Nutricia Polska System sterowania dla wydziału produkcji odżywek dziecięcych pakowanych do słoiczków
Dok. Nr PLPN010 Wersja: 22-06-2006 ASKOM to zastrzeżony znak firmy ASKOM Sp. z o. o., Gliwice. Inne występujące w tekście znaki firmowe bądź towarowe są zastrzeżonymi znakami ich właścicieli. Wszelkie prawa zastrzeżone. Nieautoryzowane rozpowszechnianie całości lub fragmentu niniejszej publikacji w jakiejkolwiek postaci jest zabronione. Wykonywanie kopii metodą kserograficzną, fotograficzną lub inną powoduje naruszenie praw autorskich niniejszej publikacji. ASKOM Sp. z o. o. nie bierze żadnej odpowiedzialności za jakiekolwiek szkody wynikłe z wykorzystywania zawartych w publikacji treści. Copyright 2006, ASKOM Sp. z o. o., Gliwice ASKOM Sp. z o. o., ul. Józefa Sowińskiego 13, 44-121 Gliwice, tel. +48 (0) 32 3018100, fax +48 (0) 32 3018101, http://www.askom.com.pl, e-mail: office@askom.com.pl
NOTA APLIKACYJNA NUTRICIA Konfiguracja systemu sterowania W roku 2004 firma Nutricia, jeden z czołowych producentów żywności dla dzieci, rozpoczęła modernizację zakładu w Opolu, której celem było zwiększenie możliwości produkcyjnych. Jako dostawca systemu automatyki wybrana została firma ASKOM. Kompleksowa realizacja zadania obejmowała wykonanie projektów części elektrycznej oraz pomiarowej, kompletację dostaw, oprogramowanie systemu sterowania, prace montażowe na obiekcie i uruchomienie systemu. Realizacja inwestycji została podzielona na trzy zasadnicze etapy. Etap pierwszy obejmujący ok. 65% stanu docelowego został zakończony we wrześniu 2004 roku. Obecnie trwają prace nad realizacją etapu 2 oraz wdrożeniem oprogramowania systemu wsadowego. Produkcja na wydziale wytwarzającym odżywki dziecięce pakowane do słoiczków jest typowym przykładem procesu wsadowego przygotowywane są zadane porcje różnych produktów według określonych receptur. Ze względu na szeroki asortyment produkowanych wyrobów szczególnego znaczenia nabiera możliwość swobodnego tworzenia dużej liczby receptur oraz możliwość łatwego wprowadzania zmian. Dodatkowym kryterium podczas wyboru systemu sterowania była zgodność z normą S88 (ANSI/ISA-88.01-1995). Wszystkie wymienione warunki spełnia wybrany dla realizacji przedsięwzięcia produkt firmy Siemens PCS7 z pakietem Simatic BATCH w wersji 6.0. Stacja edycji receptur Stacja operatorska 1 OS / Batch Stacja Operatorska 2 OS / WebNavigator Terminal 1 Terminal 2 Terminal 3 Terminal 4 Terminal 5 Sie? zak?adowa Ethernet OS Ethernet Serwer BATCH Redundantny Serwer OS Stacja In?ynierska Industrial Ethernet Stacja AS 1 Stacja AS 2...... PROFIBUS-DP ET200S PROFIBUS-DP ET200S...... ET200eco Micromaster... Micromaster Konfiguracja systemu sterowania. MARZEC 2005 strona 1
NUTRICIA NOTA APLIKACYJNA Warstwa operatorska Jednym z podstawowych czynników wpływających na dobór konfiguracji systemu PCS7 było osiągnięcie wysokiej dyspozycyjności i niezawodności. Z tego względu zastosowano strukturę z redundantnym serwerem OS oraz dwoma stacjami klienckimi, a także z niezależnym serwerem Simatic BATCH, który w przyszłości zostanie zredundowany przez połączenie z analogicznym serwerem drugiego z modernizowanych wydziałów. Jedna ze stacji operatorskich wyposażona została w pakiet oprogramowania Batch Control Centre do sterowania produkcją wsadową. Niezależna stacja służy do wprowadzania i edycji receptur. Stacja operatorska 2 została wyposażona w oprogramowanie WebNavigator i będzie pełniła dodatkowo funkcję serwera www, udostępniającego informacje procesowe w sieci zakładowej z poziomu standardowych przeglądarek. Stacje automatyki i urządzenia we/wy Do sterowania procesem przewidziano dwie stacje automatyki AS 416-3. O wyborze standardu wejść / wyjść zdecydowały trzy podstawowe czynniki: prostota i szybkość montażu na obiekcie, elastyczność w doborze konfiguracji oraz możliwość wymiany modułów bez wyłączania pola. Obecnie do obydwu stacji automatyki podłączonych jest łącznie 10 pól ET200S