Przemyślana modernizacja i aktualizacja zainstalowanych już systemów sterowania pozwala licznym zakładom przemysłowym na usprawnienie i optymalizację procesów produkcji, przy jednoczesnym zachowaniu racjonalnej stopy zwrotu poniesionych kosztów inwestycyjnych.
W dobie ogólnoświatowego kryzysu i oszczędności bardzo kuszącą ofertą w zakresie koniecznej przecież okresowej modernizacji infrastruktury zakładów przemysłowych wydaje się możliwość renowacji i unowocześnienia istniejących już w nich systemów automatyki i sterowania, zamiast ich kompleksowej wymiany na współczesne, zaawansowane funkcjonalnie systemy mikroprocesorowe. O konieczności poszukiwania tego typu rozwiązań decyduje przede wszystkim ograniczony budżet inwestycyjny. Czasami warto z nich skorzystać, odkładając na dalsze lata większe inwestycje w modernizacje kompleksowe lub realizować je tylko w przypadku, gdy nie można uzyskać niezbędnych funkcjonalności przy wykorzystaniu istniejącej już infrastruktury. Trzeba jednak pamiętać, że decydując się na taki wariant przedłużenia żywotności starszych systemów sterowania, automatycznie rezygnuje się z wielu istotnych nowości i udoskonaleń funkcjonalnych wnoszonych przez najnowsze rozwiązania technologiczne, które w dłuższej perspektywie mogłyby się okazać bardzo przydatnymi i przynoszącymi znaczące oszczędności, zwiększając ostatecznie wskaźnik zwrotu inwestycji ROI. W dłuższej perspektywie wiąże się on bowiem bezpośrednio z ograniczeniem czasów przestojów, zwiększeniem efektywności procesów produkcji, zdalną obsługą wybranych procesów i całych linii produkcyjnych, redukcją zużycia energii, wzrostem bezpieczeństwa itp.
– W ostateczności może się okazać, że modernizacja istniejącej infrastruktury systemów sterowania jest droższa od zakupu i instalacji całkowicie nowego systemu. Dlatego też decyzja o kierunku modernizacji systemu powinna być zawsze dobrze przemyślana i przedyskutowana w gronie inżyniersko-menedżerskim – podkreśla Michael Deitz, kierownik projektów w firmie Graham Packaging, produkującej opakowania plastikowe. W przypadku tej firmy już po dokonaniu modernizacji właśnie inżynierowie dostrzegli nowe możliwości, jakie mogłyby pojawić się wraz z zakupem nowego systemu i urządzeń sterowniczych, które znacząco wpłynęłyby na poprawę wydajności i bezpieczeństwa procesów.
Nowe technologie – nowa koncepcja
Współczesne systemy sterowania, bazujące na technologiach mikrokontrolerów, dedykowanego oprogramowania i uniwersalnych protokołów komunikacji danych, oferują użytkownikom niespotykane dotąd możliwości monitoringu, regulacji, poprawy bezpieczeństwa i zwiększenia wydajności procesów przemysłowych. – Odnosi się to w szczególności do tych, którzy dotychczas korzystali z układów sterujących opartych na modułach elektromechanicznych, czy też pierwsze generacje modułów elektronicznych – stwierdza Vincent DiGangi z firmy Connell Industries. – Możliwości komunikacyjne wraz z usprawnionymi narzędziami monitoringu i analiz danych zapewniają bardziej precyzyjne sterowanie maszynami, wskazując na znaczącą przewagę technologiczną współczesnych systemów cyfrowych. Dzięki nim możliwe jest uzyskanie sporych oszczędności oraz zachowanie konkurencyjności rynkowej – dodaje.
