Rumunský systémový integrátor, společnost Smartech Automation, navrhl a dodal otevřenou, flexibilní datovou architekturu, zaměřenou na podporu provozní optimalizace
Pozadí:
Konektivita je důležitým prvkem každé současné průmyslové operace. A vůbec nezáleží na tom, v jakém oboru se pohybujete. Vedle samotného průmyslu 4.0 a konceptu Big Data je získání přístupu k aktuálním a využitelným provozním datům základním předpokladem využívání maximálního možného výkonu u jakéhokoliv výrobního provozu.
Zásadní výzvou v každém průmyslovém spektru je však skutečnost, že starší, uzavřené, tzv. „black-box“ technologie, nedokáží držet krok s technologickým rozvojem a rychle se měnícími požadavky trhu. Je to dáno mimo jiné tím, že nenabízí propojení a možnosti generování dat, které moderní průmyslové provozy potřebují. Z těchto důvodů hledá mnoho zavedených společností možnosti takové modernizace své řídicí a automatizační infrastruktury, díky níž by mohly těžit z výhod technologie schopné plně využívat potenciál dostupných dat.
Velká rumunská ropná rafinérie pochopila, že stojí před zásadními výzvami spojenými s provozem nakládky železničních cisteren. Kromě rizik souvisejících se starší technologií, například poruch signálů, společnost zjistila, že jejich stávající uzavřené řešení založené na „black-box“ technologii nebylo možné nijak modernizovat. Navíc nebylo toto řešení v současné podobě schopné poskytovat data potřebná k optimalizaci chodu celého zařízení.
S plánováním modernizace se zákazník obrátil na rumunskou společnost Smartech Automation SRL, která je členem programu systémových integrátorů společnosti Rockwell Automation. V rámci tohoto programu se uznávaní systémoví integrátoři zavázali poskytovat špičková technická řešení a zákaznické služby s využitím těch nejlepších technologií od společnosti Rockwell Automation. Tito integrátoři uzavřeli dohodu o vzájemné spolupráci s prodejními zastoupeními a distributory společnosti Rockwell Automation.
Výzva:
Provozovatel nakládkového terminálu čelil výzvě v podobě nemožnosti vzájemné výměny dat mezi systémy distribuovanými v celém závodě a samotnými nakládacími rampami, spojitým a jednoduchým způsobem. Všechna data, která byla nebo mohla být shromážděna z procesu nakládání, tak byla pro systémy řízení vyšší úrovně prakticky nedostupná.
Zákazník se pokusil vyvinout aplikaci pro řízení terminálu, která by se zabývala logistikou a daty z procesu nakládání, ale nakonec dospěl k závěru, že integrace se stávajícími automatizačními aplikacemi nakládacích ramp není jednoduše možná.
Protože neexistovala žádná integrace, docházelo k zásadním časovým ztrátám v důsledku ručního zadávání dat, buď nových dat pro nakládání nebo výsledných dat z nakládání suroviny. Tuto operaci navíc prováděli stejní operátoři, kteří řídili proces nakládání a tím se prodlužoval čas nakládky. Čas potřebný pro zpracování výsledných papírových zpráv tento problém jenom završil.
Technologické problémy, kterým společnost čelila, bylo možné rozdělit na konektivitu, rozšiřitelnost a flexibilitu. Stávající systém bylo téměř nemožné modifikovat, a v důsledku toho byl obtížně integrovatelný do nového systému řízení terminálu. Jednalo se o uzavřený systém a jakékoliv jeho poruchy bylo obtížné řešit, což mohlo vést k potenciálním významným ztrátám v důsledku neplánovaných odstávek.
Nové řešení muselo být flexibilní, otevřené a nabídnout rozhraní, které lze snadno propojit s aplikací řízení terminálu. Kromě snadné integrace budoucích funkcí muselo toto řešení umožnit také implementaci stávajících funkcích. Protože na uvedení do provozu a spuštění chodu nového systému nebylo mnoho času, nemohly být vstupy a výstupy připojeny k novým V/V kartám, a bylo tak nutné zachovat moduly původních PLC.
Nový systém musel bezproblémově integrovat předchozí spojení s provozními zařízeními (ventily, hydraulické systémy atd.), a zabránit tak delším odstávkám v důsledku přesouvání kabeláže a vodičů ze starých panelů na nové. Požadavkem byla také integrace všech stávajících měřicích systémů – měřicích přístrojů a nakládkových vah. To muselo být provedeno prostřednictvím sériového rozhraní.
