Aktuální vydání

celé číslo

07

2020

Řízení distribučních soustav a chytrá města

Měření a monitorování prostředí v budovách a venkovním prostředí

celé číslo

Automatizace provozu cihelny v Hevlíně

Závod na výrobu cihel společnosti Heluz v moravském Hevlíně patří k nejmodernějším v Evropě. V roce 2009 zde byl otevřen zcela nový výrobní provoz na výrobu přesných broušených cihelných bloků. Tento článek seznamuje čtenáře s tím, jaké automatizační prostředky zde byly použity a jaké jsou zkušenosti z jejich uvádění do provozu.
 

O společnosti Heluz

 
Společnost HELUZ cihlářský průmysl, v. o. s., je rodinný podnik, který vyrábí cihlář­ské výrobky pro hrubou stavbu budov. V sou­časné době má výrobní závody ve třech loka­litách. V Dolním Bukovsku, kde sídlí centrála společnosti, je cihlářská výroba, výroba vodo­rovných konstrukčních dílů, roletových pře­kladů a stavebních prvků pro komíny. V Ci­helně Libochovice u Prahy se vyrábějí cihel­né bloky, doplňky a také keramické stropní panely Heluz. V Hevlíně u Znojma jsou dva výrobní provozy, které vyrábějí kompletní cihlářský sortiment. Nový provoz Hevlín II je jeden z nejmodernějších cihlářských závodů v Evropě a produkují se zde zejména cihelné bloky s výbornými tepelněizolačními vlast­nostmi. Jedinečná cihlářská hlína, potřeb­ná pro jejich výrobu, se těží v bezprostřední blízkosti výrobních objektů.
 
Výrobky společnosti Heluz si pravidel­ně odvážejí ocenění z českých i meziná­rodních veletrhů a výstav. Výroba je řízena systémem jakosti ISO 9001:20001. Výrobky patří do skupiny „zdicí prvky kategorie 1“ s přísnými tolerancemi rozměrů a na domá­cí i zahraniční trh jsou uváděny se značkou shody CE.
 

Technologický postup výroby cihel

 
Postup výroby cihel je asi každému znám. Jen pro připomenutí: cihlářská hlína se nako­pe krumpáčem, navlhčí se, nechá přes zimu odležet, potom se důkladně promísí, noha­ma našlape do dřevěných forem... Tak tako­vý výrobní postup už patří dávné minulosti.
 
Základní výrobní operace zůstaly zacho­vány jako před staletími, ale celá výroba v moderních cihelnách je plně mechanizovaná a automatizovaná. V Hevlíně, podobně jako jinde, prochází cihlářská hlína, vytěže­ná buldozerem, nejprve linkou přípravy suro­viny, kde se do ní přidávají příměsi a voda. Příměsi, to jsou buničina, piliny, popílek, polystyren a podobné látky, které zlepšují tepelněizolační vlastnosti cihel a pomáhají při jejich výpalu. Surovina se mele kolovým mlýnem a ukládá v odležovacích boxech, kde se vyrovnává její vlhkost. V Hevlíně jsou v odležovacích boxech zásoby hlíny až na de­set dní. To je důležité pro to, aby se její vlast­nosti stačily důkladně ustálit. Hlína se potom dále jemně mele, homogenizuje a dovlhčuje v jemných válech. Z nich už jde do šnekové­ho lisu, na jehož výstupu je forma, která dává budoucímu výrobku tvar. Nekonečný pás vy­stupující z lisu se drátovým odřezávákem dělí na požadovaný rozměr budoucích cihel, s odpovídajícím přídav­kem na smrštění mate­riálu během sušení. Sy­rové cihly, ještě vlhké a měkké, se skládají na palety a na vozíku pro­jíždějí sušárnou. Doba průjezdu sušárnou zá­visí na typu vyráběného produktu; přibližně je to patnáct hodin. Za su­šárnou se výsušky pře­kládají na pecní vozíky a odjíždějí do pece. Ta je v Hevlíně tunelová, vytápěná plynem. Zde se cihly vypalují při teplotě 880 až 890 °C po dobu sedmnácti až osmnácti hodin. Vypá­lené cihly se třídí, brousí, skládají na palety, balí do fólie, opatřují štítkem a odvážejí se na expediční skládku.
 
V Hevlíně jsou dva kompletní provozy na výrobu cihel. Oba vyrábějí cihly podobným postupem, ale liší se kapacitou a stupněm au­­tomatizace. Starý provoz je schopen vyrábět 400 t cihelných výrobků denně, nový má den­ní kapacitu 800 t výrobků.
 

Automatizace výroby

 
Výroba cihel bývala spojena s množstvím těžké manuální práce. V moderních cihel­nách je to již úplně jinak. Nový závod v He­vlíně obsluhuje jeden člověk v přípravě suro­viny, jeden člověk na lisu, který se stará také o výměnu forem, jejich údržbu a čištění, je­den člověk na sušárenské a pecní lince a ři­dič vysokozdvižného vozíku. K nim patří ješ­tě mistr, který řídí provoz a stará se o běžnou údržbu. To jsou všichni pracovníci ve výrobě: celkem jich je pět.
 
Pro to, aby tomu tak mohlo být, musí být celá výroba cihel plně automatizovaná.
 
