facebook
Tematické sekce
 
Branžové sekce
Přehledy
IT Systems - online trafika
 
Tematické seriály
Nové!

GDPR

General Data Protection Regulation zásadně mění zpracování osobních údajů a zavádí nové povinnosti...

články >>

 
Nové!

Jak uřídit IT projekt a nezbláznit se

Užitečné tipy a nástroje pro řešení problémů řízení inovací a vývoje produktů...

články >>

 
Nové!

Industry 4.0

Průmysl 4.0

Jaký vliv bude mít čtvrtá průmyslová revoluce na výrobu a výrobní firmy?

články >>

 

Komplexní svět eIDAS

O nařízení eIDAS již bylo mnoho řečeno i napsáno. A proto jediné, o čem...

články >>

 

Trendy v CRM

Systémy pro řízení vztahů se zákazníky (CRM) prochází v posledních letech výraznou změnou. Zatímco dříve...

články >>

 

Příručka úspěšného IT manažera

Dnes je řada IT manažerů opomíjena. Úspěšní bývají brouci Pytlíci a Ferdové...

články >>

 

Pokročilá analýza provozu datových sítí

V tomto čtyřdílném seriálu vás seznámíme s různými metodami a přístupy...

1. až 4. díl >>

 

Cesta k efektivnímu identity managementu

Správa identit a přístupů (IAM) je klíčová oblast pro zaručení bezpečnosti...

1. až 9. díl >>

IT SYSTEMS 9/2016 , Plánování a řízení výroby

Pro Industry 4.0 je důležité zajistit vysokou kvalitu elektrické energie



Blue PantherSe stoupající komplexností průmyslových systémů jsou již dnes některé části průmyslových podniků velmi citlivé na parazitní jevy na napájecí elektrické síti, a díky tomu jsou náchylné ke kolapsu. Proto je při plánování a zavádění výrobních procesů v rámci konceptu Industry 4.0 bezpodmínečné sledování a řízení kvality elektrické energie a jejího vlivu na výrobní technologie.


Kde se bere rušení?

Kvalita napětí na sekundární straně může být i je zásadně odlišná od kvality na primární straně. Je totiž ovlivňována odběry připojených zařízení. Na jedné straně většina dnešních spotřebičů, nejen v průmyslových závodech, je nelineárních a zavádí do sítě harmonické složky. Všudypřítomné řízené pohony, výkonové regulátory, zdroje počítačových systémů, datových center, UPS atd. vnáší do elektrické sítě závodu velké množství rušení a odběry moderních technologií jsou velmi dynamické a vytvářejí kolísání napětí, napěťové poklesy a překmity i impulzní špičky. Na druhou stranu připojená zařízení jsou na rušení a jevy na el. síti mnohem citlivější, než zařízení předchozích generací. To je první špatná zpráva.

Norma EN 50160 stačí pro distribuci, ale ne pro Industry 4.0

Většina energetických manažerů považuje za dostačující, že jejich elektrická síť vyhovuje podmínkám normy EN 50160. Tato norma je ale určena pro dodavatele el. energie, tedy popisuje, co „dostává“ z nadřazené sítě. Informace, že kvalita sítě je dle normy vyhovující, neposkytuje téměř žádnou zprávu o kvalitě na sekundární straně transformátoru, ze které jsou napájena veškerá zařízení v podniku. Limity normy EN 50160 jsou v hledisku „hlídaných“ parametrů sítě naprosto nedostatečné a většinu rušivých jevů na síti není schopna postřehnout. To je druhá špatná zpráva.

Nevhodná norma = chybné výsledky

Třetí špatnou zprávou je, že pokud už se rozhodnete, nebo vás donutí vyhodnocovat kvalitu s využitím EN 50160, tak získáte zkreslené a omezené výsledky. Postup měření totiž určuje, že efektivní hodnota napětí je průměrována přes 10 period síťového kmitočtu. Na obr. 1 je jako příklad znázorněn krátkodobý pokles napětí na hodnotu pod 100V, který se projeví skutečně na svorkách strojů v dané síti - zelená stopa, a oranžový průběh ukazuje, co naměří přístroj vyhodnocující dle normy EN 50160. Krom toho, že není zachycen skutečný tvar poklesu napětí, i jeho velikost neodpovídá skutečné velikosti této události.

Obr 1: Velikost napájecího napětí
Obr 1: Velikost napájecího napětí

Proč kvalita el. energie? Protože náklady!

S rostoucí složitostí technologií rostou i ztráty vyvolané jednou událostí na napětí. Díky nárůstu komplexnosti technologií v Industry 4.0 ztráty kvůli kvalitě el. energie dramaticky porostou. Rušení v el. síti se na zařízeních projevuje různými způsoby jako je oteplování motorů, transformátorů a vedení, které vede ke zkracování jejich životnosti nebo okamžité poruše, k náhodným výpadkům automatů, PLC a podobně, k nestabilitě provozu pohonů a akčních členů a k jejich náhodným poruchám, poškozování elektroniky, náhodné výpadky počítačových systémů řízení výroby atd. Reálné důsledky pak jsou výpadky výroby, snižování životnosti zařízení, růst nákladů na údržbu, zbytečné investice do posilování výkonu, snížená kvalita výrobků i energetické ztráty. Vše tedy vede k finančním ztrátám.

