Paweł NASKRĘT 1 Sławomir SIETNIK 2 Piotr WOŹNIAK 3 Wstęp W dzisiejszych czasach do prawidłowego i optymalnego przebiegu procesu technologicznego potrzebna jest jego ciągła i pełna kontrola oraz analiza wszystkich niezbędnych parametrów. W zintegrowanym procesie technologicznym kontroli oraz monitoringowi powinny być poddane poszczególne maszyny jak i całe linie produkcyjne. Nadzór nad przebiegiem procesu technologicznego, jego analiza oraz podejmowanie decyzji w sytuacjach awaryjnych, to główne zadanie operatora. W zadaniu tym znaczącą rolę odgrywają terminale interfejsów operatora (z ang. Operator Interface Terminals dalej nazywane OIT). Podstawowymi OIT stanowią dzisiaj róŝnego rodzaju panele operatorskie. Wraz z rozwojem nowoczesnej technologii firma Technical, producent maszyn oraz całych linii technologicznych przemysłu odlewniczego, dostosowując się do istniejących na świecie standardów z zakresu sterowania, wprowadza coraz to nowsze rozwiązania związane z obsługą i sterowaniem produkowanych maszyn. Głównymi kryteriami jakimi kierują się konstruktorzy firmy Technical z zakresu automatyki i sterowania podczas tworzenia nowej aplikacji to: - niezawodność, - funkcjonalność, - bezpieczeństwo, - przejrzystość, - jednoznaczność, - łatwość w obsłudze, - szybkość w reagowaniu na stany alarmowe, - szybka identyfikacja przyczyn awaryjnych. 1. Oprogramowanie i sprzęt wykorzystywany do monitorowania produkowanych maszyn w firmie Technical Aby w jak najlepszym stopniu spełnić wszystkie wymienione powyŝej kryteria konstruktorzy korzystają z oprogramowania i sprzętu renomowanych firm na świecie takich jak GE Fanuc czy Siemens. Jednym ze stosowanych systemów do tworzenia aplikacji jest oprogramowanie GE Fanuc Proficy. Oprogramowanie to umoŝliwia nie tylko obsługę produkowanych przez firmę urządzeń sterujących (tzn. programowanie ich, konfigurowanie i serwisowanie), ale równieŝ tworzenie systemów wizualizacji i śledzenia procesu produkcyjnego oraz zarządzania pochodzącymi z niego informacjami. Ma ono równieŝ słuŝyć do sprawnego 1 inŝ., P.P.P, p.naskret@technical.com.pl 2 inŝ., P.P.P, s.sietnik@technical.com.pl 3 mgr inŝ., P.P.P, p.wozniak@technical.com.pl 141
Odlewnictwo XXI wieku technologie, maszyny i urządzenia odlewnicze zarządzania przedsiębiorstwem przez dostarczanie danych o procesach produkcyjnych osobom odpowiedzialnym za funkcjonowanie zakładu. Oprogramowanie umoŝliwia tworzenie rozbudowanych projektów, obejmujących wiele programów sterujących czy układów lokalnej wizualizacji, za pomocą jednego środowiska programistycznego. Wbudowane narzędzia aktywnej pomocy pozwalające na natychmiastowy dostęp do informacji, biblioteka gotowych i tworzonych elementów oraz moŝliwość pracy nad jednym projektem na wielu stanowiskach to tylko niektóre z funkcji oprogramowania Proficy Machine Edition, które przyspieszają i ułatwiają pracę nad projektami automatyki. Proficy ME składa się z kilku modułów, które słuŝą do obsługi poszczególnych grup urządzeń. Choć kaŝdy z nich moŝe być zakupiony niezaleŝnie, po zainstalowaniu stanowią one jedno narzędzie wykorzystujące wspólną bazę deklarowanych zmiennych. Rys. 1 Prezentacja oprogramowania Proficy Machine Edition. Wykonane aplikacje w Proficy ME są