Aktuální vydání

celé číslo

03

2023

Automatizace strojírenské výroby

HMI a operátorské panely

celé číslo

Inženýrink pro automatizační techniku Siemens

Předpokladem vysoce výkonné výroby ve většině odvětví průmyslu je automatizace. Nezbytnou součástí všech technologických zařízení v hromadné výrobě jsou proto řídicí systémy. Firma COMPAS automatizace, spol. s r. o. (dále COMPAS), jako jedna z předních automatizačních firem, nabízí svá řešení v oblasti průmyslové automatizace s významným know-how pro několik odvětví. Svou kapacitou, odborností a seriózním přístupem k zákazníkům podporuje výrobu mnoha významných průmyslových podniků nejen v České republice. Specializuje se na techniku Siemens: řídicí systémy a HMI Simatic, elektrické pohony Simoreg, Simovert, Sinamics G a Sinamics S, techniku RFID a provozní přístrojové vybavení pro procesní výrobu. Specialisté firmy mají zkušenosti s vývojovými prostředky již zavedenými (Step7, Protool, WinCC, WinCC flexible, Starter, Drive-ES) i novými (TIA Portal, Simotion Scout). Požadavky na bezpečnost při poruše (funkce fail safe) jsou schopni řešit jak na bázi dedikovaných obvodů, tak použitím bezpečnostních PLC nebo procesorů s redundancí (Simatic třídy F nebo FH). S cílem minimalizovat náklady na kabeláž a montáž hardwaru často využívají distribuovanou architekturu řídicích systémů. Jako komunikační sběrnice používají jak etablovaný a standardizovaný Profibus, tak i novější a výkonnější Profinet IO. Komunikace s jinými systémy než značky Simatic jsou schopni realizovat i pomocí sběrnice Modbus či různými protokoly (UDP, TCP/IP) na sítích Ethernet. Rovněž disponují zkušenostmi s realizacemi komunikačních vazeb na návazné technologické celky, resp. jejich řídicí systémy, a rovněž vazeb na další úrovně řízení, jako je např. úroveň výrobních informačních systémů a MES.

Způsobilost a profesionalita techniků firmy v oblasti návrhu a užití automatizačních prostředků Siemens jsou doloženy mnoha certifikáty Siemens Solution Provider, osvědčujícími schopnosti optimálně navrhnout, instalovat a udržovat produkty Siemens. Vedle produktů firmy Siemens je však, vyžaduje-li to specifikace projektu, používána i technika či software od jiných výrobců (pohony – SEW, Lenze, ABB; HMI – Wonderware InTouch či Wonderware Application Server).

Technologické zkušenosti získala firma na stovkách projektů pro potravinářství (čokoládovny, výroba kávy), chemický průmysl a sklářství, farmaceutickou výrobu, výrobu kosmetiky i zdravotních pomůcek, automobilovou výrobu (strojní výroba dílů, lisovny, montážní linky) či výrobu pneumatik nebo elektrických kabelů. Pohybuje se úspěšně i ve sféře validovaných projektů (podle GAMP) ve farmacii a při výrobě zdravotnických potřeb.

Moderní trendy propojení výroby s úrovní řízení MES či ERP firma podporuje vlastním systémem COMES třídy MES, který úspěšně implementovala už ve stovkách projektů.

Společnost poskytuje klientům z výrobních firem nejen odborné znalosti, ale rovněž kapacitu inženýrských prací, které je schopna zákazníkům nabídnout pro projekty většího rozsahu nebo při požadavku zkrátit dobu realizace. Početný tým odborníků společnosti je rovněž zárukou rychlého a efektivního servisu.

 

Certifikovaný odborný garant

Společnost COMPAS je jako Siemens Solution Provider certifikována pro:

  • Simatic PCS 7 – automatizace procesní výroby (chemie, farmacie),
  • Simatic Net – provozní sběrnice Profibus a Profinet,
  • Simatic HMI – jednoduché operátorské panely programované v prostředích ProTool, WinCC flexible či
  • TIA Portal i komplexní operátorské systémy na bázi WinCC,
  • regulované pohony Siemens – starší řady Micromaster, Simoreg, Simovert, nové řady Sinamics G a Sinamics S i komplexní systém pro řízení pohonů Simotion.

Firma je rovněž držitelem odvětvového certifikátu pro farmaceutický průmysl a může spolupracovat i na technologickém návrhu řízení výroby v uvedeném oboru.

