Zintegrowany monitoring procesów jako podstawa nowoczesnej produkcji stali
Przemysł stalowy, dostarczający materiały do sektora motoryzacyjnego, elektrotechnicznego i budowlanego, funkcjonuje pod stałą presją cenową wynikającą z globalnej konkurencji. Ciągłe monitorowanie procesów i integracja danych w całym łańcuchu wartości stanowią warunek konieczny do utrzymania wysokiej jakości produkcji przy jednoczesnej kontroli kosztów. Transformacja cyfrowa obejmuje dziś również wielkie piece, linie ciągłego odlewania i walcownie, a otwarta platforma automatyki Beckhoff dostarcza narzędzi umożliwiających zarówno poziomą, jak i pionową integrację w hutach stali.
Sterowanie oparte na PC jako jednolita platforma automatyki
Sterowanie oparte na PC integruje na jednej, uniwersalnej platformie wszystkie funkcje sterowania – od klasycznego sterownika PLC, przez wizualizację i technologię bezpieczeństwa, aż po ochronę przeciwwybuchową, technologię pomiarową i połączenie z chmurą. Dla przemysłu stalowego oznacza to kompletne rozwiązania komunikacyjne obejmujące zakres od strefy 0/20 do chmury, realizowane zarówno w nowych instalacjach, jak i w modernizowanych obiektach.
Wysoka interoperacyjność wynikająca z otwartych interfejsów sprzętowych i programowych, a także redundancja sterowania i okablowania, przekładają się bezpośrednio na zwiększoną dostępność instalacji. Platforma ta jest stosowana na całym świecie we wszystkich gałęziach przemysłu.
EtherCAT i TwinCAT – komunikacja i oprogramowanie dla hut
EtherCAT jest otwartą, szybką magistralą polową, która upraszcza akwizycję danych w całej hucie stali. Technologia Extended Distance umożliwia komunikację między rozproszonymi instalacjami, a elastyczne topologie i zdalne moduły wejść/wyjść ograniczają ilość okablowania. Jedna technologia komunikacyjna pokrywa wszystkie obszary zastosowań – od napędów i czujników po technologię pomiarową i bezpieczeństwa. Funkcje diagnostyczne przyspieszają lokalizację usterek, a redundancja kabli chroni przed nieplanowanymi przestojami.
Platforma TwinCAT stanowi centralne środowisko programowania i wykonywania zadań sterowania w hutach stali. Oprócz klasycznego programu PLC, umożliwia uruchamianie algorytmów zapisanych w językach C++, MATLAB® i Simulink® w czasie rzeczywistym. Platforma obsługuje standardy branżowe, takie jak NAMUR, HART i FDT/DTM, co zapewnia integrację ze specyficznymi protokołami technologii procesowej. Wbudowane funkcje predykcyjnego utrzymania ruchu, analiza danych oraz prosta integracja z chmurą poprzez OPC UA lub MQTT dopełniają możliwości systemu.
Ochrona przeciwwybuchowa i technologia pomiarowa w obszarach zagrożonych
W strefach zagrożonych wybuchem, gdzie podczas przetwarzania pyłów metalicznych lub stosowania łatwopalnych gazów osłonowych mogą powstawać źródła zapłonu, systemy sterowania muszą zapewniać zarówno brak inicjacji wybuchu, jak i niezawodne działanie funkcji ochronnych. Moduły EtherCAT serii ELX i EPX wyposażone są w zintegrowane bariery bezpieczeństwa, umożliwiające bezpośrednie podłączenie iskrobezpiecznych urządzeń polowych ze stref 0/20 i 1/21. Moduły EPX z klasą ochrony IP67 można montować bezpośrednio na instalacji, co umożliwia realizację koncepcji bez szaf sterowniczych w miejscach, gdzie ich instalacja jest niemożliwa lub nieuzasadniona.
Do precyzyjnej akwizycji danych produkcyjnych służą terminale pomiarowe EtherCAT serii ELM, przeznaczone do użytku przemysłowego i integrowane bezpośrednio z systemem sterowania. Dostępne są dwie serie różniące się parametrami:
- Seria podstawowa ELM3x0x – częstotliwość próbkowania do 10 kSps z wysoką dokładnością pomiaru jednocześnie na wszystkich kanałach; przeznaczona do procesów o wysokiej dynamice wymagających precyzyjnej akwizycji danych.
- Seria ekonomiczna ELM3x4x – częstotliwość próbkowania 1 kSps; przeznaczona do procesów o niższej dynamice, gdzie wymagania dotyczące szybkości akwizycji są mniej restrykcyjne.
Zebrane dane podlegają archiwizacji i analizie w środowisku TwinCAT Analytics.
Integracja z chmurą i predykcyjne utrzymanie ruchu
Dane procesowe i statusowe są gromadzone w czasie rzeczywistym za pośrednictwem urządzeń brzegowych, wstępnie przetwarzane, oznaczane lokalnymi alarmami i przesyłane do systemów archiwalnych lub platform chmurowych przez standaryzowane interfejsy OPC UA lub MQTT. Modele analityczne i uczenia maszynowego pozwalają na identyfikację anomalii, wskaźników zużycia oraz szacowanie pozostałego okresu eksploatacji urządzeń.
Ultrakompaktowe komputery przemysłowe serii C60xx pełnią funkcję bramek IoT, umożliwiając retrofitting instalacji wyposażonych w starsze sterowniki – również pochodzące od innych dostawców – bez konieczności wymiany całego systemu automatyki. Rozwiązanie to integruje monitorowanie stanu jako standard, co stanowi podstawę skutecznego predykcyjnego utrzymania ruchu.
Pełna integracja protokołu HART z systemem wejść/wyjść i środowiskiem TwinCAT upraszcza uruchamianie i konfigurację urządzeń polowych. Kontener FDT w środowisku TwinCAT pozwala na konfigurację urządzeń bezpośrednio w środowisku inżynieryjnym, a ComDTM umożliwia zdalne parametryzowanie urządzeń polowych z poziomu nadrzędnych systemów sterowania bez bezpośredniego dostępu do sterownika PLC.
Podsumowanie
Platforma automatyki Beckhoff oparta na sterowaniu PC, magistrali EtherCAT i oprogramowaniu TwinCAT zapewnia kompleksową integrację poziomą i pionową w produkcji stali – od obszarów zagrożonych wybuchem po systemy chmurowe. Redundancja sterowania, precyzyjna technologia pomiarowa, integracja protokołów branżowych oraz zaawansowana analityka danych tworzą spójne środowisko umożliwiające zwiększenie efektywności energetycznej, skrócenie przestojów i optymalizację kosztów operacyjnych hut stali.
Źródło: Beckhoff
Więcej na www.beckhoff.com
