Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Společnost DINA vyrábí v závodě postaveném koncem 70. let minulého století v Omišalju na ostrově Krk v Chorvatsku polyethylen. Technologie výroby polyethylenu od té doby pokročila a v roce 2007 se majitelé závodu rozhodli k významné investici do obnovy technologického zařízení a jeho řídicího systému. Stávající závod byl zcela modernizován. Výsledkem bylo zvýšení výroby polyethylenu a rozšíření sortimentu o výrobu ethylenu, vinylchlorid monomeru a polyvinylchloridu. Zavedením řídicího systému Simatic PCS 7 přeskočil chemický výrobní závod DINA v Omišalju 40 let vývoje a přešel rovnou do 21. století.
K modernizaci závodu na výrobu polyethylenu musely být vykonány tři hlavní kroky. Bylo nutné nahradit dosavadní řídicí techniku původem ze 70. let minulého století a uskutečnit generální opravu jak vysokotlakého reaktoru, tak kompresoru s výkonem 7,5 MW. Společnost DINA – Petrokemija d. d., Omišalj, Chorvatsko, se rozhodla pro instalaci nového řídicího systému na existující zařízení pro výrobu polyethylenu ještě před přechodem na novou peroxidovou výrobní technologii. Poté měla následovat instalace a uvedení do provozu nových zařízení pro výrobu vinylchlorid monomeru (VCM), polyvinylchloridu (PVC) a ethylenu. Požadavky na nový systém řízení procesů byly značné. Systém bylo nutné dodatečně namontovat do 40 let starého závodu na výrobu polyethylenu a podmínkou byla schopnost rozšířit ho i na nová, teprve plánovaná výrobní zařízení.
Vysoké požadavky
Na počátku roku 2007 byly vypracovány specifikace pro mezinárodní výběrové řízení na projekt a dodávku nového distribuovaného řídicího systém (DCS). Požadavky byly velmi vysoké, se silným důrazem na bezpečnostní aspekty. V soutěži zvítězila společnost Siemens s nabídkou svého systému pro řízení spojitých technologických procesů Simatic PCS 7. Společnost Siemens byla vybrána jako dodavatel proto, že nabídla automatizační techniku vhodnou pro počáteční fázi projektu a přitom schopnou dalšího rozvoje při podpoře ambiciózních plánů společnosti DINA v oblasti zavádění výroby nových produktů. Systém Simatic PCS 7 kombinuje rozšiřitelnou, přizpůsobivou řídicí strukturu a výkonné inženýrské nástroje a k tomu nabízí funkce pro správu výstražných hlášení, zajištění funkční bezpečnosti zařízení a správu výrobních prostředků (asset management) vyznačující se velkou přidanou hodnotou.
Práce na projektu byly zahájeny s mimořádně napjatým časovým plánem pouhé čtyři měsíce před plánovaným datem nového zahájení výroby. Projekt měl být po celou dobu realizován chorvatskými týmy s podporou mezinárodní sítě odborníků společnosti Siemens, specialistů v oboru automatizace spojitých technologických procesů.
Skok o téměř 40 let byl při zavádění nové techniky náročným úkolem. Tým musel dokonale poznat proces výroby polyethylenu i předchozí řídicí systém. Nebylo to nijak snadné také proto, že od doby, kdy byla zpracována první dokumentace, uplynula čtyři desetiletí, během nichž bylo v procesu zavedeno mnoho změn. Předtím, než společnost Siemens mohla začít s prací na projektu řídicího systému typu Simatic, museli technici společnosti DINA sestavit množství podrobných popisů výrobního procesu. „Známe naši výrobu a naše postupy, ale nejsme odborníci na automatizaci procesů,“ říká Romeo Deša, ředitel závodu DINA (obr. 1), a dodává: „Společnost Siemens nás postupně seznámila s přednostmi a nedostatky několika různých koncepcí řízení procesů a podporovala nás při kvalifikovaném rozhodování. Právě to jsme potřebovali od našeho partnera, odborníka na automatizaci procesů.“ Tato fáze projektu byla náročná, ale díky velmi dobré spolupráci mezi techniky společností DINA a koncernu Siemens skončila úspěšně.
Důležitá je bezpečnost
Při výrobě polyethylenu je nebytné přísně dodržovat pravidla bezpečnosti. Zpracovávané chemické látky jsou velmi hořlavé a nádoba reaktoru je provozována při velmi vysokém tlaku 250 MPa. Bezpečnost je pro společnost DINA hlavní prioritou a bezpečnostní předpisy dodržují všichni, kdo v závodě pracují. Aby bylo jisté, že veškeré ovládání bude intuitivní s ohledem na znalosti obsluhy a zkušenosti se zařízením, zapojili se provozní pracovníci společnosti DINA osobně i do zpracovávání návrhu operátorských stanic. Provozní pružnost vlastní systému Simatic PCS 7 umožnila týmu zavést duální režim provozu řídicího systému, kdy se v jednom režimu využívají moderní způsoby ovládání, zatímco druhý emuluje vzhled původního ovládání ze 70. let. Ten lze také využít ke školení obsluhy a popř. jako zálohu pro případ selhání nového způsobu ovládání.
