Izvještaj nakon uvodnog upoznavanja u pogonu proizvodnja celuloze u fabrici Natron-Hayat

----Instrumentalno održavanje--- 21.08.2012 - 14.09.2012

Mladen Krajter

SadržajDistribuirani kontrolni sistem (Distributed control system)......................................................3

Opis DCS 800xA od ABB-a.........................................................................................................4

SCAD HMI..................................................................................................................................5

Projektovanje DCS-a..................................................................................................................6

Distribuirani kontrolni sistem (Distributed control system)Je upravljački sistem najčešće u procesu proizvodnje. Upravlja i nadzire procesom proizvodnje prikupljajući podatke o proceseu posredstvom senzora i upravlja šaljući signale na aktuatore i druge izvršne elemente. Za razliku od centralizovanog sistema, gdje se upravljanje obrada i skladištenje podataka nalazi u jednom kontroleru, u DCS-u upravljački uređaji su distribuirani po pogonima i prikupljaju lokalne podatke i šalju lokalne upravljačke signale, dok se nadređenom sistemu šalju samo informacije koje su bitntne za funkcionisanje cijelog sistema odnosno informacije koje su bitne tehnološki povezanim pogonima. Na najviši informaciono poslovni sistem šalju se samo bitne informacija za taj sistem: informacije o proizvodnji, kvalitetu, potrošnji sirovine i električne energije isl. Upravljački uređaji su međusobno povezani komunikacijskim protokolima namjenski predviđenim za upravljanje u realnom vremenu dok se za slanje informacija poslovnom informacijonom sistemu mogu korititi standardni komunikacijski protokoli kao što su Ethernet jer ne postoji zahtjev za upravljanje u realnom vremenu. U NH se Koristi hibridni DCS gdje se kao kontroleri ne koristi PC već PLC.Programabilni Logički Kontroler (PLC). PLC je računarski upravljački uređaj koji posjeduje CPU 1 radnu memoriju i skladišnu memoriju, komunikacijske portove za IKP2 i ulazno izlazne elemente. Razlikuje se od PC po tome što ima namjenske U/I jedinice : Digitalne U/I module, i analogne izlazne module u vidu kartica koje se direktno spajaju na PLC ili preko komunikacijskih portova. Dalje su ovi U/I moduli sa senzorima i aktuatorima spojeni upravljačkim signalima ( Strujnim 4-20mA ili naponskim 0-10V). Dansa i sami mjerni uređaji i aktuatori imaju mogučnost direktnog spajanja na komunikacijski protokol (frekventni regulato , UMC, i razni davači podržavaju profibus komunikaciju. ) Čak postoje zasebne komunikacijski protokoli predviđeni za umrežavanje senzora međusobno i sa kontrolerom. Specifičnost PLC je i u tome što ima namjenski softwer prilagođen upravljanju relejnih zaštita (Ladder ili Function Bloc)SCADA (supervisory control and data acquisition) predstavlja dio cjelokupnog informacionog upravljačkog sistema koji se koristi za nadzor, upravljanje procesom posredstvom HMI3-a ali i za arhiviranje podataka (trendovi) i čuvanje šablona upravljanja (recepture). OPC 4je standard za razmjenu podataka između uređaja različitih proizvođaća. Sastoji se od OPC servera na kome se nalazi baza podataka sa svim izmjerenim parametrima sa senzora i driver-a za sve uređaje sa kojima treba da komunicira. Podatci se čuvaju u bazi podataka i dostupni su svim uređajima i SCADA sistemu.

1 Central Procesing Unite2 Industrijski komunikacijski protokol (ProfiBus)3 Human Mashine Interface4 OLE for Proces Control ili po novom standardu Open Communication

Opis DCS 800xA od ABB-aU Natron Hayat-u se koristi ABB-ov distribuirani sistem upravljanja 800xA

Na samom funkcionalnom vrhu se nalazi klasična Ethernet komunikacijska mreža sa standardnim TCP/IP protokolom koja funkcioniše na principu client server i preko DNS servera se povezuje na ASPECT servere koji predstavlja centralni server za razmjenu podataka između pojedinih pogona i na taj način objedinjuje rad cjelokupnog sistema. Aspect server se dalje povezuje sa Conectivity Serverom koji vrši akviziciju podataka sa kontrolera i mjernih uređaja. Conectivity server zadovoljava standard OPC servera te može vršiti akviziciju i razmjenu podataka sa uređajima različitih proizvođaća. Na conectivity server su povezani Programabilni logički kontroleri (AC800 serije od ABB-a). PLC može autonomno prikupljati podatke sa pogona i upravljati uređajima nezavisno od nadređenog upravljačkog sistema i SCADA ali takođe i može mijenjati parametre uređaja u pogonu ako operater to uradi na SCADA-i. AC800 je ili preko kuminkacijskog porta (COM port) povezan sa Smart uređajima ili preko U/I modula povezan upravljačkim signalom, najčešće strujnim (4-20mA). Na Conectivity Servere su spojene pored PLC-a i radne stanice (Work Station ) koji su realizovani sa klasičnim PC i monitorom na kojem se nalazi SCADA HMI. U papirnoj industriji se takođe koristi i QCS 5 server koji obavlja mjerenje izlaznih veličina u kontinualnoj proizvodnji i vrši upravljanjem materije na ulazu proizvodnje i na taj način u DCS-u zatvara krug upravljanja bez operatera zbog poterebe za brzim reagovanjem. Zašvaljujući QCS-u se ostvaruje kvalitet izlaznog proizvoda bez otpada koji bi nastajao izazvan vremenskim kašnjenjem reagovanja operatera. QCS se koristi samo na vremenski osjetljivim pogonima kontinuirane proizvodnje kao što su PM-e dok u vremenski neosjetljivim pogonima kao što je Kamyr kuhač operater upravlja ulaznim tokovima i kontroliše kvalitet izlazne materije. QCS se nemože koristiti u jako fleksibilnim kontinuiranim