Interní systém práce společnosti je postaven na standardizaci a respektování mnoha doporučení pro programování i projektování. To pro zákazníka znamená, že dodávané projekty jsou postaveny na ověřených řešeních a jsou efektivně udržovatelné. Tento přístup vede k vysoké úrovni jakosti, přičemž cílem je minimalizovat dobu oživení a počet chyb jak v projektu, tak v aplikačním softwaru. 

Řídicí systémy

Inženýři firmy COMPAS standardně vybírají programovatelné automaty z nabídky Siemens. Jsou schopni, podle požadavků konkrétního projektu, používat celé spektrum PLC od malých LOGO! pro nepříliš rozsáhlé a jednoduché projekty, přes Simatic S7-300 pro středně velké projekty až po větší projekty s výkonnými systémy Simatic S7-400. Vedle uváděných typových řad PLC mohou projektovat, programovat a uvádět do chodu i nové řady PLC: Simatic S7-1200 jako náhradu starší řady S7-200 a Simatic S7-1500, které postupně nahradí řady S7-300/400.

Vedle PLC určených pro běžné řídicí úlohy projektují také systémy bezpečné při poruše (fail safe). Mimo PLC Simatic třídy F realizují i projekty s bezpečnostními systémy Pilz nebo na bázi specializovaných bezpečnostních obvodů. Kromě jednoduchých funkcí nouzového vypínání dokážou realizovat i složitější bezpečnostní funkce u regulovaných pohonů (zde využívají i protokol Profisafe). Součástí bezpečnostních systémů jsou i bezpečnostní snímače a spínače (optické závory, bezpečnostní kryty a dveře a jiné zábrany). Splní i speciální požadavky na bezpečnost hydraulických lisů nebo hořáků. 

Regulované pohony

V oblasti regulovaných pohonů jsou pracovníci firmy COMPAS schopni projektovat (obr. 1), nastavovat parametry, programovat (obr. 2) a diagnostikovat v praxi široce rozšířené pohony Micromaster, Simoreg a Simovert. Vedle toho mají velké zkušenosti i s moderními regulovanými pohony Sinamics G pro jednoduché úlohy (čerpadlo), Sinamics S pro komplexnější úlohy (víceosé polohování) a s pohony Simotion pro složitější úlohy řízení pohonů. Jejich zkušenosti jsou založeny na mnoha již realizovaných projektech:

  • Řízení čerpadel a dopravníků firma realizovala převážně v oblastech potravinářství a farmacie.
  • Příkladem automatizace výrobních strojů je řízení sklářského stroje na výrobu lahví. Jde o rozsáhlou úlohu, kde bylo třeba realizovat virtuální osy a vačky a funkce polohování. Pro vizualizaci je využíváno WinCC. Součástí projektu je systém pro správu receptur, který zjednodušuje změny výroby na stroji. I pro takto složité stroje zajišťuje firma u zahraničních zákazníků technickou podporu prostřednictvím dálkové správy.
  • Příkladem automatizace strojů na dělení materiálů je řízení stroje pro letmé dělení pryžového pásu. Pila je rozjeta na rychlost synchronizovanou s posuvem děleného pásu tak, aby pás byl příčně rozdělen v požadované délce a s danou přesností.
  • Pro navíječky a odvíječky v mnoha odvětvích výroby firma úspěšně implementuje algoritmy regulace tahu.
  • Další příkladem realizovaných projektů jsou rozkladové pohony, které zabezpečují pokládání materiálu (např. drátu) na cívku do určené polohy. Zde jde hlavně o synchronizaci dvou pohonů (navíjení a rozklad).
  • Úloha polohování os s požadovanou přesností je využívána u manipulátorů či u různých podavačů materiálu. Pro polohování hydraulických os firma využívá jak systém Simotion, tak na přání zákazníků i speciál­ní polohovací regulátory, např. HNC100 firmy Bosch Rexroth.

Pracovníci firmy pracují též s regulovanými elektrickými pohony i od jiných výrobců, jako jsou např. SEW, Lenze, ABB nebo Schneider Electric. 

Vizualizace s vysokou užitnou hodnotou

Specialisté firmy COMPAS ve svých projektech využívají celé spektrum HMI Siemens od menších panelů programovaných v prostředí TIA Portal, ProTool nebo WinCC flexible, přes rozsáhlejší úlohy s využitím SCADA WinCC s architekturou klient-server až po univerzální řídicí systémy pro procesní výrobu Simatic PCS7 (DCS). V oblasti HMI pro rozsáhlé projekty jsou rovněž využívány redundantní systémy s několika servery.

Firma poskytuje na přání zákazníka také systémy od firmy Wonderware – InTouch a Application Server. 

