Компании, особенно средние предприятия, не могут позволить себе лишних остановок производства в процессе модернизации технологии управления в своих комплексах оборудования. Пошаговый переход на новое решение — это способ максимизации работоспособности системы, исключающий длительные и незапланированные простои, что наглядно показал недавно осуществленный проект преобразований на производстве специальных химических продуктов CHT/BEZEMA. Таким образом, чтобы преуспеть, необходим поэтапный подход к изменению системы управления технологическим процессом и технологии управления, что подтверждает пример решения B&R.
«Мы повысили надежность наших процессов и качество нашей продукции, и теперь мы способны быстрее и гибче реагировать на меняющиеся требования рынка», — сообщает Гюнтер Шетцле, главный технолог CHT R. BEITLICH. Это стало возможным благодаря модернизации технологических установок на основной производственной площадке компании в Дусслингене, Германия, с привлечением технологии B&R.
«Такое решение, как APROL компании B&R, особенно востребованно компаниями среднего размера, подобными CHT, — добавляет Шетцле, — потому что оно позволяет нам свести к минимуму риски, связанные с переходом на другую систему». В отличие от других решений управления процессом APROL предназначен не только для крупной промышленности с ее полной автоматизацией ввода набора команд. Для CHT, где переход на новую систему уже давно назревал, это стало хорошей новостью.
Помимо системы управления процессом APROL в CHT также используют систему управления B&R X20. Новшество включает в общей сложности 46 панелей оператора Power Panel от B&R наряду с прочими бесчисленными модулями управления и ввода-вывода.
68 установок для специальных химических продуктов премиум-класса
Начав как поставщик продуктов для текстильной промышленности, компания CHT расширила свой бизнес, включив в него специальные химические вещества для текстильной отрасли, ухода за тканями, строительной химии, а также химические продукты тонкого органического синтеза. Компания продолжает разработку клиенто-ориентированной продукции для дальнейшего расширения и без того широкого ассортимента. Большая часть доходов компании приходится на очень сложные продукты, которые выпускаются главным образом в производственно-логистическом центре в Дусслингене.
Там работают 68 технологических установок, включая 10 систем подачи высокого уровня, 40 смесителей и 14 химических реакторов. Многие из установок многофункциональные — на них можно производить до 100 различных продуктов.
Цель перехода: повышение эффективности
«Становилось все более очевидным, что наши системы управления, визуализации и сбора копившихся годами эксплуатационных данных скоро уже не смогут идти в ногу с требованиями к качеству продукции, гарантии качества, надежности технологических процессов и нормами безопасности, — объясняет Шетцле мотивы процесса преобразований в CHT в начале 2011 года. — Более того, наша устаревшая технология стала препятствием для получения новых заказов».
Замена и пуск в эксплуатацию нового клапана, например, занимали три дня. Все чаще отказывало старое оборудование, трудно было раздобыть запасные части, что стало дополнительными аргументами в пользу перемен.
Цель состояла в том, чтобы перевести управление, панели оператора и системы сбора данных, которые устарели, утратили гибкость и стали выходить из строя, на технологии новейшего поколения. «Конечно, полная автоматизация всего оборудования не являлась нашей главной целью, — добавляет Шетцле, — это было бы слишком сложно для наших многофункциональный установок».
Технологические последовательности CHT гораздо проще анализировать с помощью APROL. Теперь TrendViewer и AuditTrail позволяют анализировать процессы, которые невозможно было даже заметить, работая по-старому.
Выдающаяся система управления процессом APROL
В CHT сформировали группу экспертов для углубленной оценки трех различных систем управления технологическими процессами, а также решений для управления и HMI от двух участников тендера на основе исчерпывающей матрицы конкретных критериев. В результате выбор пал на B&R.
Для Шетцле были ясны аргументы в пользу этого решения. «Одним из решающих факторов было то, что в отличие от других популярных систем, которые мы рассматривали, APROL от B&R обеспечивает оптимальную поддержку при поэтапном переходе. Система APROL позволила нам последовательно переводить оборудование на новую схему управления процессом параллельно с эксплуатацией старых мощностей».
Эксперты CHT особо оценили обретенную независимость от Windows. Технология управления процессом и визуализации B&R основана на Linux, и структура системы управления процессом удивительно четкая и интуитивно понятная.
Оборудование B&R идеально соответствует структуре системы
Точно подобранный ассортимент комплектующих B&R для управления и визуализации позволил CHT согласовать производительность ПЛК каждой системы с их требованиями, а также оборудовать каждую систему линейкой модулей ввода-вывода и собственной панелью оператора. Именно эта гибкость позволила B&R завоевать доверие производителя химических продуктов не только в отношении системы управления технологическим процессом, но также в плане управления и HMI.
«Преимущество заключается в том, что мы можем отразить структуру фактической системы непосредственно в технологии управления и визуализации, а это помогает нам идеально выполнить поэтапный переход оборудования, — разъясняет Шетцле и продолжает: — Еще один аргумент в пользу работы с одним поставщиком — отсутствие проблем с интерфейсами и коммуникацией».
