Aktuální vydání

celé číslo

03

2021

Digitální transformace, chytrá výroba, digitální dvojčata

Komunikační sítě, IIoT, kybernetická bezpečnost

celé číslo

Velká ropná rafinerie získává lepší přehlednost a flexibilitu díky modernizovanému způsobu řízení

Rumunský systémový integrátor, společnost Smartech Automation, navrhl a dodal otevřenou flexibilní datovou architekturu zaměřenou na podporu provozní optimalizace. 

Konektivita je důležitým atributem každého současného průmyslového provozu. A vůbec nezáleží na oboru. Získání přístupu k aktuálním a využitelným provozním datům je základním předpokladem dosažení maximálního možného výkonu jakéhokoliv výrobního provozu.

Hlavím problémem v kaž­dém průmyslovém oboru je však skutečnost, že starší, uzavřené řídicí systémy nedokážou držet krok s technickým rozvojem a rychle se měnícími požadavky trhu. Je to dáno mimo jiné tím, že nenabízejí propojení a možnosti generování dat, které moderní průmyslové provozy potřebují. Proto mnoho zavedených společností hledá možnosti takové modernizace své řídicí a automatizační infrastruktury, díky níž by mohly plně využívat potenciál dostupných dat.

Velká rumunská ropná rafinerie pochopila, že stojí před zásadními výzvami spojenými s provozem nakládky železničních cisteren (obr. 1). Kromě rizik souvisejících se starším řídicím systémem, např. poruch signálů, společnost zjistila, že jejich dosavadní uzavřené řešení nebylo možné nijak modernizovat. Navíc nebyl tento systém v současné podobě schopen poskytovat data potřebná k optimalizaci chodu celého zařízení.

S plánováním modernizace se zákazník obrátil na rumunskou společnost Smartech Automation SRL, která je členem programu systémových integrátorů společnosti Rockwell Automation. V tomto programu se uznávaní systémoví integrátoři zavázali poskytovat špičková technická řešení a zákaznické služby s využitím těch nejlepších technologií od společnosti Rockwell Automation. Tito integrátoři uzavřeli dohodu o vzájemné spolupráci s prodejními zastoupeními a distributory společnosti Rockwell Automation. 

Zadání

Provozovatel nakládkového terminálu nedokázal spojitým a jednoduchým způsobem vyměňovat data mezi systémy distribuovanými v celém závodě a samotnými nakládacími rampami. Všechna data, která byla (nebo mohla být) shromážděna z procesu nakládání, byla pro systémy řízení vyšší úrovně v podstatě nedostupná.

Zákazník se pokusil vyvinout aplikaci pro řízení terminálu, která by se zabývala logistikou a daty z procesu nakládání, ale nakonec dospěl k závěru, že integrace s dosavadními automatizačními aplikacemi nakládacích ramp není jednoduše možná.

Protože neexistovala žádná integrace, vznikaly zásadní časové ztráty v důsledku ručního zadávání dat, buď nových dat pro nakládání, nebo výsledných dat z nakládání suroviny. Tuto operaci navíc prováděli stejní operátoři, kteří řídili proces nakládání, čímž se prodlužovala doba nakládky. Čas potřebný na zpracování výsledných papírových zpráv tento problém jenom završil.

Technické problémy, kterým společnost čelila, bylo možné rozdělit na konektivitu, rozšiřitelnost a flexibilitu. Stávající systém bylo téměř nemožné modifikovat, a proto byl obtížně integrovatelný do nového systému řízení terminálu. Šlo o uzavřený systém a jakékoliv jeho poruchy bylo obtížné řešit, což mohlo vést k potenciálním významným ztrátám v důsledku neplánovaných odstávek.

Bylo požadováno, aby nové řešení bylo flexibilní a otevřené a nabízelo rozhraní, které lze snadno propojit s aplikací řízení terminálu. Kromě snadné integrace budoucích funkcí muselo toto řešení umožnit také implementaci původních funkcí. Protože na uvedení do provozu a spuštění chodu nového systému nebylo mnoho času, nemohly být vstupy a výstupy připojeny k novým I/O kartám, a bylo tak nutné zachovat moduly původních PLC.

Nový systém musel bezproblémově integrovat předchozí spojení s provozními zařízeními (ventily, hydraulické systémy atd.) a zabránit tak delším odstávkám v důsledku přesouvání kabeláže a vodičů ze starých panelů na nové. Požadavkem byla také integrace všech stávajících měřicích systémů – měřicích přístrojů a nakládkových vah. K tomu bylo nutné použít sériové rozhraní. 