Industry 4.0 sleduje kvalitu všech surovin

Blue PantherKvalitní elektrická energie je stejně zásadním faktorem pro výrobu jako ostatní suroviny, a je třeba na ni tak pohlížet. Dům také nezačnete stavět na písku, potřebujete mít základy. Pro kontrolu kvality vstupních surovin, materiálů a komponentů má každý výrobní podnik běžně vybudovaný systém kontroly kvality. Na elektřinu se většina podniků však zatím dívá jako na něco daného automaticky. Pokud dojde k nějaké události na elektrické síti podniku, automaticky je předpokládá, že problém byl způsoben distributorem elektřiny. Z dlouhodobých statistik však plyne, že pouze 10-15 % událostí na elektrické síti závodu pochází z nadřazené sítě, tedy od distributora. Ostatních 85-90 % si způsobuje závod sám vlastním provozem své technologie. To však není problém dodavatele, ale podniku samotného. Z uvedeného plyne, že při nasazení konceptu Industry 4.0 může jakákoliv turbulence na energetické síti závodu způsobit kolaps celé výroby.

Každá kombinace zařízení v různých závodech je přitom ovlivňována jiným způsobem a sama tuto síť ovlivňuje různě. Je proto třeba provádět trvalý monitoring a sledování všech parametrů elektrické sítě, a to jak na vstupních bodech závodu, tak i ve vybraných uzlech, kde je připojena zásadní technologie. Bez zavedení vhodného systému komplexního monitoringu kvality elektrické energie se závod vystavuje riziku „náhodných“ výpadků části výroby.

Je „kvalita“ a „spotřeba“ to samé?

V mnoha podnicích je dnes zaveden takzvaný „monitoring energie“, se kterým je sledování „kvality“ energie často zaměňováno. Pod pojmem monitoring energie je v drtivé většině schováno pouze sledování „spotřeby“ a bohužel přístroje a programy pro toto měření nejsou technicky vybaveny funkcemi pro sledování „kvality“ elektřiny.

Pro potřeby monitoringu vlivu kvality elektřiny na výrobních zařízení je třeba průběžně měřit metodikou EN 61000-4-30, ale hlavně metodikou „perioda po periodě“. Souběžně je třeba provádět trvalý záznam všech potřebných veličin, tedy 4 napětí a 4 proudů pro potřebu následné analýzy, která zajistí odhalení příčiny poruchy. Tento způsob umožní odhalit jak chyby z nadřazené sítě, tak i zbylých 85-90 % z vlastní sítě, tedy 100 % poruch. Ze zaznamenaných údajů o proudech a napětích lze pak zpětně určit kterýkoliv potřebný parametr, z nich možnou příčinu potíží, a tak zajistit odpovídající nápravu.

Digitální záznam s chytrou kompresí

Pro ukládání dat lze použít metodu přímého digitálního záznamu průběhu signálů jednotlivých fází – napětí a proudů – s dostatečně vysokou vzorkovací rychlostí. Problémem však je, že při vzorkování dostatečném pro dobrou přesnost měření bez ztráty detailů, tedy alespoň 1024 vzorků na jednu periodu 50 Hz a pro 8 vstupů, vznikne cca 800 MB dat za 24 hodin záznamu. Kromě obrovského množství dat pro jedno měřicí místo to přináší i problém rychlého vyhledávání a zpracování dat. Tento problém lze řešit pomocí speciálního kompresního algoritmu, kterým jsou vybaveny některé moderní analyzátory. Ten zajistí kompresní poměr až 1000:1 a rok záznamu lze uložit do prostoru přibližně 8 GB.

Blue Panther

Řešení pro Industry 4.0

Pro průmyslové podniky s vizí Industry 4.0. je třeba zajistit komplexní řešení stálého monitoringu kvality el. energie. Takové řešení, kterým bude možné dohlížet a monitorovat vybrané distribuční uzly závodu, kterými mohou být například hlavní přívod(y) do závodu na straně vysokého napětí (VN), hlavní a podružné transformátory, rozvaděče pro vybrané provozy apod. Sledovaná data je přitom výhodné integrovat do řídicího systému závodu a využívat je pro podporu výroby. Pomocí vhodného softwaru pro vytváření analýz je možné zobrazovat a vyhodnocovat data uložená v databázi členěná po jednotlivých měřicích místech a uzlech, ve zvoleném časovém intervalu a volit jakoukoliv kombinaci veličin, která nás zajímá.

Jaroslav Smetana

Autor článku je ředitelem společnosti Blue Panther, která poskytuje nejen výrobním podnikům auditorskou a konzultační činnost v otázkách kvality elektrické energie
Chcete získat časopis IT Systems s tímto a mnoha dalšími články z oblasti informačních systémů a řízení podnikové informatiky? Objednejte si předplatné nebo konkrétní vydání časopisu IT Systems z našeho archivu.


Inzerce

Automatizace výdejů materiálu v procesu výroby

ControlSpousta firem jistě narazila na otázku, jak nejefektivněji vyřešit výdej materiálu v procesu výroby. Jedná se povětšinou o drobný materiál v řádu haléřů, jejichž správa prostřednictvím skladových zásob je spíše komplikovaná a náročná.