|
Aplikace řídicího systému Simatic PCS7 v rámci modernizace výroby surových olejů
V průběhu druhého pololetí roku 2001 byla v a. s. Setuza v Ústí nad Labem modernizována technologie výroby surových olejů. Součástí této modernizace byla i aplikace řídicího systému Simatic PCS7, součásti systému tzv. plně integrované automatizace (Totally Integrated Automation) Systém PCS7, produkt firmy Siemens, byl pro danou aplikaci zvolen na základě velmi dobrých zkušeností s těmito systémy, které již jsou ve společnosti Setuza instalovány. Dalším důvodem byly reference existujících propojení systému PCS7 a programového produktu SAP R3, který je v a. s. Setuza používán na úrovni řízení podniku. Na realizaci částí projektu modernizace se podílely firmy Chemtec engineering, spol. s r. o., a Siemens, s. r. o., divize A&D. Systém PCS7 řídí celou výrobu surových olejů, do které patří hlavní provozy Lisovna, Filtrace, Extrakce spolu s příslušnými přidruženými provozy. Do systému PCS7 byla dále začleněna řídicí jednotka technologie odslizení, kterou dodala firma Westfalia.
Hardwarová část
Řídicí systém tvoří čtyři automatizační jednotky typu AS 416, dva redundantní servery typu Primergy a tři operátorská pracoviště typu RI45 a Siemens Celsius, 54 v/v jednotek typu ET200S, ET 200M a OP17 a měniče frekvence Midimaster. Propojení automatizačních jednotek (AS) a serverů je realizováno průmyslovou sběrnicí Industrial Ethernet, propojení serverů a operátorských stanic (OS) běžnou sběrnicí Ethernet, tzv. terminálovou. Industrial Ethernet pracuje s přenosovou rychlostí 100 Mb/s. Fyzickým médiem jsou optické kabely propojující průmyslové rozbočovače 100 Mb/s typu OSM 62. Terminálová sběrnice je zcela oddělená od průmyslové. Pracuje také s rychlostí 100 Mb/s a je realizována klasickými kabely určenými pro běžné administrativní sítě typu Ethernet. Vstupně-výstupní jednotky ET 200M, ET200S a měniče frekvence jsou propojeny sběrnicemi Profibus-DP pracujícími s rychlostí 1,5 Mb/s. Vstupně-výstupní jednotky ET 200M a ET200S jsou vybaveny kartami typu B, které mohou být měněny za provozu. Jednotky ET200S jsou součástí stávajících silových rozváděčů, které byly kompletně přezbrojeny. Použitím ET200S odpadly veškeré náklady na kabelové propojení mezi řídicím systémem a silovými rozváděči. Vzhledem k tomu, že část technologického zařízení má charakter prostředí s nebezpečím výbuchu (zóna 1), jsou pro oddělení spojitých i dvouhodnotových (limitních) signálů použity oddělovače Pepperl+Fuchs. Většina analogových převodníků (vstupních i výstupních) je schopna komunikovat prostřednictvím protokolu HART, což usnadnilo jejich kalibrování a uvedení do provozu. Rozsah aplikace je patrný z tab. 1.
|
Tab. 1. Rozsah aplikace PCS7 v provozu výroby surových olejů v Setuza a. s. |
|
|
analogové vstupy |
124 |
|
analogové výstupy |
31 |
|
digitální vstupy |
1 240 |
|
digitální výstupy |
546 |
|
speciální zařízení (OP, Midimaster) |
7 |
|
ovládaná zařízení |
282 |
| |
Kromě technologických v/v jsou k řídicímu systému připojeny „balené“ jednotky pro chlazení páry, stabilní hasicí zařízení, elektrická požární signalizace a další. Řídicí systém včetně v/v jednotek je napájen přes UPS.
Softwarová část
Aplikační programové vybavení (přibližně 0,5 GB) bylo vytvořeno na inženýrské stanici systému PCS7 (ES) obsahující kompletní software pro vývoj aplikace typu Totally Integrated Automation.