Zwiększona niezawodność
Eksperci branży przemysłowych systemów sterowania zwracają uwagę w szczególności na aspekt niezawodności współczesnych cyfrowych, mikroprocesorowych modułów sterowania i monitoringu, która bezpośrednio przenosi się na wskaźniki zwrotu inwestycji oraz poprawę wydajności obsługiwanych urządzeń. – Wysoki poziom niezawodności nowoczesnych systemów sterowania wnosi dodatkowe korzyści dla użytkowników, takie jak wyższa jakość produktów, wydajność linii produkcyjnych oraz ich bezawaryjność – stwierdza Vincent DiGangi. – Może on jednak przenosić się również na inne urządzenia wspomagające produkcję. Przykładem mogą być lepiej działające sterowniki regulowanych napędów, sprawniej obsługiwane przez zmodernizowane moduły systemu sterowania i monitoringu. Ostatecznie wzrost ich wydajności może być dodatkowym efektem działań podjętych wcześniej w celu redukcji zużycia energii.
Biorąc pod uwagę aktualny stan systemów energetycznych i jakość zasilania, połączenie bardziej wydajnych urządzeń procesowych i zaawansowanych, cyfrowych systemów sterowania może sprzyjać ich ochronie przed uszkodzeniami w wyniku nagłych zaników napięcia, wahań napięć zasilających czy zaburzeń harmonicznych itp.
Oszczędności w obsłudze i serwisie
Dobrze zaplanowana i przemyślana modernizacja systemów sterowania w zakładzie przemysłowym może przyczynić się również do oszczędności czasu i pieniędzy, związanych z serwisowaniem i obsługą samego systemu, jak również obsługiwanych przez niego urządzeń procesowych. – Funkcjonalność systemu sterowania i monitoringu, transmisja danych, rozbudowany system interfejsów użytkownika w znacznym stopniu przyczyniają się do usprawnienia procesów serwisu i zarządzania liniami produkcyjnymi, oferując pracownikom utrzymania ruchu większą elastyczność pracy przy zwiększonej przejrzystości i niezawodności – podkreśla Michael Deitz. Dostępność danych o procesie i zmianach zachodzących w nim, jak również w parametrach pracy urządzeń pozwala na obserwację i wyznaczanie trendów tych zmian, a w oparciu o nieplanowanie działań zapobiegawczych i prac serwisowo-remontowych. Możliwe jest również wytypowanie modułów lub urządzeń, które szczególnie często lub szybciej zużywają się, ulegają powtarzającym się usterkom itp. Dzięki takim funkcjonalnościom znacząco poprawia się organizacja prac związanych z utrzymaniem ruchu w zakładzie, jak również podnoszą się wskaźniki dotyczące niezawodności, wydajności i pracy bez konieczności prowadzenia częstych prac remontowych, szczególnie tych nieprzewidzianych.
Lepsza komunikacja
Wiele ze wspomnianych wcześniej funkcjonalności nowoczesnych, cyfrowych systemów sterowania i monitoringu dla aplikacji przemysłowych może sprawnie działać tylko dzięki sieciowej komunikacji pomiędzy modułami sieciowymi, wymieniającymi dane. Niebagatelną rolę odrywają tu również sprzężone z siecią komunikacji platformy systemów SCADA (akwizycji i prezentacji danych). Jak podkreślają eksperci, zdalny dostęp do sieci sterowania i większa ich integracja możliwa jest dzięki powszechnie dostępnej sieci Internet i lokalnym sieciom teleinformatycznym Ethernet, które znajdują się praktycznie w każdym współczesnym przedsiębiorstwie. – Korzystając z popularnych przeglądarek internetowych można sterować i monitorować pracę urządzeń z dowolnego miejsca. Wspólnie z firmą Connell opracowaliśmy kilka niewielkich pakietów SCADA, dzięki którym mamy dostęp do niezbędnych danych i parametrów sterowania z dowolnych terminali obsługi, łączonych za pośrednictwem sieci Internet – wyjaśnia Michael Deitz. – To rozwiązanie stosunkowo niedrogie, a jednocześnie bardzo uniwersalne, szczególnie dla menedżerów i inżynierów utrzymania ruchu, którzy mają dostęp do informacji o obsługiwanych urządzeniach w czasie rzeczywistym. Mogą dzięki temu reagować szybciej i w odpowiednim czasie, nie będąc ograniczonymi koniecznością przebywania bezpośrednio w pobliżu urządzeń.
