Aktuální vydání

celé číslo

04

2019

Plnicí a balicí stroje, výrobní logistika a správa skladových zásob

Průmyslové počítače, PLC

celé číslo

Automatizace výroby skleněných vláken

Automa 6/2001

Luboš Holík, E-therm a. s.

Automatizace výroby skleněných vláken

V prvním čtvrtletí roku 2001 uplynuly dva roky od spuštění moderního sklářského agregátu číslo 4 ve Vertexu, a. s., Litomyšl, který je významným světovým výrobcem skleněných vláken. Na dosavadním úspěšném provozu má nemalý podíl řídicí systém, využívající převážně moderní a zároveň osvědčené přístroje renomovaného britského výrobce, společnosti Eurotherm. Systém byl dodán společností E-therm Praha, a to od úvodního projektu po oživení a odladění, včetně všech provozních přístrojů, kabelových rozvodů a rozváděčů – tzv. na klíč.

Obr. 1.

Hardware
Základním článkem distribuovaného řídicího systému jsou přístroje T640 (obr. 1). Jsou to volně programovatelné vícesmyčkové řídicí a regulační mikrostanice (zjednodušeně regulátory), které umožňují řízení spojitých dějů (čtyři nebo více PID smyček), popř. i sekvenční řízení. Ve verzi dodané do zmiňovaného systému jsou osazeny dvěma moduly Hi-Level I/O. V této sestavě má každý přístroj osm analogových napěťových vstupů, osm digitálních vstupů, šest analogových výstupů (dva proudové, čtyři napěťové) a osm logických výstupů. Přístroje lze osadit i moduly pro vstupy signálů z termoelektrických článků.

Regulátory jsou vybaveny systémovou sběrnicí ALIN, po které komunikují mezi sebou a s nadřízenými počítači. Část přístrojů je vybavena sériovou komunikační linkou RS-422, popř. RS-485, užívající protokol Modbus, kterým si regulátory v tomto případě vyměňují data s podřízenými navíječkami skleněného vlákna.

Výhodou regulátorů T640 je jejich montáž do panelu s možností ovládat je pomocí osmi tlačítek a potřebné hodnoty zobrazovat na vícefunkčních displejích. Lze tak zobrazit nejen jednotlivé PID smyčky a další měřené hodnoty, ale i kompletní nastavení parametrů. Proti neoprávněnému zásahu z čelního panelu je určena ochrana pomocí infračerveného ovládače (klíče).

Pro zapojení silnoproudé rozvodny a ovládání dieselgenerátoru do systému, ale především pro vyhodnocení alarmových stavů (signalizovaných přímo provozními přístroji nebo logickými výstupy regulátorů T640, popř. PLC v pomocných provozech) slouží řídicí jednotky T103 (obr. 2), vybavené logickými vstupními a výstupními moduly. Tyto jednotky lze opatřit i moduly analogových vstupů a výstupů. Kromě sběrnice ALIN mají implementovánu i komunikaci Modbus. Jednotku je možné doplnit dvěma procesorovými moduly, které mohou pracovat nezávisle nebo v redundantním módu. U jednotek T103 se v aplikaci pro TA4 využívá téměř výlučně sekvenční řízení, ale vysoký výkon prokazují tyto jednotky v jiných aplikacích i v oblasti spojitého řízení. Výhodou sítě ALIN oproti sériové komunikaci je i možnost komunikace peer-to-peer.

Komunikace a řídicí počítače
Komunikační síť ALIN je tvořena dvěma nezávislými částmi: tavicí částí a částí tažení skleněného vlákna. Každá z nich je pomocí průmyslových rozbočovačů spojena se dvěma řídicími počítači. Z důvodu maximálního urychlení komunikace je každý ze čtyř hlavních počítačů vybaven dvěma komunikačními kartami ALIN, z nichž každá zprostředkovává přenos provozních dat přibližně z poloviny příslušné oddělené sítě.

Obr. 2.

Pátý počítač je určen především pro prohlížení dat sdílených s řídicími počítači pomocí sítě LAN (100Mb/s Ethernet). Je navíc vybaven jednou komunikační kartou ALIN, již lze připojit ke kterékoliv části sítě a která slouží především pro testovací, diagnostické a servisní účely.

Šestý počítač ovládá pomocí sériové komunikace osm PLC a několika desítek jednosmyčkových PID regulátorů v pomocných provozech (klimatizace a výroba chladu, chemická přípravna a rozvody, vodní hospodářství).

Poslední počítač připojený k síti LAN řídicího systému není umístěn ve velínu, ale v místnosti výstupní kontroly. S využitím sériové komunikace soustřeďuje data ze tří vážicích stanovišť za strojním zpracováním skleněného vlákna, které jsou určeny ke kontrole kvality, a pomocí komunikace s řídicími počítači zpracovatelské části z něj lze nastavovat vybrané parametry některých regulátorů. Na tomto počítači je instalován speciální software, vytvořený na zakázku společností E-therm.