V novém provozu v Hevlíně je vše říze­no programovatelnými automaty Simatic S7 od společnosti Siemens (obr. 1). Každý PLC ovládá svou část výroby: své PLC tedy mají příprava materiálu, lisovna, linka za lisovnou, pracoviště, kde se cihly skládají na pecní vozy, pracoviště, kde se cihly z pecních vozů ode­bírají, pec, sušárna a kolejová doprava. Tyto PLC spolu komunikují prostřednictvím Ether­netu a předávají statistická a diagnostická data o výrobě do nadřazeného systému. Samostatný PLC má korečkový bagr. Jediné programova­telné automaty v Hevlíně, které nenesou znač­ku Siemens, byly dodány jako součást zaříze­ní na separaci spalin a odvod odpadní vody.
 
Měniče frekvence jsou od firmy SEW Eurodrive (obr. 2). Výjimkou jsou měni­če pro velké pohony kolového mlýna, lisu a pro odtahové ventilátory pece, kde jsou použity měniče Allen Bradley (Rockwell Automation). PLC s měniči komunikují prostřednictvím sítě Profibus. Pro případ poru­chy jsou některé měniče opatřeny by-pas­sem, tzn. že pohon lze připojit bez řízení přímo k síti a po nezbytně dlouhou dobu tak udržet zařízení v chodu.
 
Zajímavou automatizační úlohou je mě­ření vlhkosti suroviny v kolovém mlýně. Využívá se zde skutečnost, že v závislosti na vlhkosti zpracovávané suroviny se mění od­por proti pohybu mlýna. Měří se tedy výkon elekromotoru mlýna a z něj se určuje vlhkost materiálu. Je-li příliš malá, přidává se do ma­teriálu další voda, dokud odpor mlýna nedo­sáhne požadované hodnoty.
Dalším komunikačním systémem, který řídicí systém používá, je AS-Interface. Ten je určen pro komunikaci se snímači, spína­či a akčními členy. Moduly pro tuto sběrnici jsou od firmy ifm electronic.
 
Veškeré technologické celky lze ovládat z operátorského pracoviště ve velínu (obr. 3) nebo na místě prostřednictvím operátorských panelů (obr. 4). Ty jsou také značky Simatic.
 
V průběhu celého technologického procesu se několikrát vyskytuje manipulace s poloto­vary cihel. To bývala dříve v cihelnách, vedle ruční manipulace s vozíky, nejtěžší manuální práce. V Hevlíně vše obstarávají roboty, kon­krétně od firmu Fanuc (obr. 5). Roboty ode­bírají cihly za lisem, skládají je na sušárenské vozíky, za sušárnou je překládají na pecní vo­zíky a jsou také na paletizační a balicí lince. Roboty mají svůj vlastní řídicí sytém a mo­hou pracovat samostatně, bez nutnosti připo­jení na řídicí počítač. Do nadřazeného systé­mu předávají data prostřednictvím Ethernetu. Programy lze měnit z operátorského panelu a hotové programy zálohovat na polovodičo­vou paměť přes rozhraní USB. Roboty doká­žou cihly přesně uchopit a podle potřeby otá­čet. To je důležité např. při skládání výsušků na pecní vozíky, protože správné poskládání cihel na pecní vozík pomáhá optimalizovat proces jejich výpalu.
 
Všechna výrobní zařízení jsou vybavena potřebnou bezpečnostní technikou, která chrání obsluhu před úrazem. Kromě krytů a plotů oko­lo nebezpečných zařízení jsou to bezpečnostní spínače, světelné závory nebo lankové spínače.
 
Vysoce automatizovaná vý­roba je vhodná zejména pro velkosériovou výrobu. Výrobní sortiment cihelny Hevlín II je však poměrně široký (přibliž­ně 150 druhů cihel) a cihelna musí umět pružně zareagovat na měnící se poptávku. Obvyk­le se počítá s tím, že jeden druh cihel se bude vyrábět deset až dvanáct dní, ale není výjim­kou, že se výroba mění častěji, i jen po dvanácti až dvaceti ho­dinách. Co obnáší změna typu vyráběného produktu? Jediné, co je třeba udělat manuálně, je výměna formy na lisu. Pro­gramy v PLC se upraví jedno­duše tak, že se vyberou již ho­tové a vyzkoušené z knihovny programů a odešlou do PLC. Je-li třeba něco ručně doladit, lze změny uložit pro příští použití. Změna typu vyráběného produktu tedy není nijak složitá.
 

Realizace projektu

 
Stavba nového provozu v Hevlíně v bez­prostředním sousedství starého závodu začala na zelené louce v roce 2007. Projekt včetně jeho realizace měla na starosti německá firma Keller HCW. Nový závod byl uveden do pro­vozu na jaře 2009. Celkově zde firma Heluz proinvestovala 850 milionů korun.
 

Závěrem

 
Výrobky společnosti Heluz se uplatňu­jí nejen na domácím trhu, ale i v zahraničí. Inovace v sortimentu směřují především ke zlepšení tepelněizolačních vlastností cihel určených pro výstavbu nízkoenergetických a pasivních domů. Základem úspěchu výrob­ků Heluz je kvalita nejen podložená tradicí a dlouholetými zkušenostmi, ale spojená také s moderní výrobní a automatizační technikou.
Petr Bartošík
 
Obr. 1. Pohled do rozváděče s PLC Simatic S7
Obr. 2. Měniče frekvence Movidrive (SEW Eurodrive) v rozváděči
Obr. 3. Operátorské pracoviště ve velínu
Obr. 4. Místní řídicí pult s operátorským pa­nelem Simatic OP
Obr. 5. Roboty Fanuc manipulují s polotovary i s hotovými výrobky