Optimalizace výrobních postupů pomocí SCADA WinCC

V době obrovského rozvoje digitalizace je jedním z hlavních požadavků velká efektivita výrobních postupů. Kdo vyrábí efektivně, má mnohem lepší šanci získat větší podíl na trhu. Vizualizační systém SCADA WinCC společnosti Siemens umožňuje účinnou kontrolu výrobních procesů, a to i na dálku z mobilního telefonu nebo tabletu. To pomáhá zvyšovat výkon výroby a minimalizovat prostoje. Siemens navíc poskytuje technickou podporu pro vizualizační systémy a školení o nich ve svých autorizovaných školicích střediscích a má mnoho autorizovaných partnerů, kteří zákazníkům pomáhají systém WinCC implementovat. 

Představte si firmu, která dodává své výrobní linky do celého světa. Ke zvýšení své efektivity potřebuje sbírat výrobní data o průběhu výrobního procesu. Systém SCADA WinCC (obr. 1) od společnosti Siemens umožňuje data sbírat a ukládat téměř neomezeně dlouho, protože jeho nedílnou součástí je velmi výkonná databáze MS SQL Server. Sbírat data však nestačí. Je nutné je vyhodnotit a informace následně zprostředkovat operátorům, technologům a manažerům. Systém WinCC dokáže uložená data vizualizovat jak pomocí softwarového rozhraní, v němž je programátor schopen napsat jakoukoliv aplikaci zpracovávající uložená data, tak i prostřednictvím hotových nadstaveb, které pouhým nastavením parametrů podají ucelený pohled na dokončenou výrobu s možností porovnání s výrobními cykly v minulosti. Takových nadstaveb je k dispozici několik a každá z nich umí nahlížet na uložená data z jiného pohledu. 

Nástroje pro vyhodnocování výrobních dat

Nadstavba WinCC/PerformanceMonitor (obr. 2) velmi dobře vyhodnocuje efektivitu celé technologické linky i jejích částí. Snadno lze predikovat, kdy je nutné na daném stroji provést údržbu nebo kdy se vyplatí stroj vyměnit, protože již nepracuje efektivně. Simatic Information Server bez velké námahy vytvoří požadované zprávy o tom, jak výroba probíhala. Tyto zprávy mohou vznikat v pravidelných cyklech nebo na základě určené události. Hlášení jsou uložena do souborů PDF, které jsou přístupné všem oprávněným osobám.

Nadstavba WinCC/Audit zabezpečí sledování veškerých operátorských zásahů, aby bylo zřejmé, kdo a kdy udělal zásah do řízení technologie a převzal nad tímto rozhodnutím zodpovědnost. WinCC díky této nadstavbě vyzve operátora před změnou výrobních parametrů nebo před vydáním povelu ke spuštění nebo zastavení prvku řízené technologické linky k zadání komentáře, proč svoji aktivitu provádí. U velmi důležitých zásahů může být vyžadován i elektronický podpis. Veškeré zásahy jsou uloženy do speciálně chráněného souboru AuditTrail, který je možné následně vyhodnocovat, ale nikoliv měnit.

WinCC User Archives je obecná databáze nad MS SQL Serverem, která původně sloužila pro systém receptur. Tento systém dovolil operátorovi vybrat vyráběný produkt a poslat výrobní parametry do řídicího PLC. Díky dvěma řídicím proměnným je možné práci s recepturami plně automatizovat, z čehož plyne, že PLC si o jednotlivé receptury samo říká a také je schopno optimalizované výrobní parametry zpětně zapsat do receptur. Unikátnost řídicích proměnných vedla k rozšíření využití databáze WinCC User Archives jako obecného sběrače vzniklých dat. Do jednoho řádku je možné uložit např. výsledné hodnoty výrobního cyklu. Celý proces práce s hodnotami řídí PLC, které hodnoty spočítá a uloží do paměťového místa, odkud jsou pomocí řídicích proměnných přeneseny do databáze WinCC User Archives. Takto uložená data lze prohlížet, editovat, analyzovat a následně tisknout nebo exportovat pro další zpracování.

