Aktuální vydání

celé číslo

12

2020

Systémy DCS pro kontinuální a dávkové výrobní procesy

Provozní analytická technika

celé číslo

Inženýrink systémů Siemens a Beckhoff ve strojírenství

Průmyslová automatizace je nezbytnou součástí technologií u sériových výrob a základem produktivní a jakostní výroby ve výrobě automobilů, strojírenství, zpracování plastů a pryže i v dalších oborech. Automatizace, nejlépe doplněná MES, vytváří nejlepší prostředí pro dosažení vysoké efektivity závodu, tedy využití jeho instalovaných výrobních prostředků na maximum. Současně tvoří inteligentní automatizace prostředí pro modernizaci podniků podle průmyslové vize Industry 4.0.

Firma COMPAS automatizace spol. s r. o. (dále Compas) jako jedna z předních automatizačních firem nabízí svá řešení v oblasti průmyslové automatizace s významným know-how pro výrobní operace, jako jsou dělení materiálu, lisování, válcování, ohýbání, tepelné a povrchové úpravy včetně automatizované dopravy materiálů výrobním procesem i využití manipulátorů a robotů (obr. 1). Svou kapacitou, odborností a seriózním přístupem k zákazníkům podporuje výrobu mnoha významných průmyslových podniků v České republice a na Slovensku. Specializuje se na techniku Siemens a Beckhoff.

Z rozsáhlého sortimentu od společnosti Siemens využívá především řídicí systémy Simatic a operátorské panely Simatic HMI (Human Machine Interface), se zkušenostmi z více než tisíce projektů, elektrické pohony Simoreg, Simovert, Sinamics G/S, techniku RFID i provozní přístrojovou techniku. Specialisté firmy mají zkušenosti jak s vývojovými prostředky dříve instalovaných systémů, např. Step7, Protool, WinCC, WinCC flexible, Starter, Drive-ES aj., tak s prostředky novými, např. TIA Portal nebo Simotion. Úlohy v oblasti bezpečnostních řešení (fail safe) jsou schopni řešit s využitím dedikovaných obvodů nebo použitím bezpečnostních PLC nebo PLC s redundancí (Simatic třídy F nebo FH). Často využívají distribuované systémy s cílem minimalizovat náklady na kabeláž, montáž i hardware. Komunikační systémy navrhují jak s využitím mezinárodních standardů Ethernet a Profinet, tak kompatibilní se staršími sběrnicemi, jako jsou Profibus, Modbus aj. Disponují rovněž zkušenostmi z realizací komunikačních vazeb na návazné technologické celky, resp. jejich řídicí systémy, a také vazeb na další úrovně řízení, jako je např. úroveň výrobního informačního systému (MIS) nebo systému pro operativní řízení výroby (MES).

Způsobilost a profesionalitu v oblasti návrhů a využití automatizačních prostředků Siemens může firma doložit i certifikáty Siemens Solution Provider, osvědčujícími schopnost optimálně navrhnout a instalovat produkty Siemens a provádět jejich servis. Vedle produktů firmy Siemens je na základě požadavků zákazníků používána i technika či softwarové prostředky jiných výrobců (pohony – SEW, Lenze, ABB; HMI – Wonderware InTouch či Wonderware Application server). Řídicí systémy Beckhoff jsou stále populárnější pro svoji jednoduchou strukturu, výkonnost a integrované řešení automatizačních úloh, např. logického řízení, řízení polohy a pohybu či vizualizace, v jednom vývojovém prostředí.

Kromě běžných úloh firma se systémy Beckhoff realizovala i časově velmi kritické úlohy s odezvami v řádu milisekund a výrobními takty 100 ms. Pro programování systémů Beckhoff využívá jak vývojové nástroje TwinCAT 2 (obr. 2), tak nové prostředí TwinCAT 3.

Firma se úspěšně pohybuje i ve světě náročných projektů s velkými požadavky na jakost a spolehlivost, např. v automobilovém průmyslu v dodavatelských režimech náročných na včasnost a spolehlivost dodávek (JIT/JIS).

Moderní trendy propojení výroby s úrovní řízení MES či ERP (Enterprise Resource Planning) podporuje Compas u zákazníků řešením s vlastním systémem COMES třídy MES, který má již stovky úspěšných implementací.

Firma Compas přináší zákazníkům z výrobních firem nejen odborné znalosti, ale rovněž dostatek inženýrských kapacit, které je schopna nabídnout pro projekty většího rozsahu nebo pro realizace ve velmi krátkém čase. Početný tým odborníků firmy Compas je rovněž garancí rychlého a efektivního servisu.

