facebook LinkedIN LinkedIN - follow
Tematické sekce
 
Branžové sekce
Přehledy
 
Tematické seriály
 

GDPR

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

články >>

 

Jak uřídit IT projekt a nezbláznit se

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

články >>

 

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 >>

 
Partneři webu
Dialog 3000Skylla
IT SYSTEMS 1-2/2010 , Plánování a řízení výroby , Potravinářský průmysl

Elektronické řízení surovinového hospodářství v Opavia – LU

Aleš Kovařík, Jaroslav Novotný, Vlastimil Braun


Významný potravinářský koncern Opavia – LU, s.r.o., si zvolil řešení společnosti COMPAS automatizace spol. s r.o. (dále jen COMPAS) pro rekonstrukci řídicího systému surovinového hospodářství závodu v Opavě vyrábějícího známé sušenky a oplatky. Důvodem rekonstrukce byla výměna zastaralého řídicího systému technologie Guerin, zlepšení plánování, řízení a dokumentování výroby, které by vyhovovalo požadavkům pro dávkové řízení dle normy ANSI/ISA 88 (batch).


Požadavky společnosti Opavia specifikovaly:

  • vysoce spolehlivé řízení a monitorování technologie pracující v nepřetržitém provozu,
  • komfortní správu receptur a dávkově orientované řízení technologie (batch),
  • zajištění automatizované traceability materiálů od příjmu surovin po vstup do linek,
  • archivaci provozních a technologických dat získaných z výrobního procesu,
  • monitorování výrobní technologie do MES systému.

Stručný popis technologie

Surovinové hospodářství slouží k přípravě materiálů pro plně automatizované výrobní linky s vysokou průběžnou spotřebou surovin v nepřetržitém provozu. Příprava surovin se skládá z příjmu, skladování, přesunů, vážení, plánovaného dávkování a sledování pohybů velkých objemů surovin v reálném čase. Z autocisteren se nejprve doplňují venkovní sila na mouku a cukr. Z těchto sil se poté průběžně doplňují vnitřní zásobníky mouky a cukru (obr. 1). Vnitřní zásobníky syrovátky a kakaa jsou doplňovány z bigbagů. Následuje navažování jednotlivých složek požadované směsi z těchto zásobníků a jejich doprava do jednotlivých výrobních linek. Do linek lze v případě potřeby dávkovat také požadované množství tuku.

Obr. 1: Příklad vizualizace hospodářství s cukrem
Obr. 1: Příklad vizualizace hospodářství s cukrem

 

Návrh prostředků pro řešení

Navržený koncept architektury moderního řídicího systému Siemens dle obrázku 2 zajišťuje rozšiřitelnost pro případ doplňování technologie. Proto byl projektován systém jako distribuovaný s procesní sběrnicí Profibus DP pro připojení vstupně/výstupních signálů. Pro vyšší komunikaci byla navržena standardní sběrnice Ethernet.
Srdcem řídicího systému Simatic S7 je procesorový modul CPU414-3 PN/DP. CPU komunikuje po komunikační sběrnici Profibus DP s decentrálními částmi systému ET200M a digitálně připojenými pohony:

  • moduly ET 200M obsahují vstupy a výstupy technologických veličin, čítačové vstupy, moduly Siwarex pro řízení navažování materiálů, moduly pro komunikaci pomocí Modbus protokolu s regulátory Eurotherm,
  • pro řízení turniketů jsou doplněny frekvenční měniče Micromaster 440 fy Siemens.

Pro potřeby ovládání technologie jsou použity operátorské stanice PC se SCADA HMI WinCC v 7.0 pro vizualizaci a operátorské panely v technologii s WinCC flexible.

Obr. 2: Architektura systému
Obr. 2: Architektura systému


Úroveň výrobního IT nadřazeného recepturového řízení je řešena pomocí systému COMES.
Systém COMES využívá moduly:

  • COMES Logon – zajišťuje autorizaci a správu uživatelů a systémové funkce,
  • COMES Batch – slouží k řízení nespojitých výrobních procesů podle výrobních předpisů, dle normy ANSI/ISA 88,
  • COMES Historian – je určen pro sběr a archivaci historických dat z technologických procesů prostřednictvím řídicích systémů a následnou prezentaci uložených dat,
  • COMES Modeller – slouží k výpočtům s daty, generování statistik a protokolů s využitím vestavěných konfiguračních a modelovacích nástrojů.

Klíčová funkčnost je konfigurována v modulu COMES Batch (obr. 3), který zajišťuje plánování a řízení dávek materiálů pro zásobníky výrobních linek pomocí uživatelem konfigurovatelných předpisů (výrobních postupů).

Obr. 3: Uživatelské rozhraní systému COMES Batch – spuštěný výrobní předpis
Obr. 3: Uživatelské rozhraní systému COMES Batch – spuštěný výrobní předpis


COMES Batch konfigurace zahrnuje logiku přípravy dávek sypkých materiálů a tuků (všechny materiály dle zvolené receptury v požadovaném množství) pro cílové zásobníky výroby těsta a krémů. Tato procedura byla připravena dle požadavků zadavatele: Suroviny se do cílového zásobníku dávkují v tom samém pořadí, v jakém jsou zapsány v receptuře. Při transferu předchozí suroviny se již připravuje (váží) další surovina a připravuje se na transfer do cílového zásobníku, současně se zpracovává více dávek pro maximální úsporu času a tím dosažení nejvyššího výkonu technologie.
COMES Batch dále umožňuje:

