Integracija in avtomatizacija perifernih pomožnih sistemov vodnega rezalnika

Rijavec, Aleksander (avtor), Geršak, Gregor (mentor)

V diplomski nalogi je predstavljena nadgradnja perifernega sistema vodnega (WaterJet) rezanja kovin, ki vključuje dva peščena zalogovnika z abrazivnim peskom ter filtrirni sistem za obdelavo odpadne vode. Namen naloge je bil zagotoviti bolj zanesljivo, pregledno in avtomatizirano delovanje celotnega sistema ter zmanjšati možnosti za zastoje, ki povzročajo neposredno finančno izgubo. Poseg je zajemal tako strojno kot programsko prenovo sistema. V sklopu strojne nadgradnje so bili nameščeni trije WAGO krmilniki, vsak za svoj del sistema – peščeni zalogovnik 1, peščeni zalogovnik 2 in filtrirna naprava. Vsaka enota deluje kot slave naprava, ki prek Profibus omrežja komunicira z glavnim Siemens S7-300 PLC krmilnikom (master). Za povezavo vhodnih in izhodnih signalov so bili uporabljeni standardni WAGO moduli (750-610, 750-430, 750-530 in 750-600). Na programski ravni je bil celoten sistem na novo razvit v okolju Siemens Step 7, pri čemer je bil upoštevan specifičen način delovanja vsake enote. Za peščeni zalogovnik 1 je bila zasnovana logika z uporabo dveh senzorjev v spodnji posodi, ki omogoča avtomatsko in zanesljivo preklapljanje med stanji pripravljenosti, polnjenja in izpraznjenosti. Pri peščenem zalogovniku 2 je zaradi drugačne konstrukcije z enim senzorjem uporabljena časovna logika. Obe enoti omogočata tudi ročni nadzor s svetlobno signalizacijo (zelena, rumena, rdeča) in možnost simulacije napak. Za filtrirno napravo za vodo, ki ločuje pesek od vode , je bil razvit poseben cikel praznjenja sedmih prekatov. Ta del sistema omogoča delovanje v dveh avtomatskih načinih (z linearnim in prioritetnim odpiranjem ventilov), poleg tega pa tudi v ročnem načinu z varnostno omejitvijo na največ štiri odprte ventile hkrati, s čimer se prepreči preobremenitev črpalk. Pomemben del rešitve je tudi vizualizacija, izdelana v okolju WinCC flexible, ki operaterju omogoča celovit nadzor nad stanjem sistema. Prikazani so nivoji v peščenih zalogovnikih, stanja senzorjev, statusi posameznih enot, opozorila in alarmi. Sistem beleži tudi podatke o številu polnitev, ki služijo za statistično analizo in optimizacijo vzdrževanja. Z izvedenimi rešitvami smo dosegli večjo zanesljivost, zmanjšanje zastojev, večjo varnost in preglednost sistema ter izboljšano planiranje porabe materiala. Nadgradnja sistema je pomembno prispevala k povečanju učinkovitosti industrijskega postopka vodnega rezanja.

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: WaterJet, avtomatizacija, Siemens S7-300, WAGO, Profibus, peščeni zalogovnik, filtrirni sistem, vizualizacija
• Vrsta gradiva: Diplomsko delo/naloga
• Tipologija: 2.11 - Diplomsko delo
• Organizacija: FE - Fakulteta za elektrotehniko
• Leto izida: 2025
• PID: 20.500.12556/RUL-171590
• COBISS.SI-ID: 248113667
• Datum objave v RUL: 28.08.2025

Sekundarni jezik

• Jezik: Angleški jezik
• Naslov: Integration and Automation of Peripheral Auxiliary Systems for Water Jet Cutter

Izvleček

This thesis presents the upgrade of the peripheral system of WaterJet metal cutting, which includes two sand hoppers with abrasive sand and a water filtration system. The purpose of the thesis was to ensure more reliable, transparent, and automated operation of the entire system and to reduce the possibility of stoppages, which cause direct financial loss. The upgrade involved both hardware and software modifications. Three WAGO controllers were installed, each for its own part of the system – sand hopper 1, sand hopper 2, and the filtration unit. Each unit operates as a slave device, communicating with the main Siemens S7-300 PLC controller (master) via the Profibus network. Standard WAGO modules were used to connect input and output signals (750-610, 750-430, 750-530, and 750-600). On the software side, the entire system was newly developed in Siemens Step 7, taking into account the specific operation of each unit. For sand hopper 1, logic with two sensors in the lower container was implemented, allowing automatic and reliable switching between readiness, filling, and emptying states. Sand hopper 2, due to a different construction with only one sensor, uses time-based logic. Both units also allow for manual control with signal lights (green, yellow, red) and the possibility of simulating sensor failure. For the water filtration system, which separates sand from water, a special discharge cycle of seven chambers was developed. This part of the system operates in two automatic modes (with linear and priority-based valve opening), and also in manual mode with a safety limit of four open valves at once, which prevents pump overload. An important part of the solution is the visualization, created in WinCC flexible, which gives the operator complete control over the system. Displayed are the sand levels in the hoppers, sensor statuses, unit statuses, warnings, and alarms. The system also logs the number of fillings, which is used for statistical purposes and maintenance optimization. With the implemented solutions, greater reliability, reduced downtime, improved safety and system transparency, and better planning of material consumption were achieved. The system upgrade has significantly contributed to the efficiency of the industrial waterjet cutting process.

• Ključne besede: WaterJet, automation, Siemens S7-300, WAGO, Profibus, abrasive tank, filtration system, visualization