Standardy pro vizualizaci COMPAS Faceplate

Pro uživatelsky přátelské a efektivní ovládání technologií firma COMPAS vyvinula knihovnu šablon – faceplates pro WinCC. Příklad šablony pro ovládání ventilu je na obr. 3. Knihovna šablon nabízí vývojářům aplikačních programů připravené prvky (snímače, motory, ventily apod.) – stačí pouze nakonfigurovat unifikované a standardní ovládání s dostupností všech stavových a řídicích prvků. Tento přístup významně usnadňuje ovládání a zlepšuje kvalitu práce operátora a diagnostiku chybových stavů. Funkce také usnadňují operátorům technologií řešení mimořádných událostí. 

Vážní systémy

V oblasti navažování doporučují technici firmy COMPAS vážní procesory řady Siwarex. Pro speciální úlohy, např. ve farmacii, jsou používány i vážní procesory jiných výrobců, např. Mettler Toledo. 

Identifikace výrobků v průmyslu

V oblasti identifikace výrobků jsou nejčastěji používány systémy využívající čárové kódy nebo RFID řady Siemens Moby. Funkce zahrnují např. identifikaci materiálů, palet či kartonů s výrobky s následným přenosem zjištěných dat až na úroveň MES. 

Projekty GMP pro regulovaná odvětví podle správné výrobní praxe

Regulovaná odvětví (např. farmacie, potravinářství) vyžadují speciální postupy při realizaci projektů. Využívány jsou zásady správné výrobní praxe, pro automatizaci kodifikované v příručkách GAMP. V této oblasti má firma zkušenosti z více než 200 projektů a zabezpečuje realizaci včetně kvalifikací IQ a OQ. 

Další služby

Vedle běžných činností, jako jsou projektování, programování, montáž a oživení, nabízí COMPAS i návazné činnosti. Jde o:

  • školení pro produkty Siemens (PLC, HMI, pohony, vývojové systémy aj.) zaměřená na vývoj aplikačních programů nebo na dia­gnostiku a údržbu,
  • servis (diagnostika systémů i pohonů včetně dálkového servisu prostřednictvím VPN),
  • linku technické podpory.

Firma rovněž zajišťuje dlouhodobou podporu klientů v podobě servisních smluv, které zákazníkovi garantují sjednanou dobu servisního zásahu a mnoho dalších služeb.

Firma zajišťuje technickou podporu i v případech, má-li zákazník problémy s návrhem automatizačního projektu nebo narazí-li na potíže v době, kdy systém teprve uvádí do chodu. Uvedená služba může mít podobu telefonické konzultace nebo výjezdu technika, který zjistí problém a navrhne řešení. 

Technologické know-how

V průmyslové automatizaci klient očekává značnou dodavatelskou zkušenost s jím provozovanými technologickými zařízeními a často i poradenství v procesním inženýrství. Pracovníci firmy COMPAS mají rozsáhlé zkušenosti v těchto oborech:

  • automobilová výroba,
  • strojírenství, výrobní stroje a výrobní a montážní linky,
  • potravinářství,
  • farmacie a kosmetika,
  • kvalifikovaná chemie.

Často řešenými úlohami jsou také rychlé a přesné polohování elektrickými pohony nebo řízení hydraulických a pneumatických systémů. 

Závěr

Rozsah inženýrských činností v průmyslové automatizaci je enormní, protože stále složitější automatizační prvky napomáhají podnikům k vyšší jakosti a produktivitě výroby, ale zároveň kladou velké požadavky na znalosti a kvalifikaci aplikačních inženýrů. Uvedené činnosti doplňuje vedení projektů, jehož kvalita má rozhodující vliv na zdárné provedení projektu ve stanoveném harmonogramu.

Požadavky na pružnou reakci dodavatele, dlouhodobou garanci rozvoje automatizace a technickou podporu projektů s sebou nutně nesou potřebu většího počtu specialistů, aby daná činnost byla u dodavatele zajištěna dostatečnou kapacitou. Servisní podporu s požadavky na dostupnost až 24 h sedm dní v týdnu není možné zabezpečit v malém týmu. Proto pokrýt současné požadavky výrobních firem v oblasti hromadné výroby na kvalitní inženýrink průmyslové automatizace dokážou jen dodavatelé s desítkami specializovaných inženýrů, s dobrou vnitřní organizací a využívající světové i interní firemní standardy.

(COMPAS automatizace, spol. s r. o.)

Obr. 1. Příklad projektu zapojení stejnosměrného motoru

Obr. 2. Příklad programování datové výměny mezi PLC a regulovaným pohonem

Obr. 3. Příklad ovládání ventilu pomocí šablon – faceplates