Шетцле допускает, что предложение одной из крупных германских компаний, создающих средства управления, позволило бы CHT, помимо прочего, оснастить каждую из установок отдельным контроллером. «Но сделать это удалось бы только окольным путем или с помощью программно-совместимого PLC — ни то ни другое для нас было неприемлемо», — делится он.
Менеджер CHT не видит большой потери в смене поставщика для системы управления процессом и технологии управления. «Нам в любом случае пришлось бы переписать значительную часть программного обеспечения, поскольку 50 процентов кода, который мы накопили за все это время, теперь не используются, что практически означает невозможность повторного использования программного обеспечения».
С точки зрения затрат Шетцле не обнаружил особой разницы между оцененными решениями. «Мы получили самые разные предложения от системных интеграторов, — говорит Шетцле, — но расчет цен на альтернативные системы управления процессом показал расхождение не более чем на 20 процентов». Скорее всего, это связано с существенной децентрализацией структуры производственных установок, которые могут быть идеально представлены распределенной структурой системы управления процессом.
«APROL позволяет контролировать и документировать наши процессы, обеспечивая нам четкое представление о сложных взаимосвязях». Гюнтер Шетцле (справа), главный технолог CHT R. BEITLICH
APROL обеспечивает гибкость благодаря открытому коду
Выбор системного интегратора для CHT был больше, чем выбор просто цены тендерного предложения. Важнее были готовность интегратора и его способность удовлетворить потребности производителя специализированных химических продуктов, а также, что особенно важно, возможность адаптироваться к дополнительным изменениям в ходе проекта. Из пяти специалистов по системной интеграции, рассматриваемых на стадии оценки, на первое место вышел Erler.
«Приступая к проекту, мы отлично понимали масштабы и сложность поставленной задачи. Поскольку у нас не было опыта работы с APROL, мы отчасти сомневались, подойдет ли нам эта система, — объясняет Алоиз Эрлер. — Однако в ходе реализации проекта от этой неуверенности не осталось следа».
Как утверждает Эрлер, переход прошел более гладко, чем ожидалось: «По сравнению с другими системами управления процессом APROL — очень открытая система, которая позволили нам гибко реагировать на требования клиента уже в ходе проекта. Мы также были очень рады той легкости, с которой смогли связать ее со старой рабочей системой. Все прошло безупречно».
Первой в конце 2011 года была преобразована чрезвычайно сложная пилотная установка, включающая около 360 дискретных и 20 аналоговых каналов ввода-вывода. И далее практически еженедельно осуществлялся переход очередного эксплуатационного блока. Ко второму кварталу 2013 года на APROL были полностью переведены все 68 установок на заводе в Дусслингене — старая система управления процессом навсегда ушла в прошлое. Новое решение CHT включает 46 панелей оператора Power Panel, почти 70 контроллеров X20, в общей сложности 14 000 цифровых и 1000 аналоговых каналов ввода-вывода X20, а также различные станции начальника смены, подключенные через VNC. Кроме того, система снабжена двумя серверами среды выполнения, одним техническим сервером и сервером VNC с системой аварийного восстановления. Резервированная производственная сеть на основе Linux взаимодействует с устройствами под Windows в корпоративной сети через четко определенный интерфейс.
Двойное резервирование — гарантия работоспособности
«Мы даже использовали двойное резервирование, — продолжает Шетцле. Доступ к каждому компоненту установки обеспечивается через две шинные системы — оператора и процесса. При необходимости любая из шин может взять на себя функции другой. Кроме того, каждая установка оснащена двумя портами, которые могут резервировать друг друга. Это обеспечивает необходимый высокий уровень эксплуатационной готовности установки.
Даже при частично выполненном переходе стало ясно, что в CHT получили больше, чем просто замену старой системы. «Системы APROL гораздо более гибкие, с ними мы можем запустить в работу новый клапан за несколько часов, а не дней. При обнаружении ошибки любые изменения в программном обеспечении могут быть отменены одним кликом мыши».
Анализ технологических последовательностей также значительно упростился. «Мы обнаружили, что с TrendViewer и AuditTrail можно анализировать процессы, к которым не имели доступа ранее, — объясняет Шетцле. — APROL позволяет нам рассматривать взаимодействия между процессами в режиме реального времени для оперативной оптимизации процессов. На основе данных текущего процесса можно отслеживать и позже разбирать дефектные партии».
Один из способов использования CHT этой дополнительной информации — анализ и снижение энергопотребления. «Помимо прочего, мы можем теперь отдельно контролировать критические значения каждого процесса в целях повышения безопасности установки, особенно в отношении процессов, требующих сертификации.
Реализация потенциала экономии с APROL EnMon
Став одним из первых пользователей новой библиотеки EnMon для APROL, CHT рассчитывает на дополнительную экономию за счет контроля энергопотребления.
«На текущий момент мы абсолютно удовлетворены процессом перехода, и это при затратах, не составляющих и половины стоимости варианта полной автоматизации. Поэтапный подход, параллельная работа APROL и старых систем, а также маршрутизация через концентратор данных — все это глубоко затронуло наше производство, и безо всякой потери данных! — радуется Шетцле. — Эта система не только предоставила нам экономичную модернизацию, но и позволяет более гибко и быстро реагировать на последние события. Положительные результаты убедили нас продолжить переход на APROL на большинстве из наших производственных объектов».