со s
с; <
i <
.о i
Комплексный подход к автоматизации электрохимического производства
Integrated Approach to Automation of Electrochemical Production Line
УДК 658.5:005.591.6
Казаков Вячеслав Александрович
заместитель директора Пензенского регионального центра высшей школы — филиала Московского государственного университета технологий и управления им. К. Г Разумовского, доктор технических наук, профессор
440026, г Пенза, Красная ул., д. 38
Kazakov Vyacheslav Aleksandrovich
Penza Regional Centre of Higher School — Branch of the Moscow State University of Technologies and Management named after K. G. Razumovskiy
Krasnaya Str. 38, Penza, Russian Federation, 440026
Виноградова Наталья Александровна
доцент Пензенского регионального центра высшей школы — филиала Московского государственного университета технологий и управления им. К. Г. Разумовского, кандидат технических наук, доцент 440026, г Пенза, Красная ул., д. 38
Vinogradova Natal'ya Aleksandrovna
Penza Regional Centre of Higher School — Branch of the Moscow State University of Technologies and Management named after K. G. Razumovskiy
Krasnaya Str. 38, Penza, Russian Federation, 440026
Проблема автоматизации электрохимических производств связана с особой спецификой технологических процессов и их широким ассортиментом. Применяя методы формализации и разбивая сложный технологический процесс на составные элементы, можно разработать структуру автоматизированного производства. Такой подход возможен для большинства операций, которые являются обязательными вне зависимости от характера наносимого гальванического покрытия.
Автоматизированная система состоит из трех основных блоков (внешний, зависящий от технического задания, интеллектуальный автоматизированный блок, содержащий комплект компьютерных программ для расчета параметров производства и производственный автоматизированный блок, содержащий различные подпрограммы управления процессами). Производственный блок разбит на две части: предварительные и основные операции. Для каждой части учитывается своя специфика. Причем особое внимание уделяется промывочным операциям, которые сопровождают и основные, и предварительные этапы нанесения покрытия металлами и сплавами.
Применение контролирующих устройств на каждом участке не позволяет бракованным изделиям перемещаться по технологической линии и тратить дорогостоящие ресурсы. Автоматизированная система не только контролирует, но и регулирует основные параметры технологического процесса
Грамотное составление циклограмм движения автооператоров позволяет уже на действующем производстве, не меняя технологических растворов и оборудования, существенно увеличить производительность технологической линии. Таким образом, комплексная автоматизация позволяет снизить процент брака и сократить непродуктивные простои оборудования.
Виноградов Олег Станиславович
доцент Пензенского регионального центра высшей школы — филиала Московского государственного университета технологий и управления им. К. Г. Разумовского, кандидат технических наук, доцент 440026, г. Пенза, Красная ул., д. 38
Vinogradov Oleg Stanislavovich
Penza Regional Centre of Higher School — Branch of the Moscow State University of Technologies and Management named after K. G. Razumovskiy
Krasnaya Str. 38, Penza, Russian Federation, 440026
Ключевые слова: автоматизация, электрохимическое производство, контроль, промывка деталей, выбор электролита, покрытие
The difficulties in the automation of electrochemical production are associated with particular specifics of technological processes and their wide range. Codification and breaking a complex process down into its component elements may help in developing a framework for automated production. This approach is possible for most required operations, irrespective of the nature of the applied plating.
An automated system comprises three main components: an external unit, which depends on the technical purpose; a programmed automated unit, which comprises a set of computer programs that calculate the parameters of production; and а manufacturing automated unit, which contains various control sub-programs. The manufacturing unit performs two operations: preliminary and main. The specific features of each operation should be considered. Note that special attention should be paid to flashing operations that accompany both basic and preliminary stages of coating by metals and alloys. Using monitoring devices at each step prevents the movement of defective products through the production line and the wastage of valuable resources. The automated system not only controls but also regulates the main parameters of the production process.
Competent preparation of robot motion sequence diagrams helps to significantly increase the production rate on the existing production line without changing technological solutions and equipment. Thus, complex automation helps reduce the rejection rate and unproductive downtime.