Řešení:
George Marinescu, automatizační technik společnosti Smartech Automation SRL, dodává: „Čtyři nakládací rampy jsou nyní řízeny a monitorovány čtyřmi operátory, přičemž každý z nich má k dispozici špičkové uživatelské rozhraní. Na primárním serveru je hostována aplikace, která slouží k ovládání panelů operátora s pomocí vyhrazeného softwaru. Software brány se používá pro zajištění rozhraní s aplikací řízení terminálu ve formě serveru OPC.“
Stanice operátora jsou použity pro řízení procesu nakládání (umístění nakládacích trubek) a monitorování (data o nakládání v reálném čase, např. objem, hmotnost a hustota pro všechny měřicí přístroje a váhy pro danou rampu/stanici). Operátor tak může pracovat ve dvou režimech:
- Online režim – všechna data o nakládce jsou přijata z aplikace řízení terminálu a po naložení jsou všechna výsledná data o naložení odeslána zpět (naložená hmotnost, objem, průměrná hmotnost, teplota, použitý měřicí přístroj, číslo dávky atd.).
- Nouzový nebo offline režim – operátor má přístup k tabulkám, které mu umožňují vyplňovat data normálně přijatá z aplikace řízení terminálu. Výsledná konečná data jsou pak zaprotokolována do databáze SQL, uložena do fronty a odeslána zpět do terminálové aplikace, jakmile je tato znovu dostupná. Offline režim rovněž umožňuje tisk zpráv a načítání dat. Tento offline režim replikuje některé funkce aplikace řízení terminálu, když není dostupná.
Pan Marinescu dále uvádí: „Funkce předchozí aplikace byly rozdělené a některé se přesunuly na úroveň jednotek PLC (komunikace měřicích přístrojů a vah, kroky nakládání, vzájemné blokování měřicích přístrojů), zatímco jiné byly implementovány do softwarových aplikací (zprávy o výsledcích nakládání, archivace SQL).
„Stojany původních PLC jednotek byly vzhledem k časovému omezení při uvádění do provozu ponechány na místě,“ dodává, „avšak procesory byly nahrazeny ethernetovými adaptéry Allen-Bradley® 1747-AENTR a starý kód jednotek PLC byl migrován a přizpůsoben novým programovatelným automatizačním procesorům (PAC) střední třídy.
Byly také použity čtyři komunikační moduly MVI69L-MBS Modbus Serial Lite od společnosti Prosoft Technology, což je produktový partner programu Rockwell Automation Encompass™ – ty byly namontovány do skříní PAC a zaručují funkce sériové komunikace řešení.
Výsledky:
Nový systém byl plynule propojen s rozhraním aplikace řízení terminálu, aby se tak zajistila snadná výměna potřebných dat mezi oběma systémy. Všechny stávající funkce byly v novém systému replikovány, tentokrát však s použitím otevřenější platformy, zahrnující uživatelská rozhraní a jednotky PAC.
Tato nová platforma umožňuje snadné přidávání nových funkcí (nové nakládané produkty, změny a zlepšení procesu nakládání, přidání nových měřicích přístrojů atd.). Rovněž již nedochází k časovým ztrátám v důsledku provádění takových úkonů, jako je ruční zadávání dat nebo zpracování papírových zpráv.
Pan Marinescu dále vysvětluje: „Pro stejného klienta pracujeme na novém systému pro dvě další nakládací rampy, nyní se však jedná o nové rampy. Klíčový systém bude mít nyní stejnou funkčnost jako modernizovaný systém, nicméně protože jsou rampy nové a časová omezení na uvedení do provozu nejsou tak závažná, jsme schopni navrhnout moderní systém řízení se zcela novou infrastrukturou. Nový systém používá stejné řešení serveru, softwaru a rozhraní, společně se špičkovými redundantními jednotkami PAC.
„Další probíhající projekty, na kterých pracujeme s pomocí produktů od společnosti Rockwell Automation, zahrnují stanici na výrobu demineralizované vody pro tepelnou elektrárnu. Tento projekt rovněž využívá špičkové jednotky PAC, software rozhraní HMI a hardwarová řešení a procesní V/V moduly.“
O společnosti Rockwell Automation
Rockwell Automation Inc. (NYSE: ROK), světově největší společnost zaměřená na průmyslovou automatizaci a informační technologie, zajišťuje vyšší produktivitu svých zákazníků a vyšší stupeň udržitelnosti světového vývoje. Společnost Rockwell Automation sídlí v Milwaukee ve státě Wisconsin a zaměstnává kolem 22 000 lidí starajících se o zákazníky společnosti ve více než 80 zemích.