Новые способы управления процессами посредством технологии

Новая технологическая линия по производству ДСП фирмы «Pfleiderer Holzwerkstoffe GmbH» открывает новые горизонты. Центральным замыслом партнеров по проекту были экономия энергии и ресурсов, поэтому проект попал под программу финансирования «Bayinvent» баварского государственного Министерства экономики и средств массовой информации, энергии и технологии. Одним из ключевых компонентов линии является система автоматизации «Siemens», которая гарантирует особенно длительный срок службы. Широкие возможности по регулированию процессов обеспечивают производство, позволяющее сберегать ресурсы. А ход работы и скорость ее выполнения дают пищу для размышлений о дальнейших инновациях.

В июне 2014 г. ответственные лица со стороны «Pfleiderer» и «Dieffenbacher» провели встречу в г. Эппингене целью которой был обмен опытом. Главной темой переговоров стала система автоматизации, поскольку и производитель оборудования, и производитель плиты, используя среду разработки “TIA Portal” и системы управления модельного ряда «S7-1500» производства «Siemens», пошли по новому пути, который до этого момента им был неизвестен.

Зебастиан Риттер, руководитель проекта со стороны «Pfleiderer» описывает рамочные условия, при которых и было принято решение о выборе новой системы автоматизации: «Линия-предшественник эксплуатировалась на протяжении 40 лет и до последних своих лет она работала на «Simatic S5» и частично на «S7-400». Для задействования на новой линии мы хотели использовать систему автоматизации, которая бы отвечала нашим комплексным техническим требованиям, выработанным за десятилетия. Кроме того, одним из условий было отсутствие необходимости в обновлении версии на протяжении длительного времени, поскольку любая остановка линии стоит денег и снижает конкурентоспособность. Нам очень повезло, что именно сейчас концерн «Siemens» выпустил на рынок свою новую систему, которая гарантировала нам наивысшую степень безопасности. К тому же, компания «Dieffenbacher» заблаговременно провела тест –драйв новой системы «S7-1500» и сравнила ее с используемой до этого «Simatic S7-400». В ходе данного тестирования и обнаружился огромнейший потенциал новой разработки «Siemens», что, естественно, и убедило нас в правильности сделанного выбора».

Упрощенный инжиниринг, эффективный ввод в эксплуатацию

Для Ульфа Кёнекампа, руководителя отдела электрики компании Dieffenbacher, инжиниринг вместе со средой разработки «TIA Portal» стал ключевым моментом: «Реализовать проект подобных масштабов в течение полугода, для нас это было нелегким испытанием. Конечно, аргумент о безопасности в будущем нас убедил. Изначально концерн «Siemens» оказывал нам поддержку, а в итоге мы выполнили задачу наилучшим образом, и клиент остался доволен. Среда разработки «TIA Portal» с нашей точки зрения полностью соответствует требованиям к современной инжиниринговой системе. По сравнению с программным обеспечением «Step 7 Classic» здесь имеется ряд усовершенствований, как например, ориентация объекта или же упрощенная оптимизация работы контроллера. Несравненным преимуществом для меня стала сеть «Profinet», полностью интегрированная в систему. Скорость, стабильность и электромагнитная совместимость «Profinet» в разы превосходят те же параметры сети «Profibus». Коммуникация посредством нажатия кнопки мышки, при которой знаешь, что все будет функционировать без перебоев и, что на нее можно в любой момент положиться, в корне упрощает инжиниринг. В режиме «онлайн» система отображает ошибки, связанные с неправильной коммутацией или иные неисправности. Все эти ошибки можно легко исправить, соответственно, техническая готовность линии может быть улучшена».

Георг Хаук, руководитель проекта со стороны компании «Dieffenbacher», являясь опытнейшим пользователем программного обеспечения «Step 7», описывает преимущества «TIA Portal»: «Понятное управление, структурированное хранение данных, а также такие детали, как возможность промежуточного сохранения параметров, сильно облегчили нам работу. Сюда же можно отнести оптимизированную диагностику. Умение быстро исправлять ошибки важно на любой стадии производства. Так, например, во время ввода линии в эксплуатацию дисплей системы «Simatic S7-1500» очень помог нам. В случае возникновения ошибок, они автоматически присваивались какому-либо из узлов и, таким образом, их легко можно обнаружить».

Наблюдение за работой и обслуживание линии осуществляются посредством центрального пульта управления. Для особой диагностики используются программаторы «Simatic Field PG». Остается только выяснить, насколько инновационным будет программное обеспечение, как заявляет изготовитель, и как хорошо оно сможет адаптироваться в повседневном производственном процессе фирмы «Pfleiderer». Михаэль Шмальцль, инженер по техническому обслуживанию «Pfleiderer», подтверждает положительные оценки: «Мы считаем, что среда разработки «TIA Portal» – удавшаяся ступень эволюции. Мы были знакомы с таким программным обеспечением, как «Step 7 V5» и «WinCC Flexible». После работы с ними работа в «TIA Portal» стала для нас проще простого. К новшествам мы достаточно быстро привыкли. Теперь мы уже не сможем обойтись без интуитивно понятного обозначения операндов и улучшенной структуры архива. Проект легче просматривать, а проведение диагностики стало значительно более простым, к примеру, у нас появилась возможность находить и проверять наиболее часто используемые операнды, обнаруживать и устранять ошибки, следовательно, повышать техническую готовность линии».

