GUTMER

Przeznaczenie systemu:

Trzy linie produkcyjne taśm przenośnikowych w zakładach SEMPERTRANS Bełchatów S.A. zostały wyposażone w roku 2003 w system automatyki GUTMER umożliwiający kompleksową obsługę procesu produkcyjnego taśm przenośnikowych. Linia produkcyjna składa się z systemu przygotowania taśmy do wulkanizacji, prasy wulkanizacyjnej, przeciągarki i nawijaka. System GUTMER obejmuje działaniem obsługę prasy wulkanizacyjnej, przeciągarki i nawijaka oraz współpracę z systemem przygotowania taśmy do wulkanizacji. Do podstawowych funkcji systemu GUTMER należą:
 

• Sterowanie i kontrola pracy urządzeń prasy,
• Sterowanie i kontrola pracy układu przeciągarki i nawijaka,
• Utrzymywanie na zadanym poziomie kontrolowanych parametrów procesu technologicznego,
• Realizacja określonej przez technologię sekwencji pracy urządzeń,
• Wizualizacja stanu kontrolowanych urządzeń, 
• Wizualizacja wartości kontrolowanych wielkości analogowych,
• Wizualizacja stanów awaryjnych obiektu,
• Archiwizacja przebiegów czasowych kontrolowanych wielkości analogowych,
• Kontrola prowadzonych czynności operatorskich,
• Archiwizacja występujących zdarzeń obiektowych i operatorskich oraz zdarzeń alarmowych,
• Współpraca z systemem zarządzania produkcją Promis S4

Praca prasy wulkanizacyjnej

Sterowanie prasą obejmuje:

Sterowanie prasą, pompami, elektrozaworami, listwami i rolkami z uwzględnieniem blokad i warunków technologicznych w trybie automatycznym, półautomatycznym i ręcznym lokalnym, Kontrola 32 punktów pomiarowych temperatury rozłożonych na dwóch płytach grzewczych prasy, Ustawianie temperatury powierzchni płyt grzewczych prasy w zakresie do 200°C,

• Utrzymywanie temperatury płyt grzewczych prasy w czasie procesu technologicznego z tolerancją ±0,5°C na całej ich powierzchni (2,5m x 10m), za wyjątkiem zimnych końców,
• Ustawianie ciśnienia prasowania w zakresie do 400 bar, 
• Utrzymywanie ciśnienia prasowania w czasie procesu technologicznego z tolerancją ±2%, przy pomocy zaworów dwustanowych,
• Ustawianie czasów procesu technologicznego,
• Odmierzanie długości taśmy z dokładnością +0,5mm na 1 mb,
• Rejestracja i wizualizacja całego procesu technologicznego, a także poszczególnych przebiegów czasowych temperatur oraz ciśnień,
• Współpraca z istniejącymi układami sterowania części "A" i "B" linii technologicznej oraz z układem sterowania części "D".

Praca przeciągarki i nawijaka (część D)

Sterowanie przeciągarki i nawijaka obejmuje:

Sterowanie urządzeniami zespołu nawijania w trybie automatycznym, ręcznym lokalnym oraz manewrowym lokalnym, Sterowanie napędem przeciągarki z regulacją prędkości liniowej przesuwu taśmy w zakresie 0...10 m/min (w sposób gwarantujący stałą prędkość), Ustawianie siły naciągu taśmy między przeciągarką a nawijakiem w zakresie 0...10kN,

• Sterowanie napędem nawijaka w korelacji z przeciągarką - utrzymywanie stałej siły naciągu taśmy w trakcie całego cyklu nawijania z tolerancją ±5%,
• Współpraca z istniejącymi układami sterowania części "A" i "B" linii technologicznej oraz z układem sterowania części "C".

Struktura systemu

System posiada budowę hierarchiczną. Można w nim wyodrębnić dwie warstwy: obiektową i nadrzędną. Zadania bezpośrednio związane z obsługą procesów technologicznych realizowane są przez warstwę obiektową. Zadaniem warstwy nadrzędnej jest prowadzenie nadzoru nad procesem produkcji i udostępnianie parametrów procesowych dla warstwy obiektowej. W celu zapewnienia prawidłowej komunikacji między urządzeniami zastosowano następujące protokóły do przesyłania danych: OPC NET8, Profibus DP i FMS oraz MPI. Protokół Profibus jest wykorzystywany do komunikacji między sterownikami PLC i serwerem linii technologicznej (Profibus FMS) oraz do komunikacji sterownika PLC stanowiska technologicznego układu przeciągarki i nawijaka z przetwornicami częstotliwości (Profibus DP). Protokół NET8 zapewnia komunikację pomiędzy modułami bazodanowymi aplikacji i serwerami baz danych. Komunikację pomiędzy serwerem linii technologicznej i stanowiskami dyspozytorskim oraz wydziałowym zapewnia protokół OPC. Zadaniem protokółu MPI jest zapewnienie dostępu paneli operatorskich do zasobów informacyjnych sterowników PLC oraz zdalnego dostępu (nakładka DriveES) do oprogramowania obydwu PLC i przetwornic częstotliwości (Teleserwis).