Keywords: automation, electrochemical production, control, flashing the parts, choice of electrolyte, coating
Электрохимические производства отличаются большими объемами используемой воды и реагентов, разнообразием технологических процессов и операций и, соответственно, широким перечнем и высокими концентрациями ионов металлов в стоках. Автоматизация технологических процессов при нанесении электрохимических покрытий металлами возможна на всех уровнях организации производства. При этом следует учитывать специфику электрохимических производств. Следует отметить, что при выборе конкретного технологического процесса для нанесения покрытия учитывают условия эксплуатации изделия, подвергающегося покрытию, его материал и конфигу-
Рис. 1. Схема взаимодействия отдельных частей электрохимической автоматизированной системы
рацию, а также экономическую целесообразность использования того или иного типа электролита. Кроме того, сейчас особое внимание уделяется вопросам экологической безопасности производства, и обойти этот вопрос при выборе технологии электроосаждения покрытия металлом или сплавом нельзя.
Для внедрения автоматизации попробуем формализовать сам поход к описанию электрохимических производств со всей их разнообразной структурой. Рассматривая электрохимическую систему, используемую для нанесения покрытий металлами и сплавами, обозначим в ней многоуровневую иерархическую структуру, при этом пошагово выделяя три основных вида иерархии: уровень математического описания (или абстрагирования), уровень управления (или принятия решений) и организационный уровень.
При рассмотрении иерархической системы выделяем ряд специфических подуровней, описывающих конкретику выполняемых действий:
• подсистемы управления исполнительными органами используемого оборудования;
• подсистемы управления отдельным видом оборудования автооператорной линии;
• подсистемы управления комплексом технологического оборудования, обеспечивающего выполнение какого-либо технологического подпроцесса, включая управление всей электрохимической линией, управление качеством на электрохимическом производстве, планирование ресурсов производства и предприятия в целом.
Анализируя описанную иерархическую систему, можно создать схему взаимодействия отдельных ее частей (рис. 1).
Нанесение гальванических покрытий является сложным технологическим процессом. Нарушение, допущенное на любой из стадий производства, приводит к браку. При поступлении изделий в цех оценивается качество поверхности изделия (рис. 2). Далее проводят предварительную обработку с целью нивелирования влияния таких факторов, как присутствие органических и неорганических загрязнителей, наличие оксидной пленки и т.д. В электрохимическом про-
изводстве в этот блок обязательно входят операции обезжиривания и травления поверхности изделия.
Операция «дополнительная обработка» содержит закодированную информацию о применяемых способах обработки, таких, например, как активация. Следует отметить, что дополнительные виды обработки применяются только для определенного материала изделия и при нанесении определенного вида покрытия металлом или сплавом. Качество обработки в блоке «Предварительные операции» зависит от качества рабочего раствора и соблюдения технологии проведения самих операций. В свою очередь и качество раствора, и качество обработки являются производными от ряда специфических критериев.
К примеру, качество рабочего раствора, например операции травления, зависит от его состава (химической чистоты реагентов и воды, используемых при составлении раствора травления, а также концентрации действующих компонентов). Кроме того, необходимо учитывать «чистоту» самого рабочего раствора для проведения операции травления, так как с течением времени и увеличением количества проведенных операций в технологическом растворе может накопиться ряд посторонних примесей, стравливаемых с поверхности изделий. Такое загрязнение может серьезно сказываться на качестве проведенной операции вплоть до образования некачественного покрытия.
Кроме того, качество обработки поверхности, а также срок службы рабочих растворов зависят от качества промывок, к которым также предъявляется ряд требований, выполнение которых минимизирует риск образования брака [1]. Промывочные операции в электрохимическом производстве занимают особое место. Мало того что они проводятся практически после каждой технологической операции, так еще в ряде случаев используются многократные промывки с использованием горячей и холодной воды [2; 3].
Все эти сложности связаны с тем, что плохая отмывка изделий может привести не только к загрязнению следующего технологического раствора, но и к браку. Немаловажное значение имеет выбор систе-
< <
о х о
<
со О
О
О О
Материал детали
Класс точности (шероховатость и т. д.)
Размер и геометрия детали
Чистота поверхности
Качество поверхности
Предварительные операции
-и А
Обезжиривание
Травление
Дополнительная обработка
Качество реактивов
|______________________________________J
Концентрация действующих веществ
N И
Состав рабочего
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.