Certifikovaný odborný garant Siemens

Firma Compas je jako Siemens Solution Provider certifikována pro zařízení uvedená v tab. 1.


Tab. 1. Certifikace Siemens Solution Provider společnosti Compas

 Zařízení Typ
řídicí systémy (PLC) Simatic S7, komunikace Profinet, Profibus
vizualizace a HMI operátorské panely Simatic HMI s aplikacemi v prostředích ProTool, WinCC flexible či TIA Portal

regulované pohony standardní pohony starších řad (Micromaster, Simoreg, Simovert), nové řady regulovaných pohonů Sinamics G/S, systém pro řízení pohonů Simotion
řízení procesní výroby Simatic PCS7


Interní systém práce ve firmě Compas je postaven na standardizaci a respektování doporučení pro programování i projektování. To pro zákazníka znamená, že dodávané projekty vycházejí z ověřených řešení a jsou efektivně udržovatelné. Tento přístup vede k vysoké jakosti s cílem zkrácení doby oživení a snížení počtu potenciálních chyb jak v projektu, tak v aplikačním softwaru.

Projektování automatizace

Technici společnosti Compas projektují elektrická zařízení automatizace v rozsahu, který umožňuje nástroj CAD Eplan P8. Navrhují elektrovýzbroj, přístrojovou techniku a bezpečnostní prvky pro jednotlivé stroje i celé výrobní linky. Ověřují výpočtem správný návrh bezpečnostních obvodů s pomocí softwaru SISTEMA (Safety Integrity Software Tool for the Evaluation of Machine Applications). Navrhují architekturu řídicích systémů a pohonů s využitím techniky od firem Siemens a Beckhoff.

Projekt může být zpracován podle požadavků zákazníka, ať jde o styl kreslení, nebo použití zákaznických databází materiálů. Výstupy ze systému Eplan jsou pro usnadnění dalšího zpracování generovány do tabulek XLS.

Přínosem projektů vytvořených firmou Compas je kromě kvality možnost využít firemní standardy, které jsou ověřené v praxi na stovkách projektů. Pro organizaci dokumentace je používán DMS (Document Management System), takže zákazník vždy dostane správnou dokumentaci v poslední platné verzi, přestože na ní pracují oba týmy, zákazníka i projektanta.

Řídicí systémy Siemens

Firma Compas standardně navrhuje řešení zadání zákazníka z nabízených řad PLC Siemens. Projektanti jsou schopni podle požadavků konkrétní úlohy používat celé spektrum zavedených produktů: pro projekty malého rozsahu LOGO!, pro středně velké projekty Simatic S7-300 a pro větší projekty výkonné systémy Simatic S7-400.

Vedle uváděných systémů jsou schopni projektovat, programovat a uvádět do chodu i nové řady PLC:

  • Simatic S7-1200 jako náhrada starší řady S7-200,
  • Simatic S7-1500, které postupně nahradí řady S7-300/400.

Kromě standardních PLC projektují také řešení pro bezpečné systémy fail safe s PLC Simatic třídy F, se systémy od společnosti Pilz či na bázi specializovaných bezpečnostních obvodů. Takto jsou realizovány následující bezpečnostní funkce:

  • nouzové vypínání („not aus“),
  • bezpečnostní funkce regulovaných pohonů (využívá se i protokol Profisafe),
  • funkce bezpečnostních závor, branek a jiných zábran,
  • bezpečnost hydraulických lisů,
  • bezpečnost hořáků.

Regulované pohony

V oblasti regulovaných pohonů jsou technici firmy Compas schopni projektovat, parametrizovat, programovat a diagnostikovat různé pohony běžně používané v průmyslové praxi. Zkušenosti techniků firmy jsou založené na zpracování již realizovaných projektů, které se týkaly následujících zařízení:

  • výrobní stroje: složité aplikace jsou parametrizovány prostřednictvím systému receptur i s dynamickou parametrizací podle potřeb výrobní zakázky nebo při přejezdech výrobků,
  • stroje na dělení materiálů: příkladem jsou lisy nebo letmé pily,
  • navíječky, odvíječky: podstatou je implementace algoritmu regulace tahu,
  • rozkladové pohony: ukládání materiálu (drátu) na cívku do určené polohy, kdy je třeba hlavně synchronizovat polohu dvou pohonů (navíjení a rozkladu),
  • polohování os s požadovanou přesností: úloha je využívána u manipulátorů či různých podavačů materiálu,
  • polohování hydraulických os: využívány jsou jak specializované systémy od firem Siemens a Beckhoff, tak na přání zákazníků i speciální polohovací regulátory, např. HNC100 firmy Bosch Rexroth.