  • Zaplánování předpisu již v době, kdy ještě běží předchozí předpisy (dávkovací postupy). Pokud má předpis nastavenou volbu Sériové spouštění, je další batch automaticky spuštěn ihned po ukončení předchozího.
  • Spolupráce s ovládáním technologie – modul COMES Batch je schopen předat systému WinCC informace: cílový počet dávek, počet vyrobených dávek, jméno předpisu, stav výroby pro cílový zásobník (výroba běží / výroba je ukončena).
  • Automatické generování záznamů o výrobě, tzv. electronic batch report (EBR). Modulem COMES Modeller jsou tyto záznamy využity pro vytvoření výrobních protokolů: Bilance spotřeb ingrediencí, Seznam dávek, Traceability výrobního předpisu, Traceability šarže suroviny (obr. 4).
  • Vestavěný recepturový systém umožňuje operátorům připravovat pojmenované sady parametrů, řídit i životní cyklus předpisu (předpis v návrhu, v testování, v produkci, zastaralý).
  • Integrovaný grafický editor pro vytvoření výrobních postupů a logiky řízení.

 

OObr. 4: Příklad výrobního protokolu
Obr. 4: Příklad výrobního protokolu


Obsluha technologie probíhá následně. Operátor zaplánuje v systému COMES připravenou recepturu včetně množství dávek. Po zaplánování receptury dojde ke spuštění předpisu, který synchronizuje jednotlivé činnosti jak automatizace, tak obsluhy v technologii (indikace na lokálním panelu umožňuje provádět další operace jako spouštění nebo pozastavení jednotlivé dávky, dávkování tuku, spouští vysypání směsi do linky atd.) v závislosti postupu spuštěného předpisu. O průběhu výroby je informován pomocí indikace na ovládacím panelu.

Realizace projektu

Celý projekt byl realizován v krátkém čase tří měsíců včetně zpracování detailní funkční specifikace. Cílem navrženého postupu projektování, vývoje softwaru, montáží, zkoušek a zprovozňování nové automatizace byla minimalizace doby odstávky surovinového hospodářství během konce roku 2009. Díky možnosti simulace výrobních postupů ve fázi vývoje systému COMES bylo možné otestovat z velké části aplikaci před započetím vlastního oživování v technologii.
Oživování rekonstrukce přípravny hmot bylo rozděleno na odzkoušení všech hardwarových prvků, zkoušky jednotlivých výrobních fází bez materiálu a s materiály. Řídicí systém řídí 850 vstupních a 650 výstupních technologických veličin. I při tomto rozsahu bylo dosaženo krátké doby zprovozňování v délce šestnácti dní.

Přínosy nového řešení

Hlavním přínosem komplexní modernizace řízení výroby surovinového hospodářství v Opavia je dosažení vysoké spolehlivosti, produktivity a jakosti technologie. Realizace moderního ovládání technologie zajišťujícího vyšší produktivitu a jakost výroby. Operátoři mohou z obou operátorských panelů naplánovat výrobu, upravovat parametry a sledovat její aktuální průběh, generovat záznamy o výrobě, sledovat historické záznamy a hlášení. Operátoři jsou také upozorňováni na výjimečné stavy s tím, že řídicí systém reaguje tak, aby nedošlo k poškození produktu. Obě operátorské stanice jsou v případě hardwarové poruchy PC vzájemně zastupitelné. Ovládání řídicího systému z operátorských stanic je možné pouze po úspěšné autorizaci (přihlášení) operátora a veškeré zásahy operátorů jsou dokumentovány.
Nasazený systém COMES nově nabízí pracovníkům Opavia možnosti plánování výroby, konfigurovatelné výrobní postupy, trasování šarží materiálů (traceability) a tvorbu elektronické dokumentace výroby. To vše díky využití systémové integrace úrovně výrobního IT (MES) a automatizace výroby – řešení „Elektronické řízení výroby“ firmy COMPAS. Přináší také cenovou úsporu díky tomu, že výrobní postupy není třeba realizovat složitou logikou v řídicím systému. Další informace najdete na www.compas.cz.
 

Definice vybraných pojmů a zkratek

  • COMES
    Výrobní informační systém firmy COMPAS automatizace, spol. s r.o.
  • HMI
    Human machine interface – prostředek pro ovládání řízené technologie
  • MES
    Manufacturin execution system – úroveň výrobního IT pro operativní řízení výroby
  • PC
    Personal computer – osobní počítač
  • PLC
    Programovatelný logický automat, používá se pro řízení technologického zařízení nebo celku
  • SCADA
    Supevisory control and data acquisition – systémy pro ovládání a vizualizaci řízené technologie


Všichni autoři, Ing. Aleš Kovařík, Ing. Jaroslav Novotný a Ing. Vlastimil Braun, působí ve společnosti COMPAS automatizace, spol. s r.o.

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

Žádný systém sám o sobě nic nevyřeší

IT Systems 4/2021V aktuálním vydání IT Systems opět najdete spoustu novinek ze světa informačních technologií a inspirace, jak je využít pro rozvoj vaší firmy nebo organizace. Mapujeme aktuální trendy v digitalizaci stavebnictví, vybavení pro kontaktní centra a service desky. Věnujeme se řízení práce na dálku a onboardingu zaměstnanců v době covidu, řízení projektů a hybridnímu cloudu. Významným tématem je jako vždy zajištění kybernetické bezpečnosti – konkrétně zabezpečení ICS, důsledky kauzy Exchange, DDoS útoky a bezpečnost mobilních zařízení.

Helios
- inzerce -