Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 12/2016 vyšlo tiskem
7. 12. 2016. V elektronické verzi na webu od 6. 1. 2017. 

Téma: Měření, měřicí přístroje a měřicí technika; Zkušebnictví a diagnostika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu (2. část – dokončení)

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

Minimální prostoje s novým systémem řízení a ochrany motorů Simocode pro od společnosti Siemens

číslo 4/2006

Minimální prostoje s novým systémem řízení a ochrany motorů Simocode pro od společnosti Siemens

Elektronika umožňuje preventivní údržbu, analýzu poruch i odvrácení jejich vzniku

Maik Büttner, Siemens

Především v oborech s vysokým stupněm automatizace je zkrácení doby prostojů považováno za účinný nástroj ke zvýšení produktivity výroby. Zkoumání příčin prostojů vede k poznání, že prostoje jsou často způsobeny nedostatečnou optimalizací údržby. Následné náklady, např. v důsledku snížené kvality anebo ztrát na dobré pověsti, nejednou jdou právě na vrub těchto prostojů.

Obr. 1.

Obr. 1. Systém Simocode se skládá z modulu měření proudu a ze základního modulu – variantu Simocode pro V lze podle potřeby rozšiřovat

Důležitou podmínkou „inteligentní“ údržby je bezporuchový provoz motorových vývodů; vypadnou-li totiž pohony, zastaví se výroba. A právě zde je prostor pro zařazení systémů řízení a ochrany motorů, které napomáhají v prevenci poruch a vedou k jejich rychlému odstranění. Přitom z důvodu stále kratších dob montáže a uvádění do provozu musí být jejich instalace nebo dodatečná integrace do dosavadních motorových vývodů jednoduchá, rychlá a bez komplikací.

Mezi nejdůležitější požadavky na systémy řízení a ochrany motorů patří hlídání, ochrana a řízení (ovládání) motorů. Dále je požadován sběr a vyhodnocení informací pro údržbu a možnost vyloučit pomocí integrovaného systému hospodaření s energií zbytečné náklady na energii. Rovněž musí být systém řízení a ochrany motorů kompatibilní se všemi běžnými systémy řízení ve výrobě a musí být schopen komunikovat po provozní průmyslové sběrnici.

High-tech: výroba cementu

Příkladem reakce na zmíněné požadavky jsou současné změny ve výrobě cementu. Zde byla v několika posledních desetiletích postupně změněna technologie: transport materiálu je vysoce automatizovaný, výroba je řízena automatizovanými systémy s počítači, vysoká disponibilnost je zajištěna účinnými strategiemi řízení údržby a kvalita produkce je sledována nákladnými laboratorními měřeními [1].

Obr. 2.

Obr. 2. Modulární systém řízení a ochrany motorů Simocode pro umožňuje flexibilní přizpůsobení funkčnosti jednotlivým motorovým vývodům

Vysoký stupeň automatizace a rozsáhlá elektronická výbava technologie umožnily realizovat elektronickou kontrolu elektromechanických zařízení. (Příkladem takového vývoje je společnost Apasco, jeden z předních výrobců cementu v Mexiku. K výrobě cementu je zapotřebí náročná technologie: počínaje dopravou suroviny na pásových dopravnících řízených programovatelnými automaty, přes jemné mletí tzv. slinku po následnou dopravu a skladování hotového produktu. Aby se doba uvádění technologického zařízení do provozu co nejvíce zkrátila, aby výroba byla co nejefektivnější a aby prostoje byly omezeny na minimum, jsou motory v provozu řízeny a chráněny systémem Simocode-DP (Siemens Motor Protection and Control Device – Dezentrale Peripherie) – obr. 1.

350 motorů hlídaných on-line

V cementárně Apasco byly použity systémy řízení a ochrany motorů v celém výrobním procesu, od ventilátoru odprašovacího zařízení až po zdviže. Tyto systémy mj. poskytují elektronickou ochranu při přetížení (Class 5 až 30), hlídání nesymetrie fází, tepelnou ochranu motorů termistory, ochranu při zemním zkratu, dvě nastavitelné mezní hodnoty proudu a také volně programovatelné technologické funkce. Přes sběrnici Profibus-DP lze všechny relevantní provozní a diagnostické informace přenést do nadřazených řídicích systémů jednotlivých zařízení i celé výroby. V mlýnu je tímto způsobem hlídáno, chráněno a řízeno asi 350 motorů.

Obr. 3.

Obr. 3. Pomocí grafického editoru parametrizačního rozhraní lze všechny vstupy a výstupy spolu s funkčními bloky jednoduše „propojit“

Parametry každého modulu Simocode (obr. 2) jsou nastaveny na jmenovitý proud příslušného motoru. Se šesti variantami přístroje lze pokrýt proudový rozsah od 1,25 A do 820 A. Například pro malé motory s proudy 1,25 až 6,3 A jsou vhodné ochrany Simocode-DP 3UF500, které vyhodnocují proud měřený interním transformátorem proudu.

V základním modulu je také integrováno rozhraní pro Profibus-DP, který zaručuje rychlý a efektivní přenos všech důležitých řídicích, stavových a diagnostických údajů (obr. 3). Shromážděná data lze využít z každého ovládacího místa systému.

