Aktuální vydání

celé číslo

07

2020

Řízení distribučních soustav a chytrá města

Měření a monitorování prostředí v budovách a venkovním prostředí

celé číslo

Sledování výroby a toku materiálu při výrobě uhlíkových bloků

V roce 2006 implementovala společnost Askom Gliwice ve firmě SGL Carbon Polska S. A. komplexní systém sledování výrobních procesů a toku materiálu při výrobě uhlíkových bloků. Systém je založen na vizualizačním systému ASIX, databázi SQL a programovatelných automatech Simatic S7.
 

Zadání

Společnost SGL Carbon Polska S. A. je součástí skupiny firem SGL Group, které se specializují na výrobky z uhlíku a grafitu: vyrábějí uhlíkové a grafitové elektrody, vyzdívky pecí, uhlíková vlákna atd. V závodě v polské Raciborzi se vyrábějí mj. uhlíkové bloky, jež se používají zvláště v metalurgii nebo v chemickém průmyslu.
 
Pro dosažení vysoké spolehlivosti výroby a kvality produktů byl v roce 2006 kompletně modernizován výrobní řídicí a informační systém technologického celku, který tyto bloky vyrábí. Investor požadoval, aby nový systém plnil tyto funkce:
  • předávání receptur do současného vážního systému a řízení jeho činnosti,
  • automatické předávání výrobních příkazů z počítače vedoucího dispečera a následně jejich zadání do systému řízení výroby,
  • sledování toku materiálu a dokladování rozhodujících výrobních parametrů v každém kroku výrobního procesu, počínaje vážením vstupních surovin a konče kontrolou kvality výsledného produktu,
  • srovnání hmotnosti vstupních surovin a konečného produktu,
  • výstupní kontrola hotových produktů včetně tisku štítků, u neshodných výrobků s označením, které parametry při kontrole nevyhověly,
  • dohled nad celou výrobou, vizualizace výrobních procesů a ukládání rozhodujících výrobních dat,
  • sledování doby provozu a počtu vypnutí pohonů a výrobních zařízení,
  • zpřístupnění výrobních dat ve firemní informační síti v podobě vizualizace výrobních procesů pro operátory a v podobě tabulek obsahujících potřebné výrobní parametry hotových produktů pro dokladování kvality výroby; dále předávání výrobních dat nadřízenému dohlížecímu systému,
  • správa programů PLC a vizualizačních a ovládacích programů SCADA v jednotné průmyslové síti, včetně diagnostiky operací vykonávaných PLC a počítačovými aplikačními programy.
Schéma na obr. 1 přibližuje průběh realizace výrobního příkazu. Nový výrobní příkaz je nejprve zaveden do výrobního informačního systému a po schválení jsou upraveny potřebné receptury. Vykonávání nového výrobního příkazu začíná až po dokončení předchozího. Po dokončení výrobního příkazu je automaticky vytištěn štítek a potřebná data jsou přenesena do nadřízeného informačního systému podniku.
 

Realizace

Prvním úkolem bylo vytvořit na jednotné platformě komunikační propojení dosud nezávislých řídicích a vizualizačních stanic: programovatelných automatů Simatic S5 a Simatic S7 s jejich vlastními operátorskými panely a počítačových operátorských stanic od různých dodavatelů, které řídí jednotlivé sekce výrobní linky a umožňují jejich ovládání.
 
Odborníci společnosti Askom vzali v úvahu existující konfiguraci řídicích systémů Simatic, existující strukturu lokálních sítí MPI, Profibus-DP a Industrial Ethernet a požadavek realizovat celý projekt s minimálními prostoji a minimálními zásahy do dosavadních aplikačních programů, a proto navrhli řešení založené na moderní komunikaci Profinet CBA, která využívá hardware a kabelové rozvody průmyslového Ethernetu.
 
V projektu je využíván tento hardware a software (obr. 2):
  • řídicí systémy Simatic S7-300 PN/DP a ET200S ve funkci koncentrátorů monitorovaných dat, pro sledování toku materiálu a přenos parametrů jednotlivých výrobních procesů do databáze SQL; zároveň zabezpečují uložení dat při výpadku komunikace,
  • komunikační procesory CP Simatic S7-300, připojené k současným řídicím systémům, jejichž úlohou je zabezpečit komunikaci protokolem Profinet CBA,
  • modulární a kompaktní komunikační přepínače (switche) od firmy Phoenix Contact a ethernetové optické a metalické kabely,
  • pracovní stanice Fujitsu-Siemens vhodné pro nepřetržitý provoz v průmyslových podmínkách,
  • inženýrský software Siemens Simatic Step7 a iMap,
  • vizualizační software a databáze od firmy Askom: Asix4 a AsBase, obsahující jako součást jejich licence databázi MSDE SQL pro lokální sběr a ukládání výrobních dat, nastavení receptur a výrobních objednávek,
  • software zajišťující redundanci databáze SQL a přenos vybraných dat do nadřízeného systému v podnikové informační síti.

Přínosy realizovaného řešení

Velkou výhodou nového řešení jsou bohaté možnosti diagnostiky všech připojených programovatelných automatů a možnost měnit jejich programy on-line z jednotného programovacího prostředí. Přenos dat mezi komponentami systému je bezpečný a spolehlivý a přitom nadměrně nezatěžuje programovatelné automaty ani počítačové stanice. Systém vzhledem k redundanci vizualizačních i archivačních funkcí zajišťuje kontinuální záznam dat i při poruše jednoho z PC v systému. To, že základem komunikační sítě je Ethernet, umožňuje vizualizovat výrobní procesy na kterémkoliv počítači připojeném do podnikové sítě v rámci jediné licence vizualizačního softwaru Asix4 (obr. 3) nebo prostřednictvím HTML a běžného webového prohlížeče. Současně je možné výrobní příkazy připravit a schválit předem, v dostatečném předstihu před započetím jejich realizace (obr. 4). Záznamy o výrobních a technologických parametrech vyrobených dávek jsou ukládány v databázi SQL a lze je zpřístupnit na určených počítačích za pomoci uživatelsky komfortního softwaru AsBase (obr. 5). Zobrazení uložených dat dovoluje vedoucímu směny a dalším oprávněným pracovníkům analyzovat průběh výroby. Výrobní i technologická data jsou navíc automaticky předávána do nadřízeného informačního systému podniku.
 
Řešení umožňuje také podle potřeby snadno a s malými náklady měnit konfiguraci systému a rozšiřovat jej o další technologická zařízení.
 
[Tiskové zprávy Profibus International a Profibus PNO Poland, 2007. Obrazové podklady: Askom, Gliwice, Polsko.]
(Bk)
 
Obr. 1. Cyklus realizace výrobní objednávky
Obr. 2. Schéma konfigurace systému
Obr. 3. Tabulka technologických a výrobních parametrů ve vizualizačním programu Asix4
Obr. 4. Obrazovka pro zadávání výrobních příkazů do výroby
Obr. 5. Vizualizace technologických parametrů z archivu