Interfejsy HMI
Współczesne moduły interfejsów obsługi HMI (człowiek-maszyna) korzystają powszechnie z łączności sieciowej i integracji z pakietami SCADA. – Ciągłe wyszukiwanie i bieżący dostęp do informacji pozwala na utrzymanie aktualności danych pokazywanych w module interfejsowym – wyjaśnia Vincent DiGangi. – W ten sposób wszelkie symptomy awarii, odchyleń parametrów od ustalonych wartości itp. mogą być natychmiast zarejestrowane i zasygnalizowane: w postaci graficznej, komunikatu tekstowego, wysłania komunikatu dźwiękowego, wiadomości SMS czy e-mail.
W niektórych przypadkach, jak chociażby przy obsłudze łączników i szaf obwodów elektrycznych, zdalna obsługa gwarantuje dodatkowy poziom bezpieczeństwa ich obsługi, która nie zawsze musi wchodzić bezpośrednio do stref niebezpiecznych. Zamiast tego technicy mogą monitorować, mierzyć i korygować nastawy obsługiwanych elementów i modułów za pomocą mobilnej konsoli czy laptopa.
Unikanie nieporozumień
Automatyczne dostarczanie wiarygodnej informacji poprzez zaawansowane technologicznie interfejsy, jak chociażby wspomniane moduły HMI, pozwala również na bardziej dokładną i właściwą obsługę urządzeń czy linii produkcyjnych. – Dzięki tego typu rozwiązaniom, przy organizacji obsługi i utrzymania ruchu nie trzeba już bazować tylko na niekiedy zawodnych interpretacjach i raportach techników i serwisantów – stwierdza Michael Deitz. – Dostępne w systemach funkcje analizy błędów i awarii, pomocy w rozwiązywaniu typowych sytuacji awaryjnych (ang. failure analysis, troubleshooting) pozwalają na bieżące prowadzenie procedur kontrolnych, bez konieczności każdorazowej wizji lokalnej przy urządzeniach oraz opracowywanie bardziej złożonych i zarazem precyzyjnych analiz, raportów itd. Jeżeli jednocześnie na daną sytuację może spojrzeć pięć różnych osób, można dość łatwo pozyskać od nich pięć nieco różnych interpretacji zaistniałego faktu lub jego symptomów i na ich podstawie wypracować wspólne rozwiązanie lub proponowany algorytm działań prewencyjnych, zapobiegawczych – wyjaśnia dalej Michael Dietz.
Współczesne systemy sterowania, niejednokrotnie zwane inteligentnymi, mogą już dziś automatycznie precyzyjnie określić, jaki problem pojawia się w obsługiwanych urządzeniach oraz przeanalizować prawdopodobną sekwencję zdarzeń, które do niego doprowadziły. Ułatwiają użytkownikowi integrację, rozwiązywanie podstawowych problemów, identyfikację i optymalizację parametrów procesowych, prowadzących do zwiększenia efektywności urządzeń i poprawy bezpieczeństwa ich użytkowania. Bardziej zaawansowane funkcjonalnie systemy mogą ponadto dostarczać informacji kiedy konieczne będzie przeprowadzenie prac serwisowych lub nawet wymiana określonych części czy całego urządzenia, monitorować na bieżąco wszystkie krytyczne parametry i na ich podstawie podejmować automatycznie realizację procedur bezpieczeństwa itp.
Wydaje się zatem, że warto zainwestować w modernizację systemów sterowania w kierunku wykorzystania współczesnych systemów cyfrowych z komunikacją sieciową, które pozwolą na usprawnienie procesów, poprawę ich bezpieczeństwa, wydajności i dokładności, przy jednoczesnym wsparciu grup utrzymania ruchu i redukcji kosztów tego utrzymania.
Artykuł pod redakcją dr. inż. Andrzeja Ożadowicza, AGH Kraków
Autor: Adam Abelew