instalowane na panelach operatorskich typu Quickpanel CE firmy GE Fanuc. Panele te są najnowszą i najnowocześniejszą rodziną paneli operatorskich w ofercie firmy GE Fanuc Automation. Są to urządzenia wyposaŝone w: ekran dotykowy (monochromatyczny lub kolorowy, z matrycą STN lub TFT) o przekątnej 6", 10", 12" lub 15", szybkie procesory Intel XScale, pamięć RAM o pojemności 16 MB, 32 MB lub 64 MB (z moŝliwością rozbudowy do 80 MB, 96 MB lub 128 MB), pamięć nieulotną Flash, przeznaczoną do przechowywania aplikacji i danych, system operacyjny Microsoft Windows CE.NET. 142
Rys. 2 Panel typu Quickpanel CE firmy GE Fanuc Do podstawowych cech tych urządzeń naleŝą bardzo rozbudowane moŝliwości tworzenia grafiki, animacji obiektów, alarmowania, raportowania, wyświetlania trendów, dorównujące niemalŝe zaawansowanym pakietom SCADA. Panele te charakteryzują się takŝe bogatymi moŝliwościami komunikacyjnymi (port szeregowy RS232, RS232/RS485, 1 lub 2x port Ethernet 10/100 Mbit, moŝliwość dołoŝenia specjalistycznych kart komunikacyjnych, np. do sieci Profibus). [1] 2. Przykładowe rozwiązania monitoringu maszyn i linii technologicznych firmy Technical W ramach planu inwestycyjnego, prowadzonego od dwóch lat przez jedną z renomowanych firm w Polsce z kapitałem zagranicznym, zajmującej się wytwarzaniem urządzeń wentylacyjnych, zaistniała potrzeba zautomatyzowania procesu odlewania poszczególnych części wentylatorów ze stopu aluminium. Celem modernizacji części odlewni było zaprojektowanie i stworzenie aplikacji pozwalającej na całościowe sterowanie, kontrolowanie i monitorowanie dwóch procesów: - proces przygotowania (regeneracji) masy formierskiej, - proces przygotowania form odlewniczych, Oba procesy są kontrolowane i monitorowane na panelu graficznym typu Quickpanel umieszczonym na głównym pulpicie sterowniczym(rys. 3). 143
Odlewnictwo XXI wieku technologie, maszyny i urządzenia odlewnicze Rys. 3 Widok pulpitu sterowniczego z panelem operatorskim. Panel jest wyposaŝony w system operacyjny Windows CE oraz kolorowy 12 calowy, dotykowy ekran. Na panelu zainstalowane jest licencjonowane oprogramowanie umoŝliwiające obsługę aplikacji typu SCADA. Całym procesem operator moŝne sterować za pomocą zainstalowanego panelu operatorskiego. Na poszczególnych ekranach panelu przedstawiony jest opisany proces technologiczny. Za pomocą systemu sterowania wykonywana jest kontrola prawidłowości pracy poszczególnych maszyn i urządzeń biorących udział w procesie. Na panelu znajdują się przyciski do załączenia poszczególnych napędów oraz przedstawiony w sposób graficzny ich aktualny stan pracy (rys.4). [2] Rys. 4 Ekran wizualizacyjny mieszarki. 144
Rys. 5 Ekran wizualizacyjny formierki. Sterowanie powyŝej wymienionymi procesami zostało wykonane na dwóch osobnych swobodnie programowalnych sterownikach PLC firmy GE Fanuc. Proces przygotowania masy został wykonany na sterowniku typu GE Fanuc 90-30. Natomiast proces sterowania linią formierską wykorzystuje rozproszony układ o budowie modułowej jakim jest VersaPoint oraz układ centralny na bazie sterownika 90-30. Schemat blokowy systemu monitoringu i sterowania powyŝszego procesu technologicznego przedstawiono na rys. 6. 145
