|
Integrované systémy řízení a pohonů
Firma Simens uplatňuje ve svých technických řešeních koncepci tzv. plně integrovaných automatizačních systémů – Totally Integrated Automation (TIA). Koncepce TIA je sjednocením prostředků pro automatizaci výroby zejména v oblasti vzájemné komunikace, které je postupně doplňováno unifikací v oblastech projektování, programování a správy dat.
Jádrem systému TIA jsou řídicí systémy. Mezi další komponenty patří prostředky pro vizualizaci, regulované pohony apod. Vizualizace tvoří rozhraní mezi člověkem a technologickým zařízením a regulované pohony mají charakter akčních členů.
Právě začlenění pohonů do TIA bylo jedním z důvodů, které vedly firmu Siemens k organizačnímu sloučení původně samostatných divizí automatizace a pohonů do jediné, nazvané Automation & Drives.
Učebnicovým příkladem zavedení prostředků TIA je dodávka pohonů a řídicího systému pro papírenský stroj PS-3 ve společnosti Frantschach Pulp & Paper a. s. ve Štětí. Tuto dodávku realizovala firma Blumenbecker Prag s. r. o. (partner firmy Simens) v říjnu roku 2002 jako subdodavatel společnosti Vatech, která byla hlavním dodavatelem elektročásti (obr. 1).
Papírenský stroj a jeho podpůrnou infrastrukturu lze z hlediska řízení rozdělit přibližně na tyto části:
- chemické hospodářství,
- skladování, mletí, třídění a dopravu pracovní látky do nátoku papírenského stroje,
- pohon stroje,
- ovládání pohyblivých mechanismů stroje,
- pomocné technologické celky stroje – vodní hospodářství, tlakové praní, vakuový systém, zpracování výmětu, parokondenzační systém, kryt sušicího válce a systém mazání.
V oblasti chemického hospodářství, přípravy a dopravy látky řeší řídicí systém úlohy regulace a měření, sekvenční spouštění a zastavování technologických skupin, výpočty dávkovacích a směšovacích poměrů a rovněž zapínání a vypínání jednotlivých čerpadel a pomocných pohonů.
Pohon papírenského stroje je do značné míry samostatným zařízením a v jiných aplikacích bývá často řešen odděleně. Integrování pohonu do řídicího systému PS-3 značně zjednodušuje vazby na ostatní technologické celky a poskytuje operátorovi přehlednější informace.
Pohyblivými mechanismy papírenského stroje jsou především zařízení pro přiklápění a přítlak válců lisu apod. Důležitý v této části stroje je stojan navíječe, kde automatická sekvence umožňuje za provozu převést pás papíru na nový prázdný trn navíjené role.
Na dotyčném stroji je instalováno na 150 střídavých pohonů. Z toho 37 individuálních je řízeno měniči MasterDrives nebo Micromaster. Vícemotorový střídavý pohon o výkonu 2,7 MW pohánějící vlastní stroj tvoří sedmnáct střídačů MasterDrives, které jsou pro potlačení rušení sítě napájeny dvanáctipulsně.
Celkem asi 2 000 vstupů a výstupů řídicího systému je připojeno do modulů vzdálených vstupů a výstupů ET200M.
Komunikace centrální části systému s periferními zařízeními a se všemi regulovanými pohony je zajištěna sběrnicí Profibus-DP. Toto řešení optimalizuje rozmístění periferií v rozvodnách a pultech a znamená menší požadavky na kabeláž.
Centrem řídicího systému je programovatelný automat Simatic S7-400 s procesorovou jednotkou CPU 416-2DP. Tato procesorová jednotka je schopna s dostatečnou rezervou zajišťovat požadované úlohy, zahrnující asi 70 regulací, 129 měření a 30 sekvencí a velký počet dalších logických, diagnostických a matematických funkcí.
Ovládání a vizualizace jsou řešeny operátorskými panely s dotykovou obrazovkou, umístěnými přímo v technologii na pultech, a operátorskými stanicemi se systémem SCADA WinCC ve velínu. Tyto stanice jsou hlavním ovládacím prvkem celého sytému.
Grafické znázornění zařízení rozdělené na snímky jednotlivých technologických celků poskytuje v přehledné formě informace o jeho stavu. Poruchový a diagnostický systém spolu se záznamem časových průběhu veličin umožňují rychle řešit poruchové stavy.
Aby bylo možné předávat důležité informace o výrobě pro další zpracování, jsou operátorské stanice připojeny do podnikové sítě. Toto připojení je již samozřejmou součástí všech systémů WinCC instalovaných ve Frantschach Pulp & Paper a. s.
Důležitou součástí systému jsou prostředky zajišťující vzájemnou komunikaci jeho jednotlivých částí. Propojení centrální části řídicího systému, periferií, regulovaných pohonů a operátorských panelů zabezpečuje již zmíněná sběrnice Profibus-DP. Centrální část řídicího systému a vizualizace jsou propojeny průmyslovou sítí Ethernet a pro lokální diagnostiku pohonů stroje je využita sériová komunikace Siemens DriveMonitor. Celkové schéma řídicího systému a propojení jeho jednotlivých částí ukazuje obr. 2.
Popsaný příklad řešení je v souladu s koncepcí plně integrované automatizace. Obdobná řešení aplikovala firma Blumenbecker Prag na dalších zařízeních v papírenském průmyslu i v jiných průmyslových odvětvích. Z významnějších je možné jmenovat např. superkalandry v JIP Větřní, laminovací stroje a sušicí stroj ve Frantschach Pulp & Paper a. s. ve Štětí, řízení konstantní části papírenského stroje v Norske Skog a. s. ve Štětí a válcovací stolice Kvarto 1 a Kvarto 4 v AL Invest Břidličná.
Ing. Petr Plachký,
Blumenbecker Prag s. r. o.
|