Инновационные способы диагностики улучшают показатель технической готовности

До настоящего момента проблемной стороной вопроса была диагностика разрозненных единичных ошибок, возникающих в ходе производства. Часто для того, чтобы обнаружить подобные ошибки необходимо было обладать задатками следопыта. Благодаря новой функции отслеживания системы «S7-1500» бесконечный поиск ошибок ушел в прошлое. В программном обеспечении «Step 7» в среде разработки «TIA Portal» определяются сигналы, имевшие место до и после события, которое, вероятно, повлекло за собой ошибку. Для определения таких сигналов достаточно несколько секунд. Михаэль Шмальцль уже обладая определенным опытом работы с новыми возможностями диагностики, приводит пример: «Случилось так, что некоторые плиты в случайном порядке подвергались выгрузке. Отслеживание соответствующих сигналов показало, что ошибка была вызвана фотоячейкой. Цикл светового луча был нарушен, и в какой-то момент линия определила пролетевший элемент волокна как отдельную плиту и соответствующим образом отреагировала на это. Без функции отслеживания мы едва ли могли бы обнаружить и устранить данную ошибку».

Фирма «Pfleiderer» и машиностроительная компания «Dieffenbacher», используя инновационные технологии, разработали программу, которая позволит уже в течение следующих двух лет снизить энергопотребление на 20%. Ульф Кёнекамп описывает главные требования для воплощения подобной программы в жизнь: «Главным фактором является наивысшая степень прозрачности. Она является основой для изменения нашего поведения в ходе эксплуатации линии. До этого момента мы определяли потребление электроэнергии с помощью измерителей «Sentron Pac». В будущем мы планируем усовершенствовать измерения посредством децентрализованной периферийной станции «Simatic ET200SP», чтобы получать точную информацию о том, сколько электроэнергии расходуется на производство плиты и каким потенциалом для оптимизации мы обладаем. Другие возможности экономии энергии мы выявляем совместно с нашими коллегами из фирмы «Pfleiderer» и концерна «Siemens», которые очень компетентны в данной сфере».

Экономия ресурсов, повышение качества и резервы для сокращения длительности производственного цикла

Решающим с точки зрения экономической целесообразности фактором является наиболее экономное использование древесного сырья и дополнительных веществ, в первую очередь, связующего. Ульф Кёнекамп описывает то влияние, которое техника для автоматизации производственных процессов может оказывать на расход ресурсов: «Рецепты фирмы «Pfleiderer» являются результатом многолетней работы и способствуют достижению высочайшего качества конечного продукта. При этом доля связующего среди прочего зависит от параметра влажности древесины, величина которой, естественно, не является постоянной. Варьируя количество связующего на основании результатов многочисленных научных исследований, проведенных фирмой «Pfleiderer», и пользуясь преимуществами точной работы системы «S7-1500», мы можем работать с наиболее оптимальными параметрами, а это значит больше качества и больше экономической эффективности. То же самое актуально и для соблюдения размера конечного продукта. Требуется соблюдение допусков менее 0,1 мм по всей ширине плиты. С помощью системы «S7-1500» мы настолько точно можем отрегулировать насыпку, а также параметры давления и температуры во время прессования, что в конечном итоге показатели производства будет близки к оптимуму и необходимость в шлифовании практически отпадет. Среда разработки «TIA Portal» оказывает нам поддержку при настройке датчиков, таким образом, сокращая затраты на инжиниринг».

Зебастиан Риттер дополняет слова своего коллеги: «Главное – чтобы каждая экономия ресурсов вела к улучшению качества».

В настоящее время линия «Pfleiderer» работает на процессоре «CPU 1516». В ближайшее время запланирован переход на процессор «CPU 1518». Для этого достаточно будет заменить только процессоры, а используемые программы останутся 1 в 1 прежними. Ульф Кёнекамп объясняет: «Здорово знать, что система управления может обладать дополнительными потенциалами. При помощи «CPU 1518» мы достигаем с коэффициентом около 10 сокращения длительности цикла 2мс. Это дает нам возможность сочетать в одной системе управления процессы, которые до этого момента обрабатывались различными устройствами. Таким образом, отпадает необходимость в коммуникации, а процессы, протекающие в одной системе управления и в реальности становятся ближе».

Огромное влияние на качество продукции оказывают обе бесконечных стальных ленты. Возможно, они являются «самыми ценными» деталями из стали, которой во всей линии около двух тонн. Наивысшая производительность, температуры свыше 250 °C и переменчивое давление легко могут способствовать тому, что ленты будут работать на границе предельно допустимой нагрузки. Ульф Кёнекамп: «Не стоит пренебрегать затратами на обеспечение контроля и безопасности производства. В настоящее время для этой цели мы используем промышленные компьютеры. В среднесрочной перспективе мы видим возможность передачи данных алгоритмов системе «S7-1500». Намного важнее чем экономия на оборудовании для нас снижение затрат на инжиниринг и коммуникацию, поскольку возрастает прозрачность и, следовательно, качество исполнения процессов».

По поводу успешности проекта представители фирмы «Pfleiderer» и компании «Dieffenbacher» едины в своем мнении. Уже было решено, что сотрудничество продолжится, да и мотивация у обеих сторон очень большая. Зебастиан Риттер и Ульф Кёнекамп подводят итог: «Скорость работы и само исполнение системы «Simatic S7-1500», а также эффективность среды «TIA Portal» дают пищу для размышления о новой эволюционной ступени, где профессиональная технологическая линия по производству ДСП будет близка к такому понятию как оптимум».