Odlewnictwo XXI wieku technologie, maszyny i urządzenia odlewnicze Rys. 6 Schemat blokowy Dzięki podłączeniu systemu sterowania do sieci Ethernet uzyskano moŝliwość zdalnego dostępu do układu sterowania poprzez Internet. Rozwiązanie takie daje bardzo duŝe moŝliwości szybkiej diagnozy sytuacji awaryjnych oraz korekty programu sterującego, bez potrzeby przyjazdu automatyka a co za tym idzie, skrócenia do minimum czasu przestoju związanego z awarią bądź zmianą procesu technologicznego. Istnieje moŝliwość powiadamiania słuŝby utrzymania ruchu o stanach alarmowych bądź awariach poprzez email czy sms, dzięki temu czas postoju zawiązany z awarią zmniejszamy do minimum, co w obecnych warunkach ekonomicznym ma bardzo duŝe znaczenie DuŜym atutem takiego systemu sterowania jest moŝliwość oglądania wizualizacji procesu produkcyjnego w przeglądarce WWW poprzez Internet z dowolnego miejsca na świecie, nie ograniczając przy tym moŝliwości zmiany nastaw (receptur) bądź podglądania stanów alarmowych. MoŜliwa jest równieŝ archiwizacja danych procesowych, co pozwala na późniejszą analizę zebranych informacji. Dane archiwalne mogą być przedstawione w postaci raportów lub trendów historycznych. Zebrane dane procesowe mogą być zapisywane na kartach pamięci Flash (instalowanych bezpośrednio w panelu operatorskim) lub poprzez sieć komputerową zapisywane na dysku twardym serwera ( lub przeznaczonej do tego celu 146
stacji roboczej). Zapisywanie danych na kartach pamięci flash jest bardziej niezawodne (unikamy niebezpieczeństwa utraty danych spowodowanych awarią sieci komputerowej), ale utrudniony jest dostęp do zarchiwizowanych danych. Konieczna jest równieŝ wymiana kart co jakiś czas ze wzglądu na ich przepełnione. Zapisywanie danych poprzez sieć komputerową daje moŝliwość bardzo elastycznego i bezobsługowego archiwizowania danych, które są udostępniane poprzez uprawnionym uŝytkownikom sieci. Analiza danych archiwalnych (przez technologa lub inny personel) umoŝliwia zmianę procesu technologicznego w takim kierunku, aby był on bardziej stabilny i ekonomiczny (poprzez pełniejsze wykorzystanie maszyn i urządzeń znajdujących się w linii produkcyjnej) Główne załoŝenia jakie zostały osiągnięte przy modernizacji odlewni to: - uzyskanie określonych parametrów masy zgodnie z recepturą. - skrócenie czasu przygotowania masy świeŝej, - sterowanie całym procesem z jednego miejsca, - wizualizacja pracy poszczególnych maszyn biorących udział w procesie, - szybka lokalizacja wyłączeń awaryjnych, - kontrola i informacja o wyłączeniach remontowych, - rejestrowanie zuŝytych materiałów do produkcji masy formierskiej, - obniŝenie energochłonności, - samokontrola stanów awaryjnych, - moŝliwość wykonywania masy w trybie cyklicznym, - kontrola napełnienia zbiorników ze składnikami, - moŝliwość modyfikacji receptur, [2] 3. Podsumowanie Systemy monitorujące warunki pracy pozwalają pracownikom utrzymania ruchu na aktywną i wydajną pracę zgodnie z planem i harmonogramem. Dzięki temu unikamy niezaplanowanych działań związanych z niespodziewanymi awariami i błędami wyposaŝenia zakładu pracy. 1. Literatura [1] Strona internetowa www.astor.com.pl [2] Praca zbiorowa Monitoring maszyn i linii produkcyjnych w komputerowym wspomaganiu produkcji. IX Konferencja Odlewnicza 2006. 147