„Přechod z techniky ze 70. let s kontrolkami, a přepínači a tlačítky na panelech na moderní systém, jako je PCS 7, představuje velký pokrok,“ říká Miša Vrcelj, výkonný ředitel pro projekty ve společnosti DINA (obr. 2), a dále pokračuje: „Konstrukční flexibilita systému PCS 7 nám v kombinaci se správným pochopením našich potřeb ze strany techniků společnosti Siemens umožnila zavést flexibilní a vhodný automatizovaný řídicí systém i způsob ovládání výrobního zařízení.“
Dalším důležitým bezpečnostním faktorem byl optimalizovaný návrh flexibilního distribuovaného systému I/O. Pro běžné úlohy byly použity konvenční moduly I/O s rozhraním HART, zatímco všude, kde hrozí nebezpečí výbuchu, byl použit distribuovaný systém Simatic ET 200iSP (obr. 3). Efektivita nákladů na ET 200iSP byla významným faktorem při minimalizaci ekonomických dopadů projektu.
Včasné spuštění
Navzdory všem překážkám, které bylo nutné překonat, i krátké době, jež byla na realizaci projektu k dispozici, bylo vše dokončeno podle plánu a po pouhých čtyřech měsících od odstávky byla v závodě znovu zahájena výroba. V plánovaný den spuštění dorazil do terminálu tanker s dodávkou ethylenu, suroviny pro výrobu polyethylenu, a závod mohl výrobu zahájit ihned poté, co byly naplněny sklady. Zpočátku vše běželo hladce, pak však chod výrobního zařízení procesu náhle ukončilo jeho bezpečné vypnutí. Panovaly obavy ze selhání hlavního řídicího systému, ale skutečnou příčinou odstávky byla špatná kvalita vzduchu na vstupu do reaktoru. Snímač zjistil chybu a bezpečnostní systém PCS 7 založený na nástroji Safety Matrix správně zareagoval a zařízení příslušným bezpečným postupem vypnul. Byla to sice nečekaná, ale vynikající ukázka vnitřní bezpečnosti nového systému řízení technologických procesů.
Po několikaměsíčních zkušenostech se systémem PCS 7 mohla společnost DINA konstatovat, že proces výroby polyethylenu běží hladce a je mnohem stabilnější než dříve, a že tudíž může zvýšit výkon závodu. Což také udělala, takže technika od společnosti Siemens mimořádně přispěla ke zkrácení doby návratnosti investice.
Systém Simatic PCS 7 nyní umožňuje sledovat a řídit jako celek mnoho dříve nekoordinovaných zařízení a procesů (např. nízkotlaká odstředivka, pneumatická doprava výrobků, granulace atd.). Obsluha díky tomu získává mnohem dokonalejší informace o celém výrobním procesu. Provozní pracovníci se nyní mohou zaměřit na maximalizaci kvality výrobku při současné redukci spotřeby surovin a energií a na zajištění kompletní bezpečnosti systému.
Výhodou pro společnost DINA je i skutečnost, že přechody z výroby polyethylenu určitého stupně kvality na jiný jsou rychlejší než dříve. Výsledkem je významný pokles produkce materiálu neodpovídajícího žádané specifikaci, díky čemuž je celý proces výnosnější. Dalším příspěvkem k lepší stabilitě výrobního procesu byla modernizace provozních přístrojů zavedením např. ventilových korektorů Sipart PS, popř. přesných převodníků tlaku Sitrans P a přístrojů Siwarex U pro přesné vážení (obr. 4).
Pokroky díky nové řídicí i výrobní technice
Po úspěšném spuštění systému Simatic PCS 7 byla naplánována další vylepšení, nyní již zavedená. Šlo o integrování dalších zařízení, např. nového systému řízení extrudéru, souběžně s konverzí zařízení k výrobě polyethylenu na peroxidový proces na základě licence od firmy Basell Lupotech T a zavádění dalších metod pokročilého řízení procesů. Společnost Siemens při všech těchto úpravách nepřetržitě a úzce spolupracovala jak se společností DINA, tak s dodavatelem technologického zařízení, firmou Engineers and Constructors International, Inc. (ECI, Baton Rouge, Luisiana, USA). Tato spolupráce se týkala jak fáze základního návrhu, tak i dalšího rozvoje výrobního zařízení při využití pružnosti a rozšiřitelnosti nového řídicího systému.
Převedením existujících výrobních zařízení pod řídicí systém Simatic PCS 7 společnost DINA přeskočila 40 let vývoje techniky pro řízení technologických procesů a zároveň ochránila dosavadní investice a prodloužila dobu provozního života svých hlavních výrobních zařízení. Závod společnosti DINA zvýšil svou konkurenceschopnost a má vybudován solidní základ pro zavádění dalších nových výrob, takže je perfektně připraven na fungování v globální ekonomice třetího tisíciletí. Další informace lze nalézt na
www.siemens.com/chemicals.
(Siemens AG)
Obr. 1. Romeo Deša, ředitel závodu DINA: „Známe naši výrobu a naše postupy, ale nejsme odborníci na automatizaci procesů.“
Obr. 2. Miša Vrcelj, výkonný ředitel pro projekty: „Rozhodující skutečností je, že systém Siemens stoprocentně vyřešil naše problémy a pracovníci společnosti Siemens stoprocentně vyhověli našim požadavkům.“
Obr. 3. Jiskrově bezpečné jednotky Simatic ET 200iSP představují hospodárný systém I/O určený do prostředí s nebezpečím výbuchu
Obr. 4. Přechod na moderní provozní přístroje, např. korektory polohy ventilu Sipart PS, přispívá k větší stabilitě chodu procesů