Řešení

George Marinescu, automatizační technik společnosti Smartech Automation SRL, popsal vytvořené řešení: „Čtyři nakládací rampy jsou nyní řízeny a monitorovány čtyřmi operátory, přičemž každý z nich má k dispozici špičkové uživatelské rozhraní. Na primárním serveru je hostována aplikace, která slouží k ovládání panelů operátora prostřednictvím vyhrazeného softwaru. Software brány se používá pro zajištění rozhraní s aplikací řízení terminálu, která obsahuje server OPC.“

Stanice operátora jsou použity k řízení procesu nakládání (umístění nakládacích trubek) a monitorování (data o nakládání v reál­ném čase, např. objem, hmotnost a hustota pro všechny měřicí přístroje a váhy pro danou rampu či stanici). Operátor tak může pracovat ve dvou režimech. V online režimu jsou všechna data o nakládce přijata z aplikace řízení terminálu a po naložení jsou všechna výsledná data o naložení odeslána zpět (naložená hmotnost, objem, průměrná hmotnost, teplota, použitý měřicí přístroj, číslo dávky atd.).

V nouzovém neboli offline režimu má operátor přístup k tabulkám, které mu umožňují vyplňovat data běžně přijatá z aplikace řízení terminálu. Výsledná konečná data jsou pak zaprotokolována do databáze SQL, uložena do fronty a odeslána zpět do terminálové aplikace, jakmile je tato znovu dostupná. Offline režim rovněž umožňuje tisk zpráv a načítání dat. Tento offline režim replikuje některé funkce aplikace řízení terminálu, když není dostupná.

Marinescu dále uvádí: „Funkce předchozí aplikace byly rozděleny a některé se přesunuly na úroveň PLC, například komunikace měřicích přístrojů a vah, kroky nakládání, vzájemné blokování měřicích přístrojů, zatímco jiné byly implementovány do softwarových aplikací – zprávy o výsledcích nakládání, archivace SQL.“

„Stojany původních PLC byly vzhledem k časovému omezení při uvádění do provozu ponechány na místě,“ dodává, „avšak procesory byly nahrazeny ethernetovými adaptéry Allen-Bradley 1747-AENTR (obr. 2) a starý program PLC byl migrován a přizpůsoben novým programovatelným automatům (PAC) střední třídy.“

Byly také použity čtyři komunikační moduly MVI69L-MBS Modbus Serial Lite od společnosti Prosoft Technology, což je produktový partner programu Rockwell Automation Encompass – ty byly namontovány do skříní PAC a zaručují funkce sériové komunikace. 

Výsledky

Nový systém byl propojen s rozhraním aplikace řízení terminálu, aby se tak zajistila snadná výměna potřebných dat mezi oběma systémy. Všechny původní funkce byly v novém systému replikovány, tentokrát však s použitím otevřenější platformy zahrnující uživatelská rozhraní a jednotky PAC.

Tato nová platforma usnadňuje přidávání nových funkcí (nové nakládané produkty, změny a zlepšení procesu nakládání, přidání nových měřicích přístrojů atd.). Rovněž již nevznikají časové ztráty v důsledku provádění takových úkonů, jako je ruční zadávání dat nebo zpracování papírových zpráv.

Marinescu dále vysvětluje: „Pro stejného klienta pracujeme na novém systému pro dvě další nakládací rampy, nyní však jde o nové rampy. Klíčový systém bude mít nyní stejnou funkčnost jako modernizovaný systém, nicméně protože jsou rampy nové a časová omezení na uvedení do provozu nejsou tak závažná, jsme schopni navrhnout moderní systém řízení se zcela novou infrastrukturou. Nový systém používá stejné řešení serveru, softwaru a rozhraní, společně se špičkovými redundantními PAC.

Další probíhající projekty, na kterých pracujeme s pomocí produktů od společnosti Rockwell Automation, zahrnují stanici na výrobu demineralizované vody pro tepelnou elektrárnu. Tento projekt rovněž využívá špičková PAC, software rozhraní HMI, hardwarová řešení a provozní I/O moduly.“ 

(Rockwell Automation)

Obr. 1. Velká rumunská ropná rafinerie potřebovala zmodernizovat provoz nakládky železničních cisteren

Obr. 2. V projektu byly použity ethernetové adaptéry Allen-Bradley 1747-AENTR