Mermer makinelerinde ileri seviye kontrol uygulamaları

Abstract

Fosil enerji kaynaklarının hızla azalmasından dolayı enerji kaynaklarının verimli kullanılması gerekmektedir. Bu nedenle işletme maliyetlerinin büyük çoğunluğunu elektrik enerjisi tüketiminin oluşturduğu mermer makinelerinde enerji verimliliğinin sağlanması oldukça önemli bir konudur.Maden endüstrisinde mermer işlemede kullanılan çok çeşitli makineler bulunmakla birlikte dairesel testereli mermer makineleri özellikle bloklardan plaka üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Dairesel testereli kesme sürecine etki eden makineye, kesilen mermere ve kesici testereye ait pek çok parametre bulunmaktadır ve bu parametrelerden en etkili iki tanesi ilerleme hızı ve testere dönüş hızıdır. Bu parametrelerin doğru seçilmesi enerji verimliliğini artırmaktadır. Ancak mermer homojen bir malzeme olmayıp içerisinde farklı sertlikte bölgeler barındırdığından önceden seçilen ve kesme süreci boyunca sabit tutulan parametreler verimi azaltıcı etki oluşturabilmektedir. Kesme sürecinde parametreler mermerin kesilen bölgesine uygun biçimde kontrol edilirse kesme veriminin artacağı söylenebilir. İlerleme ve testere hızlarının kontrolü, geri beslemeli kontrol sistemine gömülü bir kontrolör kullanımıyla mümkün olabilir. Kontrolör, hedeflenen enerji tüketimi değerini yakalayabilmek için kesme parametrelerini sürekli değiştirecek ve kesme süreci boyunca mermerin içerisindeki farklı sertlikteki bölgeler en uygun parametrelerle kesilebilecektir.Bu tez çalışmasında LabVIEW tabanlı bir veri toplama sistemine sahip laboratuvar ölçekli dairesel testereli mermer kesme makinesi geliştirilmiştir. Makinenin ilerleme ve testere dönüş hızlarını kontrol etmek amacıyla toplam dört adet PID ve BM kontrolörler tasarlanmıştır. Bunlardan üçünde sadece ilerleme hızı, sonuncu kontrolörde ise ilerleme hızının yanında testere dönüş hızı da kontrol edilmiştir. Daha sonra tüm kontrolörler LabVIEW ile hazırlanmış ayrı ayrı arayüzlere gömülmüştür. Gerçekleştirilen kontrolörlerin performansını incelemek için Burdur bej ve Uşak yeşil mermerleriyle Afyon traverteni üzerinde kesme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Deneylerde elde edilen sonuçlar enerji tüketimi değerleri, kesme süreleri, toplam mutlak hata değerleri ve enerji verimliliği yönünden incelenmiştir. Sonuçlar üzerinde yapılan analizler BM kontrolörlerin PID kontrolöre göre daha başarılı olduğunu göstermiştir. Ayrıca ilerleme ve testere dönüş hızlarının birlikte kontrol edildiği iki çıkışlı BM kontrolörün tek çıkışlı BM kontrolöre göre daha iyi performans gösterdiği görülmüştür.

Since fossil energy resources in the Earth are being consuming fast, energy resources are needed to be used efficiently. Therefore, to ensure energy efficiency is vital issue for energy consumption which is the main cost item in marble cutting process.Though, there are various machines for processing the marble in mine industry, circular sawblade machines are widely deploying for producing plaques from block marbles in particular. There exists many parameters with related to machine, marble, and sawblade which those are affecting of productivity in the cutting process. In the cutting process, travelling and sawblade rotation speeds are the most important parameters. Choosing these parameters correctly improves energy efficiency. Since marble is a metamorphic rock, it is not a homogenous material and its intensity may vary. So, selection of parameters prior to cutting process and remaining of them constant to the end of the process reduce energy efficiency of the marble cutting process. If parameters are controlled according to the parameters such as intensity of cut region and hardness of the material, it is clear that energy efficiency will improve. It is possible to control the travelling and the sawblade rotation speed with a controller embedded in closed loop control system. The controller will continuously augment cutting parameters to save energy by selecting most appropriate parameters according to varying hardness marble regions.In this thesis, a laboratory scaled cutting machine with circular sawblade which has LabVIEW based data acquisition system was designed. PID and FL controllers were designed for controlling the travel and sawblade rotation speeds in the machine. Totally four controllers (Three of them for controlling the travel speed and one for controlling the travel and sawblade rotation speeds simultaneously) were embedded in graphical user interface designed with LabVIEW. Burdur beige marble, Usak green marble and Afyon travertine were used to examine the performances of designed controllers for cutting experiments. Results obtained from cutting experiments were analyzed for specific cutting energy, cutting period, absolute total error and energy saving values. The results showed that FL controllers are more successful than PID controllers. In addition, it was seen that FL controller which have two control signals had been more performance than FL controllers which have one control signal.