Stále jde o uložení a následné zpracování dat, které jsou pro firmu důležité pro vyhodnocení efektivity pracovních cyklů. Protože tato data jsou velmi důležitá, je třeba zajistit, že o ně uživatel nepřijde během výpadku počítače s WinCC. WinCC tento problém řeší pomocí nadstavby WinCC/Redundancy, která vzájemně propojí dva servery WinCC tak, aby funkční server doplnil historická data do mezery, která vznikla při výpadku druhého serveru. 

Rychlé odstranění poruch

Neméně důležitou oblastí, kterou je nutné u výrobní linky řešit, je minimalizace odstávek. Pomocí nadstavby WinCC/PerformanceMonitor je možné sledovat efektivitu využití technologických zařízení, ale co s nahodilými, nepředvídatelnými poruchami, které způsobí zpomalení nebo v nejhorším případě i odstavení celé linky? WinCC o těchto poruchách okamžitě dostane informace formou alarmů z řídicího PLC. Nyní je však nutné takovýto alarm dostat i k osobě, která je zodpovědná za odstranění vzniklé poruchy. K tomu je vhodná nadstavba WinCC/Event Notifier, která v případě, že na došlý alarm nikdo nereaguje, zabezpečí jeho distribuci e-maily k dalším kompetentním specialistům. Je možné vytvořit celou hierarchii osob nebo skupin osob, jimž je e-mail zaslán, jestliže z předchozí úrovně nikdo nereaguje. Aby mohl specialista zkontrolovat, co se na řízeném technologickém zařízení děje, může se na dálku připojit prostřednictvím nadstaveb WinCC/
/WebNavigator, WinCC/DataMonitor nebo WinCC/WebUX (obr. 3). Toto připojení mu spoří čas, protože problém může být řešen okamžitě, díky čemuž se často uspoří i finance. Poslední uvedená nadstavba WinCC/WebUX je unikátní v tom, že umožní připojení i z mobilního telefonu nebo tabletu (obr. 4). 

Porovnání dat z několika výrobních linek

Sběrem dat o výrobních cyklech jedné technologické linky, jejich zpracováním a analýzou možnosti systému WinCC nekončí. Vyšším stupněm v procesu získávání podkladů pro ještě lepší vyhodnocení výrobních procesů je porovnání výrobních dat z několika výrobních linek, které firma používá po celém světě. Velmi účinným nástrojem pro uložení velkého množství dat z několika databází WinCC je platforma označená Simatic Process Historian (obr. 5). Stanice WinCC, a to i různých verzí, zde ukládají svá data, z nichž je možné následně získat cenné podklady pro optimalizaci technologických procesů.

Firma vyrábějící výrobní linky potom může svému potenciálnímu zákazníkovi nejen představit z jednoho místa reálnou linku, ale také na obrazovkách systému WinCC ukázat, jak se zařízení chová a jak je řízeno. Zákazník je navíc pomocí nástrojů Process Historian a Information Server seznámen se skutečnými údaji z několika realizovaných linek. Tak se může zákazník sám snadno přesvědčit, jak kvalitní zařízení firma nabízí. 

Semináře TIA na dosah

Všem zájemců o novinky z oblasti automatizačních systémů nabízí společnost Siemens možnost zúčastnit se cyklu seminářů s názvem TIA na dosah. Na seminářích účastníci získají nejen nejnovější informace, ale i osobní kontakt na specialisty Siemens.

Více informací zájemci najdou na www.siemens.cz/tia.nadosah, kontakt na školicí střediska je na www.siemens.cz/sitrain a webové stránky technické podpory jsou www.siemens.cz/podpora. 

Ing. Ladislav Plachý, Siemens s. r. o. (ladislav.plachy@siemens.com)

Obr. 1. SCADA WinCC

Obr. 2. WinCC/PerformanceMonitor

Obr. 3. Zobrazení stavu výrobní linky pomocí WinCC/WebUX

Obr. 4. Ovládání a sledování pomocí tabletu s WinCC/WebUX

Obr. 5. Simatic Process Historian