Retrofit di una spazzolatrice per statori: nuova implementazione software PLC

This thesis was carried out in collaboration with Denso Manufacturing Italia S.p.A., in their factory in San Salvo (CH), Abruzzo. After a layout change of the company, a Retrofit of a brushing machine for stators was requested, i.e. an upgrade of the PLC control software of an existing machine. The reasons behind this choice are: the demand to improve the product's quality because currently there is too much waste due to lack of control of the wear of the brushing wheel. In addition, the other purpose is to extend the life time of the wheel for economic savings. Following an introduction in the field of Industrial Automation, which retraces the steps that led to the success of the PLC, have been described the main characteristics of these devices and their functions. After this historical excursus we moved on to describe the existing automation in the plant and the critical issues to be resolved. It has therefore been illustrated how the "island" consists of a two-station brushing machine, one that works on the outside of the stator and the other on the inside; this machine is placed inside a cage that delimits an external automation consisting of loading, unloading and rejecting buffers and an anthropomorphic robot for enslaving the brushing machines. Currently, the machine does not monitor brushing by software, it only has a pressure regulator on the wheel advance cylinder. The goal is to establish a control system on the wear of the grinding wheel. Therefore, a linear transducer and a load cell have been installed on the wheel approach cylinder, due to monitor the stroke performed when the grinding wheel touches the stator. Instead the advancement of this cylinder is operated by a proportional valve. In this way it is possible to measure the radius of the grinding wheel at each machining cycle. Also is possible to command to the inverter, which manage the rotation of the grinding wheel, a frequency of rotation such that the tangential speed of the grinding wheel on the stator can be constant. To get to implement this control through the Siemens Simatic Manager Software, we started from an analysis of the machine cycle through two flowcharts, one for the single station cycle, the other to analyze how the external automation interfaces with the brushing machine. After that, a second analysis step was carried out with the use of Petri's nets, with them the cycle of a station interfaced with the Robot operations was structured, highlighting simultaneous movements. The network is limited and does not present deadlocks. At this point, after an explanation of the software's elements and functions, we moved on to the structuring of the program according to the rules dictated by the company specifications, with the obligation to use the language known as KOP / Ladder and the sub-programs that they had a precise name and purpose. Extracts of the program were then shown at the points where company control requests were implemented. For company's organizational and production reasons has not yet been able to load the new software into the machine to verify its success, however, further starting points have been provided for future improvements.

Questo lavoro di Tesi si è svolto in collaborazione con la Denso Manufacturing Italia S.p.A., nel loro stabilimento di San Salvo (CH), Abruzzo. A sequito di una modifica al layout aziendale è stato richiesto un Retrofit di una spazzolatrice per statori, ovvero un ammodernamento del software di controllo PLC di una macchina esistente. Fra le ragioni alla base di tale scelta si hanno: la necessità di migliorare la qualità del prodotto a seguito di scarti per mancanza di controllo dell'usura della mola di spazzolatura, l'intenzione di allungare il tempo di vita della mola per un risparmio economico. A seguito di una introduzione nell'ambito dell'Automazione Industriale, in cui si ripercorrono i passi che hanno portato all'affermazione del PLC, si sono descritte le caratteristiche principali di tali dispositivi e le loro funzionalità. Dopo questo excursus storico si è passati a descrivere l'automazione esistete in stabilimento e le criticità da affrontare e superare. Si è ,quindi, illustrato come "l'isola" si compone di una macchina spazzolatrice a due stazioni, una che lavora sull'esterno dello statore e l'altra sull'interno; questa macchina è posta all'interno di una gabbia che delimita un'automazione esterna composta da buffer di carico, scarico e scarto ed un Robot antropomorfo per l'asservimento delle spazzolatrici. Ad oggi la macchina non monitora via software la spazzolatura, presenta solo un regolatore di pressione sul cilindro di avanzamento mola. L'obiettivo è quello di instaurare un sistema di contollo sull'usura della mola, quindi, sul cilindro di accostamento della mola sono stati installati un trasduttore lineare ed una cella di carico per monitorare la corsa effettuata quando la mola tocca lo statore, inoltre l'avanzamento di tale cilindro è azionato da una valvola proporzionale. In questo modo è possibile effettuare una misurazione del raggio della mola ad ogni ciclo di lavorazione e, tramite formulazioni matematiche, comandare all'inverter, a gestione della rotazione della mola, una frequenza di rotazione tale per cui la velocità tangenziale della mola sullo statore possa risultare costante. Per arrivare ad attuare questo controllo tramie Software Simatic Manager di casa Siemens, si è partiti da un'analisi del ciclo della macchina tramite due flowchart, uno per il ciclo della singola stazione, l'altro per analizzare come si interfacciano l'automazione esterna e la macchina. Dopodichè si è passati ad un secondo step di analisi con l'utilizzo delle Reti di Petri, con esse si è strutturato il ciclo di una stazione interfacciato con le operazioni Robot, evidenziando movimenti simultanei, la rete risulta essere limitata e non presentare deadlock. A questo punto, dopo una spiegazione dell'ambiente di programmazione e delle sue funzionalità, si è passati alla strutturazione del programma secondo le regole dettate dal capitolato aziendale, con l'obbligo di utilizzare il linguaggio noto come KOP/Ladder e la suddivisione in sottoprogrammi che avessero un preciso nome e fine. Si sono quindi mostrati estratti del programma nei punti in cui si attuavano le richieste aziedali di controllo. Per questioni organizzative e produttive dell'azienda non si è potuto ancora caricare in macchina il nuovo software per verificarne la riuscita, si sono però forniti ulteriori punti di partenza per future migliorie.