z ponad 500 modułami we/wy. Dodatkową zaletą zastosowania standardu ET200S jest możliwość zastąpienia interfejsu pola przez moduł programowalny, co okazało się być istotne przy realizacji sterowań na tyle szybkich, że nie było możliwe spełnienie wymagań czasowych w konfiguracji klasycznej układu z rozproszonymi elementami wejść/wyjść. Specyfika produkcji na wydziale odżywek wymaga lokalnego nadzoru nad procesem w 11 węzłach produkcyjnych. W tym celu zastosowano dwa typy paneli dotykowych: MP270 z ekranem kolorowym o przekątnej 10 w węzłach obejmujących bardziej złożone fragmenty technologii oraz TP170B z ekranem kolorowym o przekątnej 5.7 w prostszych węzłach technologicznych.. Około stu, czyli niemal połowa napędów zastosowanych w technologii, wymaga regulacji prędkości obrotowej. Dotyczy to silników o bardzo różnych mocach od 0,37kW po 40kW. Naturalnym rozwiązaniem było zastosowanie przemienników częstotliwości wyposażonych w interfejs PROFIBUS-DP i połączonych ze stacjami automatyki. Wybrano przemienniki częstotliwości firmy Siemens typu Micromaster z rodziny 420 oraz 440, które poza wysokimi walorami użytkowymi zapewniają również łatwą integrację z systemem PCS7. Kolejnym zagadnieniem, które należało rozwiązać było ważenie - docelowo w systemie zostanie użytych 10 wag, obecnie jest ich 7. Do realizacji wszystkich wag wykorzystano procesory wagowe SIWAREX U. Dzięki istnieniu odpowiedniej biblioteki ich integracja z PCS7 nie nastręcza trudności. Bezpieczeństwo instalacji Technologia wydziału została podzielona na 25 grup zatrzymania awaryjnego zgodnie z następującymi zasadami: każda grupa zlokalizowana jest w tym samym pomieszczeniu, każda grupa obejmuje logicznie wydzielony fragment technologii, dla każdej grupy przewidziano jeden lub kilka przycisków bezpieczeństwa. Naciśnięcie przycisku bezpieczeństwa powoduje natychmiastowe i bezwarunkowe wyłączenie wszystkich urządzeń elektrycznych z danej grupy. Wyłączenie to realizowane jest sprzętowo przez odłączenie napięcia zasilania. Zaprojektowane rozwiązanie jest zgodne z normą EN 954-1 spełnia wszystkie wymagania kategorii bezpieczeństwa 1 kategorii zatrzymania 0. Kategoria bezpieczeństwa może być w prosty sposób zwiększona do kategorii 2 przez zastosowanie przekaźników bezpieczeństwa. strona 2 MARZEC 2005
NOTA APLIKACYJNA NUTRICIA Oprogramowanie systemu Oprogramowanie systemu zostało w większości wykonane w graficznym języku CFC. Do realizacji sterowań sekwencyjnych wykorzystano pakiet SFC, natomiast do programowania bloków realizujących bardziej zaawansowane funkcje najczęściej korzystano z języka SCL. Sterowanie wszystkimi urządzeniami w trybie ręcznym, zmiana trybu pracy, czy ustawianie parametrów pracy może odbywać się zarówno z wykorzystaniem paneli operatorskich jak i stacji komputerowych. Do celów remontowych przewidziano specjalny tryb uaktywniany wyłącznie przez użytkowników o odpowiednim poziomie dostępu, który zezwala na sterowanie napędem z pominięciem blokad w tym trybie można sterować urządzeniem wyłącznie z najbliższego panela operatorskiego. Dla ułatwienia obsługi paneli w trakcie produkcji wykorzystano tak dalece jak pozwalają na to ich możliwości techniczne te same standardy, które zostały zastosowane w wizualizacji na stacjach operatorskich. Dotyczy to w szczególności kształtu i kolorystyki ikon napędów, wyglądu stacyjek sterowniczych, kolorystyki schematów technologicznych. Dotychczasowe doświadczenia potwierdzają trafność przyjętych rozwiązań. Praktycznie od momentu uruchomienia technologia, a co za tym idzie również system sterowania, podlegają procesowi nieustannych modyfikacji. Sukcesywnie są montowane, podłączane do systemu i uruchamiane kolejne nowe urządzenia, modyfikowane istniejące maszyny, wprowadzane zmiany w algorytmach sterowania. Wszystkie prace modernizacyjne odbywają się przy zachowaniu ciągłej produkcji zakładu. MARZEC 2005 strona 3
NUTRICIA NOTA APLIKACYJNA strona 4 MARZEC 2005