Wstęp

Projekt dotyczył wdrożenia kompleksowego systemu automatyki dla papierni, w którym głównymi jednostkami sterującymi były sterowniki PLC Siemens S7-1200. System został zaprojektowany z myślą o precyzyjnej kontroli procesu wytwarzania papieru, zapewniając optymalną jakość i wydajność produktu.

Architektura systemu

System automatyki składał się z trzech podstawowych elementów:

• Sterowniki PLC Siemens S7-1200: Te sterowniki PLC służyły jako mózg operacji, obsługując całą logikę sterowania i przetwarzanie danych.
• Komputery przemysłowe Advantech: wyposażone w oprogramowanie WINCC SCADA, komputery te zapewniają przyjazny dla użytkownika interfejs do monitorowania i kontrolowania procesu.
• Serwer DELL: serwer był używany do przechowywania danych, tworzenia kopii zapasowych i tworzenia sieci.

Wyzwania w zakresie kontroli procesów

Jednym z najważniejszych wyzwań w tym projekcie było osiągnięcie precyzyjnej kontroli napięcia papieru. Wahania napięcia mogą prowadzić do pękania papieru lub złej jakości. Aby sprostać temu wyzwaniu, wdrożono pętlę sterowania PID w celu regulowania szybkości procesu wytwarzania papieru.

Sterowanie PID do zarządzania napięciem

Wykorzystując pętlę sterowania PID, system może automatycznie regulować prędkość napędów o zmiennej częstotliwości (VFD), aby utrzymać stałe napięcie papieru. Dzięki temu papier nie był zbyt mocno naciągnięty ani nie zwisał.

Dodatkowe uwagi

W celu dalszego zwiększenia precyzji układu sterowania podjęto następujące działania:

• Komunikacja PROFINET: Sterowniki PLC i VFD połączono przy użyciu PROFINET, wysokowydajnego protokołu przemysłowej sieci Ethernet, aby zapewnić szybką i niezawodną komunikację.
• Kontrola naprężenia dla każdej sekcji: Indywidualna kontrola naprężenia dla każdej sekcji procesu wytwarzania papieru pozwoliła na precyzyjne dostrojenie całego systemu.
• HMI serii SMART: Chociaż interfejs HMI serii SMART nie mógł bezpośrednio komunikować się ze sterownikiem PLC S7-1200, w celu wypełnienia luki komunikacyjnej zastosowano router innej firmy.

Wniosek

Pomyślna realizacja tego projektu automatyzacji pokazuje moc i elastyczność sterowników PLC Siemens S7-1200 w stawianiu czoła złożonym wyzwaniom automatyki przemysłowej. Uważnie rozważając takie czynniki, jak sterowanie PID, protokoły komunikacyjne i wybór HMI, byliśmy w stanie dostarczyć rozwiązanie, które spełniło specyficzne wymagania klienta i przekroczyło jego oczekiwania.

Unikalne spostrzeżenia

• Sterowanie PID: Stosowanie sterowania PID do zarządzania naprężeniem jest powszechną praktyką w przemyśle papierniczym, ale specyficzne dostrojenie parametrów PID może znacząco wpłynąć na wydajność systemu.
• PROFINET: Wybór PROFINET jako protokołu komunikacyjnego był kluczowy dla zapewnienia szybkiej i deterministycznej komunikacji pomiędzy sterownikami PLC i VFD.
• Wybór HMI: Wybór HMI i zastosowanie routera innej firmy do umożliwienia komunikacji podkreśla znaczenie uwzględnienia specyficznych potrzeb aplikacji przy wyborze komponentów automatyki.

Dodatkowe uwagi dotyczące przyszłych projektów

• Konserwacja predykcyjna: wdrożenie strategii konserwacji predykcyjnej może pomóc w skróceniu przestojów i poprawie ogólnej niezawodności systemu.
• Cyberbezpieczeństwo: w miarę jak przemysłowe systemy sterowania stają się coraz bardziej połączone, konieczne jest wdrożenie solidnych środków cyberbezpieczeństwa w celu ochrony przed cyberatakami.
• Integracja z chmurą: integracja systemu automatyki z platformami opartymi na chmurze może umożliwić zdalne monitorowanie, analizę danych i aplikacje do uczenia maszynowego.