Aktuální vydání

celé číslo

02

2021

Systémy pro řízení vodárenských sítí a ČOV

Hladinoměry

celé číslo

Průtokoměry Endress+Hauser s ethernetovým rozhraním

Na poli průmyslových komunikačních sběrnic vítězí Ethernet. Stoprocentně to platí v oblasti automatizace strojní výroby, ale stále častěji se s ním lze potkat i v automatizaci výroby procesní. Pro průmyslový Ethernet již není problém komunikace v reálném čase nebo přenos bezpečnostních signálů. Velkou výhodou je možnost konzistentního přenosu dat na vyšší úrovně řízení, např. pro výpočet ukazatelů efektivity výroby.

Rostoucí tlak na finanční úspory vede k požadavku stále lépe využívat výrobní zdroje, ovšem bez negativního vlivu na kvalitu produktů. Je třeba hledat rozumné cesty, jak snížit provozní náklady a zlepšit efektivitu výroby. 

Výpočet celkové efektivity zařízení

Řídit lze jen to, co bylo změřeno. Má-li se tedy zlepšit efektivita výroby, je třeba nejprve najít metody, jak ji měřit. Nejběžnější způsob, jak měřit efektivitu podniku, je použít ukazatel celkové efektivity zařízení OEE (Overall Equipment Effectiveness). Výpočet OEE je jednoznačně určená, univerzální a všeobecně akceptovaná metoda stanovení efektivity výroby. Při výpočtu OEE jsou brány v úvahu prostoje a ztráty výkonu způsobené odstávkou zařízení, nedostupností materiálu a nástrojů, nekvalitní výrobou atd. Je výhodné, že OEE lze počítat pro jednotlivé stroje, výrobní linky, úseky i pro celý podnik.

Na úrovni strojů a strojních zařízení se OEE počítá ze tří ukazatelů: dostupnosti zařízení pro výrobu (availability), výkonnosti zařízení (performance) a kvality výroby na zařízení (quality). Údaje jsou získávány manuálně nebo automaticky. K výpočtu OEE a zobrazení statistik efektivity výroby je potřebný provozní informační systém EIS (Executive Information System), který využívají manažeři jako podporu svého rozhodování.

K výpočtu OEE je třeba shromáždit velké množství dat. Nejefektivnější způsob, jak potřebná data získat, je automatický sběr dat. Pro přenos dat z úrovně provozních snímačů do EIS je nejvhodnější využít vhodnou provozní komunikační sběrnici.

Ethernetový výstup pro přenos měřených hodnot i diagnostiku

Průtokoměry Promass 83 (přesný hmotnostní průtokoměr; obr. 1) a Promag 53 (univerzální magneticko-in­dukč­ní průtokoměr; obr. 2) od společnosti Endress+Hauser kromě hodnoty základní měřené veličiny, tj. hmotnostního nebo objemového průtoku, měří také další pomocné veličiny, jako např. teplotu a hustotu, a generují údaje potřebné pro diagnostiku. Mnohé z těchto údajů mohou být využity pro určení OEE.

Pro přenos dat je třeba zvolit správnou kombinaci komunikačního a řídicího systému. Za nejlepší komunikační systémy, s minimálním počtem potřebných komponent a bariér, které omezují propustnost sítě, jsou pokládány systémy založené na ethernetových protokolech.

Ethernetové komunikační systémy se již nepoužívají jen v horních vrstvách systémů řízení podniku, ale pronikly i na úroveň provozů a jednotlivých strojů a zařízení. Tyto systémy průmyslového Ethernetu snižují náklady na vybudování komunikační infrastruktury a zefektivňují celý životní cyklus zařízení, zvláště jeho návrh a uvedení do provozu.

Jedním z výsledků těsné spolupráce v rámci strategické aliance společností Endress+Hauser a Rockwell Automation je vývoj a uvedení na trh průtokoměrů Promass 83 a Promag 53 s rozhraním EtherNet/IP (obr. 3). Prostřednictvím transparentní sběrnice EtherNet/IP lze tyto průtokoměry přímo začlenit do řídicího systému RSLogix 5000.

Integrace do řídicího systému RSLogix 5000

Vzhledem k tomu, že EtherNet/IP je standardizovaný protokol vycházející z Ethernetu, je možné data získaná na provozní úrovni přímo zavést do EIS, a tím je zajištěna absolutní konzistence dat pro výpočet OEE.

Výhody pro dodavatele strojů a technologických celků a operátory v závodech jsou:

–   omezení nákladů ve fázi návrhu zařízení,

–   omezení nákladů na inženýrink na minimum,

–   zjednodušení kabelových rozvodů,

–   zrychlení uvedení do provozu a s tím spojené omezení požadavků na práci přímo v provozu,

–   zefektivnění provozu systému – vzhledem k omezení počtu prostojů a jejich doby.

Průtokoměry jsou do řídicího systému Rockwell Automation RSLogix 5000 integrovány prostřednictvím tzv. Add-On Profiles (AOP). Pro různé úrovně integrace jsou k dispozici tři varianty AOP. Nejúplnější integraci nabízí AOP Level 3. Zařízení lze potom začlenit do prostředí RSLogix 5000 metodou plug and play – je to stejně snadné jako instalace nové paměťové jednotky USB.

Vestavěné funkce AOP umožňují nahradit připojené fyzické zařízení. Zpětná kompatibilita je zajištěna a pracovník údržby může v případě potřeby zařízení rekonfigurovat několika kliknutími myší, bez nutnosti zabývat se detailně kompatibilitou mezi připojeným zařízením a řídicím systémem.

Provozní zařízení mají také integrovaný webový server. Uživatel může po nutné autorizaci vykonávat takové úlohy jako diagnostiku nebo konfiguraci na dálku. Kromě diagnostiky funkčnosti zařízení je k dispozici i diagnostika komunikační ethernetové sítě, takže obsluha má kompletní přehled o stavu zařízení i jeho komunikaci s řídicím systémem. Při poruše lze příčinu odhalit během několika minut a vzápětí navrhnout postup jejího odstranění.

Shrnutí

Průtokoměry Endress+Hauser s rozhraním pro EtherNet/IP přinášejí uživatelům úsporu nákladů a zlepšení technických vlastností zařízení, které se projeví v průběhu celého životního cyklu projektu, zvláště při inženýrinku, uvádění do provozu a diagnostice přístrojů na dálku.

(Endress+Hauser) 

Obr. 1. Hmotnostní průtokoměr Promass 83

Obr. 2. Objemový magneticko-indukční průtokoměr Promag 53

Obr. 3. Zapojení ethernetového rozhraní v převodníku přístroje