5 Quality Control Server

procesima kao što je kuhač jer zahtjeva stabilan kvalitet ulazne materije (sječke, pritiska , temperature, bijelog luga)

SCAD HMISCAD HMI se sastoji od niza grafičkih elementa čije stanje zavisi od vrijednosti parametara smještenih na Conectivity Serveru a koji su opet preko kontrolera povezani sa mjernim i upravljačkim uređajima u samom pogonu. Na taj način preko SCADA HMI-a operater mijenja vrijednosti i stanje uređaja u samom pogonu. S obzirom Da PLC predstavlja autonoman upravljački uređaj padom SCADA sistema gubi se nadzor i mogučnost mijenjanja parametara ali i dalje se vrši upravljanje od strane PLC-a te pogon normalno funkcioniše. Svaki element na SCADA-i posjeduje svoj FacePlate koji predstavlja dijaloški prozor na kome se mogu mijenjati parametri datog objekat i režim njegovog rada na slici je prikazan FacePlate UMC-a jednog motora (1104_A1 – motor ulaznog transporter ). Odavde operater može pokrenuti i zaustaviti motor a ukoliko je logovan kao administrator onda i podešavati parametre samoga motora ( Nivoe struja, Način starta i slično) Operater takođe vidi i parametre motora na Trendu (Npr vrijednost struje opterečenja isl.).Sama SCADA se pokreće na radnoj stanici pokretanjem My Plant aplikacije i izborom pogona. U okviru svakog pogona postoji više prikaza SCADA koji se biraju iz menija na vrhu ekrana i potom se raspoređuju na više ekrana kako bi se pratio rad cjelokupnog pogona. Primjer jednog prikaza SCADA za Kamyr kuhać je prikazan na slici :

Operater sa ekrana vidi parametre rada pogona, može startovati i zaustavljati motore. U slučaju da neki parametar izađe iz zadanih granica aktivira se alarm i prikazuje se Fault kod pomoću kojeg se određuje zbog čega je nastao kvar, a potom se vrši revizija trendova i parametara da bi se ustanovilo zbog čega je nastao kvar. Parametri cijelog pogona se prate

na posebnom prikazu. Na slici su prikazani parametri proizvodnje celuloze na Kamyr kuahču.

Projektovanje DCS-aProjektovanje DCS-a vrši spoljni partner (ABB) ali u slučaju izmjene pogona postoji potreba za izmjenom več postoječeg sistema. Mijenjanje parametara i logike upravljanja u DCS-u za 800xA se vrši pomoću Control Builder M aplikacije koja se sa, inžinerske stanice (Enginireenig Station ), pokreće i potom bira jedan od pogona u obliku Projekata. Na slici je prikazan Project Digester. Projekat se sastoji od :

Libraris ku kojima se nalaze gotove logičke šeme realizovane pomoću Function Block-ova kao i biblioteke definisane od strane samog projektanta (My Libraris)

U Applications se nalazi sama logika isprogramirana u vidu funkcionalnih blokova koji preuzimaju podatke sa ulaza PLC-a za vreme Scan ciklusa izvršavaju logičke funkcije i na kraju u okviru izlaznog ciklusa prosljeđuju U/I modulima. Za vrijeme komunikacijskog ciklusa se preuzimaju parametri sa nadređenog upravljačkog sistema.

U Okviru Controllers bse hardverski podešava sam PLC način komunikacije, adrese U/I modula i druga podešavanja .

Na kraju se projekt uplaod-uje na odgovarajući PLC u mreži .Na sljedećoj slici je prikazano podešavanje jednog UMC-a motora na kamyr kuhaću:

Prikaz toka upravljanja od SCADA do motora je prikazan na slici Upravljački signal sa SCADA mijenja vrijednost na Conectivity Serveru i samim tim i na PLC-u. PLC sada sa izmjenjenim parametrima vrši proračun izlaza i mjenja izlazna stanja koja se šalju do senzora odnosno aktuatora u ovom slučaju aktuator elektromotornog pogona je UMC koji zatim upravlja kontaktorima motora i po potrebi isključuje ili uključuje motor.

Komentar: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Pregledao :________________ ________________ ________________