Pracovníci firmy jsou však schopni pracovat také s regulovanými elektrickými pohony jiných výrobců, jako jsou např. SEW, Lenze, ABB nebo Schneider Electric.

Vizualizace s vysokou užitnou hodnotou

Specialisté firmy Compas navrhují aplikace HMI pro operátorské panely od firmy Siemens, a to od menších panelů programovaných v prostředí TIA Portal, ProTool nebo WinCC flexible přes rozsáhlejší aplikace na panelových počítačích a terminálech s využitím SCADA WinCC s architekturou klient/server až po vizualizaci pro procesní řídicí systémy Simatic PCS7. V oblasti HMI jsou pro rozsáhlé projekty s několika servery využívány rovněž redundantní systémy.

Compas nabízí na přání zákazníka také systémy firmy Wonderware – InTouch a Application Server.

Vizualizační standardy Compas Faceplate

Pro uživatelsky přátelské a efektivní ovládání technologií firma Compas vyvinula a používá knihovnu šablon (faceplates) pro WinCC – příklad ovládání ventilu je uveden na obr. 3. Knihovna pomáhá vývojáři aplikací připravenými prvky (snímači, motory, ventily atd.), stačí pouze konfigurovat unifikované a standardní ovládání s dostupností všech stavových a řídicích prvků. Tento přístup významně usnadňuje ovládání a zlepšuje kvalitu práce operátora a diagnostiku chybových stavů. Tyto funkce také usnadňují operátorům technologických zařízení řešení speciálních situací ve výrobě nebo mimořádných stavů zařízení.

Firemní standard Compas Faceplate využívá mnoho výrobních firem, kterým kromě přínosu jednotného ovládání jejich zařízení operátory pomáhá i při zadání HMI pro nová zařízení.

Služby

Inženýrské činnosti pro realizaci projektů automatizace jsou projektové činnosti, programování, montáže a oživení i návazné činnosti, které zákazníkovi dávají nezbytnou provozní podporu, např.:

  • školení k nabízeným produktům Siemens a Beckhoff (PLC, HMI, pohony, vývojové systémy: školení mohou být zaměřena buď na vývoj aplikací, nebo na diagnostiku a odstraňování závad řídicích systémů pro pracovníky údržby);
  • servis (diagnostika systémů i pohonů včetně dálkové diagnostiky prostřednictvím VPN),
  • hotline a servis i v nepřetržitém režimu (7/24).

Compas nabízí klientům rovněž dlouhodobou podporu formou servisních smluv, které garantují sjednanou dobu případného servisního zásahu a mnoho dalších služeb

Compas zajišťuje také technickou podporu v případech, kdy má zákazník problémy s návrhem projektu řídicího systému či narazí- li na potíže v době, kdy systémy uvádí do chodu. Uvedená služba může mít podobu telefonické konzultace nebo jednání a návrhu včetně výjezdu technika, který detekuje problém a navrhne řešení.

Závěr

Rozsah inženýrských činností v průmyslové automatizaci je enormní. Stále důmyslnější automatizační prvky přinášejí podnikům vyšší kvalitu a produktivitu výroby, ale kladou zároveň velké požadavky na znalosti a kvalifikaci aplikačních inženýrů. Kvalifikovaná externí podpora firmy Compas je proto pro zákazníky velmi důležitá. Uvedené činnosti doplňuje management projektů, jehož kvalita má rozhodující vliv na zdárné provedení projektu ve stanoveném rozpočtu a harmonogramu.

Požadavky na pružnou reakci dodavatele na nové projekty a dlouhodobá garance rozvoje automatizace a podpory aplikací s sebou nesou nutnost pro dodavatele disponovat pro zajištění všech požadovaných činností dostatečnou kapacitou specialistů. Servisní podporu s požadavky na dostupnost až 24 hodin sedm dní v týdnu není možné zabezpečit v malém týmu. Proto pokrýt současné požadavky výrobních firem s hromadnými výrobami na kvalitní inženýrink v průmyslové automatizaci dokážou jen dodavatelé s desítkami specializovaných inženýrů a se spolehlivou interní organizací využívající světové i interní firemní standardy, jako je např. firma Compas.

(COMPAS automatizace, spol. s r. o.)

 

Obr. 1. Robot Stäubli obsluhující vstřikovací lis na výrobu plastových dílů

Obr. 2. Vývojové prostředí Beckhoff TwinCAT 2

Obr. 3. Příklady ovládacích oken řízených prvků: okna nastavení ventilu, hlášení ventilu, průběhu signálů a podmínek spuštění motoru