkomende problemen voordoen. Het beheersen van de bijbehorende oplossingen kan een soepel verloop van het renovatieproject garanderen.
Probleem 1: Onsoepele machinebeweging
Reden: De PLC-scancyclus is te lang of de parameters van de proportionele klep zijn onjuist ingesteld.
Oplossing: Optimaliseer de programmalogica, verminder complexe berekeningen om de scancyclus te verkorten; pas de versterkingswaarde van de proportionele klep aan om de beweging soepeler te maken.
Probleem 2: Onstabiele druk of temperatuur
Reden: De sensornauwkeurigheid is onvoldoende of de installatiepositie is onjuist.
Oplossing: vervang deze door sensoren met hoge-precisie en zorg ervoor dat de sensoren stevig zijn geïnstalleerd en uit de buurt van interferentiebronnen.
Probleem 3: Frequente apparatuuralarmen
Reden: De alarmdrempel is te gevoelig ingesteld.
Oplossing: Controleer de alarmomstandigheden, stel het drempelbereik redelijk in en vermijd vals alarm.
Probleem 4: Incompatibiliteit tussen nieuwe en oude componenten
Reden: De nieuwe Siemens PLC en ondersteunende apparatuur zijn niet compatibel met de oude mechanische componenten.
Oplossing: Houd bij het ontwerpen van het retrofitplan volledig rekening met de compatibiliteit van nieuwe en oude componenten; maak indien nodig gebruik van op maat gemaakte adapterplaten om de verbinding tussen nieuwe en oude componenten te realiseren.
Conclusie: Siemens PLC-retrofit is een verstandige keuze voor bedrijfsmodernisering
In de context van toenemende concurrentie op de markt is het verbeteren van de productie-efficiëntie en productkwaliteit de sleutel voor productiebedrijven om zich te ontwikkelen. Het achteraf uitrusten van oude vormmachines met moderne Siemens PLC's biedt bedrijven een kosteneffectief moderniseringstraject. Het lost niet alleen de problemen van lage efficiëntie, onstabiele kwaliteit en hoge kosten van oude machines op, maar helpt bedrijven ook de digitale transformatie van de productie te realiseren. De voordelen van Siemens PLC voor de modernisering van oude vormmachines liggen voor de hand, waaronder verbeterde betrouwbaarheid, nauwkeurige controle, kostenbesparingen en sterke schaalbaarheid.
Voor bedrijven die nog steeds twijfelen of ze oude machines moeten vervangen, is Siemens PLC-retrofit ongetwijfeld een rationelere keuze. Door wetenschappelijke stappen voor aanpassing te volgen en veelvoorkomende problemen tijdig op te lossen, kunnen ondernemingen hun investeringen snel terugverdienen en economische voordelen op de lange- termijn behalen. In de toekomst zal Siemens PLC, met de voortdurende ontwikkeling van industriële automatiseringstechnologie, een belangrijkere rol spelen bij de modernisering van productiebedrijven. Kiezen voor Siemens PLC voor retrofitting betekent kiezen voor een betere ontwikkelingstoekomst voor de onderneming, en het is ook een concrete praktijk van het upgraden van oude vormmachines met Siemens PLC.