Celý výrobní proces cementárny (obr. 4) je řízen centrálně z jednoho velínu; ten je ve vzdálenosti až 500 m od vlastního výrobního provozu. Přesto mají operátoři jednotlivých zařízení možnost všechny provozované motory z centrálního velínu pomocí jediného hlídacího systému řídit a ovládat. Informace o každém jednotlivém motoru je možné kdykoliv zobrazit ve velíně na displejích. Pro lepší přehled je část údajů o motorech zobrazována graficky. Data jsou průběžně aktualizována a umožňují technikům závodu mít motory stále pod kontrolou. Provozní, diagnostické a statistické údaje, získané prostřednictvím systému Simocode-DP, umožňují v předstihu rozpoznat vznikající poruchy, poruchové stavy rychle lokalizovat a zkrátit tak prostoje zařízení na minimum.

Obr. 4.

Obr. 4. Cementový mlýn je základní částí procesu výroby cementu (zdroj: Spolkový svaz německého průmyslu cementu)

Díky zamezení zbytečného zastavení výroby v konečném důsledku roste i produktivita celé technologie. Pro snadnou integraci Simocodu do příslušného systému řízení výroby je k dispozici např. softwarová knihovna systému PCS-7 a pro systém Cemat, který je rozšířen v cementářském průmyslu, je k dispozici tzv. adaptační modul. Tyto nástroje umožňují pohodlné řízení, ovládání a sledování, včetně diagnostiky motorových vývodů. Při přerušení komunikace s nadřazeným řídicím systémem výroby je možné všechny funkce ochrany a řízení zajišťovat autonomně.

Fungování motorové odbočky je zaručeno i při výpadku sběrnicového nebo automatizačního systému. Pro konkrétní situaci při takovéto poruše lze stanovit chování, např. cílené vypnutí odbočky nebo vykonání určitých řídicích postupů (např. změnu směru otáčení motoru). Současná verze systému Simocodu pro nabízí více funkcí i údajů, přitom je plně kompatibilní s dosavadním systémem Simocode-DP. Simocode pro shromažďuje provozní a statistické údaje, které umožňují údržbu orientovanou na stav zařízení. Rovněž eviduje provozní a prostojové hodiny motorů, počet jejich startů a vypnutí z důvodu přetížení a také své vlastní provozní hodiny.

Optimalizovaná údržba je podporována a usnadňována využitím rozsáhlých diagnostických údajů. Simocode pro podává včasné výstrahy a hlášení poruch, které jsou k dispozici pro další vyhodnocování přímo v modulu nebo v systému řízení výroby. Systém má interní protokolování poruch. Stavová, výstražná a poruchová hlášení mohou být podle výběru opatřena časovým údajem. Konkrétní informací pro personál údržby je hodnota proudu při posledním vypnutí nadproudem, stejně jako různá zpětná hlášení (např. žádný proud v hlavním obvodu po řídicím povelu „ZAP„).

Obr. 5.

Obr. 5. Ovládací modul do dveří rozváděče s deseti signálkami stavu (LED), pěti tlačítky a systémovým rozhraním a stupeněm ochrany IP54

Doplněny jsou nové funkce měření napětí a proudů ve všech fázích, zjišťování sledu fází, výpočet účiníku a činného a jalového výkonu. Možná asymetrie fází je rozpoznána stejně jako zbývající čas do případného vypnutí spouští nebo vypnutí z důvodu oteplení podle vypočteného modelu motoru.

Kromě skutečné teploty motoru (až tři analogové snímače teploty) lze měřit i další analogové hodnoty. K tomu je možné základní modul rozšířit o modul s analogovými vstupy a výstupy (0/4 až 20 mA).

Konstrukce celého systému Simocode pro je modulární. Systém lze snadno rozšířit např. o měření zemního spojení pomocí součtových transformátorů proudů nebo o další digitální a analogové vstupy či výstupy a rovněž o odporové snímače (Pt100, Pt1000, KTY, NTC). Modularita a kompatibilita systému s předchozími verzemi zaručují možnost přizpůsobit ho budoucímu dalšímu rozšíření nebo přestavbě. To opět umožňuje eliminovat prostoje, nebo je alespoň co nejvíce zkrátit. Lze převzít i staré soubory parametrů, protože je bezplatně k dispozici nástroj (Wizzard, Win-Simocode-DP Converter), který tyto soubory konvertuje a poskytuje podporu při generování nových datových vět. Vlastní výměna dat přes Profibus probíhá stejně jako u systému Simocode-DP.

Shrnutí

Růst produktivity výroby a zkracování prostojů výrobních zařízení nabývají při sílícím konkurenčním tlaku stále většího významu nejen ve výrobě cementu, ale i v mnoha dalších odvětvích průmyslu. Osvědčenými prostředky řešení uvedené situace jsou moderní systémy řízení a ochrany motorů. Umožňují zamezit vzniku poruchy, analýzu poruch, dále preventivní údržbu a poskytují přímou podporu operátorům strojů a technologických zařízení i pracovníkům údržby provozu. Napomáhají optimalizaci a zajištění disponibilnosti moderních výrobních zařízení.

Literatura:
[1] http://www.bdzement.de