Warstwa nadrzędna

W skład warstwy nadrzędnej systemu "GUTMER" wchodzą następujące elementy:

• Wydziałowy serwer bazy danych (redundowany),
• Stanowiska wydziałowe (ilość zależna od wykupionej licencji),
• Stanowiska dyspozytorskie (ilość zależna od wykupionej licencji).

Wydziałowy serwer bazy danych odpowiedzialny jest za zbieranie i przechowywanie danych dotyczących przebiegu procesu (trendy, alarmy, zdarzenia). Dotyczy to również parametrów realizacji zlecenia (zadane i zrealizowane wartości parametrów technologicznych dla każdego z cykli procesu). Dane obiektowe do serwera wydziałowego przekazywane są przez serwer linii technologicznej (Protokołem NET8). Serwer linii zapewnia mechanizm buforowania danych zebranych z obiektu - w przypadku chwilowego braku komunikacji z serwerem wydziałowym zebrane dane zostaną odesłane po przywróceniu łączności. Zadaniem wydziałowego serwera bazy danych jest również pełnienie roli interfejsu z systemem Promis S/4.
Komunikacja odbywa się za pośrednictwem protokołu NET8 i wskazanych tabel bazy danych (przygotowanych na odbieranie przekazywanych danych).
Wydziałowe stanowisko komputerowe przewidziane jest dla osoby pełniącej funkcję Technologa. Domyślnie jest na nim uruchamiana aplikacja "Zarządca procesu technologicznego" w profilu umożliwiającym obsługę zamówień przekazywanych przez Promis S/4, tworzenie i modyfikację receptur a także podgląd danych dotyczących przebiegu procesu. Osoba zalogowana na tym stanowisku przypisuje do linii produkcyjnej zlecenie, które ma być realizowane podczas najbliższego procesu produkcyjnego. Stanowisko Dyspozytora pozwala na bieżącą obsługę pracy linii produkcyjnej i przewidziane jest dla osoby pełniącej funkcję Mistrza - Operatora Linii. Domyślny profil aplikacji "Zarządca procesu technologicznego" zawiera obraz służący do przekazywania Operatorowi linii zezwolenia na pracę w oparciu o zlecenie wystawione przez Technologa. Dostępnych jest również szereg obrazów umożliwiających podgląd bieżących i archiwalnych wartości zmiennych procesowych. Pomimo wyodrębnienia funkcji przewidzianych dla stanowisk Technologa i Dyspozytora, aplikacja "Zarządca procesu technologicznego" pozwala na elastyczne modyfikowanie uprawnień dostępnych w obu profilach. Możliwe jest również wymienne logowanie na obu stanowiskach - profil związany jest bowiem z konkretnym użytkownikiem systemu (Dyspozytorem, Technologiem) a nie wybranym stanowiskiem sprzętowym.

Warstwa obiektowa

Wszystkie urządzenia należące do warstwy obiektowej zlokalizowane są w hali produkcyjnej w sąsiedztwie kontrolowanych procesów. Do zadań realizowanych przez warstwę obiektową należą:

• Odczytywanie sygnałów z obiektu,
• Sterowanie i kontrola pracy urządzeń prasy,
• Sterowanie i kontrola pracy przeciągarki i nawijaka,
• Realizacja produkcji w oparciu o otrzymaną z systemu nadrzędnego receptę,
• Lokalna wizualizacja stanu kontrolowanych urządzeń.

Ze względu na obszar kontrolowanych procesów w warstwie obiektowej wydzielone zostały następujące stanowiska:

• Stanowisko technologiczne prasy,
• Stanowisko technologiczne układu przeciągarki i nawijaka.

W skład stanowiska technologicznego prasy wchodzą następujące urządzenia:

• Sterownik programowalny PLC - Simatic S7-400,
• Panel operatorski z ekranem graficznym.

W skład stanowiska technologicznego układu przeciągarki i nawijaka wchodzą następujące urządzenia:

• Sterownik programowalny PLC - Simatic S7-300,
• Panel operatorski z ekranem graficznym,
• Dwie przetwornice częstotliwości - Masterdrive VC (CUVC).

Podstawowym elementem obu stanowisk są sterowniki programowalne PLC, które realizują bezpośrednie funkcje sterowania i odczytu stanu obiektu. Wizualizację przebiegu procesu umożliwiają panele operatorskie umiejscowione w obrębie stanowisk technologicznych. Zadaniem przetwornic częstotliwości, jest zasilanie oraz sterowanie silnikami napędu przeciągarki i nawijaka, w taki sposób aby umożliwić płynną regulację prędkości przesuwu taśmy ze stałą siłą naciągu. W przetwornicach częstotliwości zastosowano zmodyfikowany i wspomagany przez PLC skrypt (Script MC_Winder_Indirect - Control method B) wyznaczający stałą siłę naciągu na nawijaku bez bezpośredniego jej odczytu i bez odczytu aktualnej średnicy balotu z nawijaną lub odwijaną taśmą.
Elementem warstwy obiektowej odpowiedzialnym za komunikację z systemem nadrzędnym jest serwer linii technologicznej. Informacje obiektowe odczytywane przez serwer linii technologicznej ze sterowników PLC są źródłem danych procesowych dla warstwy nadrzędnej. Wystawiane przez warstwę nadrzędną informacje określające i parametryzujące przebieg realizowanego procesu są wpisywane do sterowników za pośrednictwem serwera linii technologicznej.