Operátorský systém (obr. 1) je vytvořen v prostředí WinCC rozšířeném o nadstavby Basic a Advanced Process Control. Nadstavby umožňují použít veškeré vymoženosti systému PCS7, mezi nimi především automatického generování projektu operátorského systému. Při vygenerování operátorského systému se automaticky vytvoří hierarchie zobrazení a monitorů, kompletní databáze výstražných hlášení, upozornění, poruchových stavů, událostí a také archivační databáze.
Aplikační software je vytvořen v Engineering toolkit PCS7 s použitím diagramu funkčních bloků (CFC) strukturovaného textu (SCL). Převážná většina – asi 90 % – aplikace je tvořena z funkčních bloků: těch, které jsou součástí technologických a I&C knihoven implementovaných v systému ES PCS7, i vlastních.
|
Tab. 2. Charakteristika použitého software |
|
|
Operátorský software: WinCC-RT 64 kB, Advance + Basic Process Controll V5.0 |
|
zobrazení |
38 |
|
proměnné |
38 600 |
|
grafické objekty (PDL, BMP) |
1 250 |
|
Aplikační software: Engineering toolkit PCS7 V5.0 včetně PCS7 library |
|
analogové ovládače |
155 |
|
digitální ovládače |
1 786 |
|
sledování analogových signálů |
102 |
|
sledování digitálních signálů |
632 |
|
PID regulační smyčky |
22 |
|
ventily |
66 |
|
motory |
184 |
|
uživatelské bloky (FB, SCL) |
1 820 |
|
Zkušenosti s tvorbou aplikace a uváděním systému do provozu
Výhody systému PCS7 s vlastnostmi Totally Integrated Automation oproti klasickému systému SCADA (např. WinCC + STEP7) se projevily již při vlastním programování aplikace. Většina použitého softwaru pochází ze systémových knihoven technologických prvků, které jsou součástí dodávky inženýrské stanice PCS7. Programování těchto prvků včetně jejich ovládacích oken (faceplates) je velmi rychlé: v CFC programátor propojuje prvky na úrovni funkčních bloků. Jde o softwarové propojování technologických bloků metodami srovnatelnými s klasickým „drátováním“ rozváděčů. Dodávaná knihovna PCS7 byla rozšířena o vlastní bloky, které jsou programované s použitím SCL. Především šlo o bloky speciálních zařízení (pásový a šnekový dopravník, hřeblový dopravník – redler, elevátor atd.).
Nejvýznamnějším přínosem systému PCS7 je bezesporu automatické generování operátorského systému. K tomu je v Engineering toolkit určena speciální funkce, která zajistí přenos databáze proměnných a hlášení, která jsou implementována v řídicím softwaru, do operátorského systému. Programátor operátorského a aplikačního softwaru se v tomto případě nestará o správu jednotlivých proměnných. Pro navázání operátorského softwaru na aplikační software používá tzv. strukturované proměnné, jež jsou v databázi uložené se symbolickými jmény technologických prvků, které nadefinoval programátor řídicího softwaru v aplikačním softwaru.
Vlastnosti Totally Integrated Automation systému PCS7 byly do maxima využity především při uvádění aplikace do provozu. Plně bylo využito především možnosti on-line programování za chodu řízené technologie včetně rozšiřování databáze ovládaných zařízení, simulace veškerých v/v signálů a mnoha dalších funkcí, které jsou v PCS7 od verze 5.0 plně k dispozici. Toto vše ocenil provozovatel při konečném ladění parametrů a při drobných úpravách, které musel realizovat při plném provozu celé technologie. Velmi často se vyskytla situace, kterou lze popsat heslem: „V PCS7 máme hotovo dřív, než stihnete říci, co chcete.“
Ing. Luboš Melichar, Ing. Petr Janovský, Chemtec Eng., spol. s r. o.,
Ing. Milan Rebec, Siemens s. r. o.
Siemens s. r. o.
Evropská 33a
160 00 Praha 6
tel.: 02/33 03 11 11
http://www.siemens.cz
|