Software pro řízení a podnikový informační systém
Jako vizualizační software je použit systém Tactician T3500 firmy Eurotherm, pracující pod operačním systémem Windows NT.

Nejužívanějšími zobrazeními v tavicí části agregátu jsou základní provozní schémata tří technologických skupin se zobrazením teplot, tlaků a dalších analogových veličin, ale i základních digitálních stavů (zapnutí motorů, stavy bezpečnostních a varovných prvků), s možností ovládat je (regulační režimy, žádané hodnoty nebo nastavení ovládacích prvků). Druhou nejužívanější funkcí vizualizace je grafické zobrazení časového průběhu v několika skupinách hodnot a v různých časových měřítcích. Méně často se používají obrazovky s podrobným zobrazením regulačních smyček, včetně možnosti nastavit jejich parametry (oprávněnými uživateli).

Ve zpracovatelské části jsou nejužívanější zobrazení s přenesenými údaji o výrobě, kde se v systému Tactician vyhodnocují (počítají se průměry, sumarizace) a indikace chybových stavů se přenášejí z jednotlivých strojních zařízení.

Obr. 3.

Údaje o výrobě do podnikového informačního systému soustřeďují řídicí počítače zpracovatelské části a jako soubory je předávají po síti do systému třetí strany. Další provozní údaje z tavicí části získává informační systém pomocí sériové sběrnice Modbus ze dvou nezávislých mnohokanálových zapisovačů Eurotherm Chessell (osazeny moduly pro 48 vstupů, lze osadit až 96 vstupů).

Provozní data z regulátorů ve zpracovatelské části soustřeďuje pomocí komunikace ALIN jednotka T103, osazená dvěma nezávislými procesorovými moduly, která pro import dat do podnikového systému vlastně tvoří komunikační bránu ALIN – Modbus.

Malá statistika
Mimo linku na přípravu sklářského kmene a čisticího zařízení spalin, kde je řídicí část součástí dodávky, ovládá zmiňovaný řídicí systém celý sklářský agregát TA4 včetně pomocných provozů. Jen do části systému ovládané regulátory T640 a jednotkami T103 je hardwarově soustředěno téměř 400 analogových a 650 logických vstupů, více než 100 analogových a 400 logických výstupů. Dalších asi 20 000 hodnot je přenášeno pomocí sériové sběrnice mezi regulátory T640 a navíječkami. Počítač pomocných provozů sdílí s regulátory a PLC téměř 3 000 hodnot, fyzicky je do PLC a regulátorů připojeno kolem 1 200 převážně logických signálů. Celkově je v systému zahrnuto přes 40 000 proměnných (tagů).

Pro převod signálů z termoelektrických článků a dalších snímačů na unifikovaný signál 4 až 20 mA je použito přibližně 300 programovatelných převodníků švédské firmy INOR s pětiletou zárukou.

Závěr
Zmiňovaný systém využívá výhody systému Eurotherm Network 6000 – komunikace ALIN, výkonná a přitom dosti jednoduše programovatelná zařízení T640 a T103 a široké možnosti softwaru Tactician. Mimo řídicí systém je v této aplikaci úspěšně použito množství dalších komponent Eurotherm, např. nezávislé indikátory a alarmové jednotky Eurotherm 2132i s univerzálním vstupem, tyristorové jednotky Eurotherm řady 460 nebo měniče frekvence Eurotherm Drives řady 605.

Obr. 4.

V nedávné době společnost Eurotherm přišla s nabídkou nového systému Eurotherm Suite. Ten je založen na jednotkách vzdálených vstupů a výstupů 2500, vybavených komunikací Modbus nebo Profibus, které mohou mít přímo implementovány regulační a řídicí funkce. Výkonnou výpočetní jednotku představuje Process Supervisor – jednotka T940 vybavená komunikací ALIN, Modbus i Profibus s možností realizovat redundanci komunikace, napájení i procesorů. Doplňuje je řídicí jednotka Visual supervisor – T800 s dotykovým displejem 1/4 VGA nebo SVGA, s komunikací ALIN a Modbus, popř. Profibus. Kromě spojitého i sekvenčního řízení umožňuje zapisovat data nebo alarmy na disketu nebo PC kartu, ale třeba i použít výstup pro zápis dat na tiskárnu.

Jako řídicí software je využit program Eurotherm Suite v několika variantách podle rozsahu a možností řízení.

E-THERM a. s.
Nad Novou Libní 4 / 1869
182 00 Praha 8
02/83841077-8
02/83842085
info@etherm.cz