В статье описаны построение и функциональность автоматизированной системы управления, созданной с применением новых программных продуктов Wonderware. Показано, что данная система обеспечивает предприятию несомненные технические и коммерческие преимущества.
АО «Клинкманн СПб», г. Санкт-Петербург
Конкуренция, которая царит в сегодняшнем бизнесе, настолько сильна, что без постоянных новаторских идей и самых прогрессивных решений выжить в этой среде, а тем более получать прибыль просто невозможно. Это касается абсолютно всех отраслей. А если речь идет о большом бизнесе с крупными проектами и громадными инвестиционными вложениями, то инновации, наилучшие решения в управлении и автоматизации производства изначально закладываются в смету и реализуются на этапе строительства промышленных объектов. Благодаря этому удается выдерживать серьезную конкуренцию и развивать бизнес в дальнейшем. Именно с таким решением – автоматизированной системой управления производством прокатного стана (АСУППС) ТОО «ЕВРАЗ Каспиан Сталь» – мы познакомимся в настоящей статье.
Предприятие ТОО «ЕВРАЗ Каспиан Сталь» было создано в г. Костанай (Республика Казахстан) относительно недавно. Этот завод по производству мелкосортного проката был введен в эксплуатацию в IV квартале 2013 года и стал первым на территории Казахстана производителем арматуры из первичного сырья. Проектная мощность прокатного стана составляет 450 000 тонн продукции в год. Сортамент включает арматуру различной длины диаметром от 10 до 40 мм, в том числе уникальную арматуру «ЕВРАЗа» марки А500СП. Продукция завода предназначена для рынка Казахстана и других стран Средней Азии.
АСУППС реализовывалась в рамках строительства завода и была предназначена для создания единого информационного пространства, охватывающего системы управления технологическими процессами и систему управления предприятием.
Продукция Wonderware
При работе над построением АСУППС системные интеграторы, специалисты ЗАО «ИНТМА-Автоматика» (Москва, Зеленоград), предложили руководству предприятия выбрать популярное решение для промышленной автоматизации – программные продукты Wonderware.
Почему выбор был сделан в пользу именно этого решения? Во‑первых, оно обеспечивает масштабируемую архитектуру и модульное построение системы управления, что позволяет последовательно наращивать ее функциональность путем постепенного конфигурирования и внедрения программных модулей.
Во‑вторых, программные продукты Wonderware предоставляют разработчикам развитые инструменты, позволяющие реализовать сбор данных с различных смежных систем автоматизации, входящих в состав системной платформы.
Отдельно следует отметить, что выбранный пакет программ включает Wonderware Historian – высокоэффективный сервер архивных данных, позволяющий хранить большой объем информации.
Кроме того, указанные продукты позволили создать на предприятии включенный в системную платформу производственный веб-портал и в целом обеспечили широкие возможности по расширению отчетной системы.
Наконец, программные решения Wonderware дают возможность создать отказоустойчивую систему управления (то есть выполняющую свои функции во время сбоев и отказов), обеспечить автоматический контроль ее работоспособности и удаленное конфигурирование.
В итоге при создании системы управления производством прокатного стана был использован следующий пакет программ Wonderware:
- ArchestrA System Platform;
- Wonderware Historian;
- Wonderware Information Server;
- Wonderware Device Integration Server;
- Wonderware MES Operations;
- Wonderware MES Performance;
- Wonderware Historian Client;
- Wonderware InTouch for SP;
- Wonderware Development Studio.
Задачи АСУППС
Автоматизированная система управления производством прокатного стана, созданная на основе программного обеспечения Wonderware, должна была обеспечить контроль над выполнением процесса от начала и до конца, включая отслеживание прохождения металла через технологические переделы, учет производства и контроль за отгрузкой готовой продукции. Перечислим основные функции, выполняемые новой системой на предприятии:
- управление складом заготовок;
- управление производственными заказами;
- управление складом готовой продукции;
- учет отходов производства;
- контроль качества продукции;
- контроль работы оборудования (печь, стан);
- мониторинг и учет производства;
- контроль и учет потребления энергоресурсов на единицу продукции;
- учет использования валков.
Для осуществления этой масштабной задачи необходимо было интегрировать различные смежные промышленные и информационные системы в централизованную систему управления производством, обеспечив сбор, хранение и анализ технологических и производственных данных, создание отчетов и передачу обработанной информации на уровень управления предприятием.
Рис. 1. Архитектура АСУППС
Построение и функционирование системы
АСУППС построена на базе клиент-серверной архитектуры и имеет распределенную многоуровневую структуру (рис. 1). Включает 4 виртуальных сервера:
- сервер приложений Wonderware System Platform 2014, IDE, Galaxy Repository;
- сервер базы данных реального времени Wonderware Historian Server и базы данных MES;
- сервер приложений Wonderware MES 2012 (модули Operations и Performance);
- производственный веб-портал Wonderware Information Server.
Сбор данных со смежных систем автоматизации осуществляется двумя способами: либо с использованием Wonderware Device Integration Server, входящего в состав системной платформы, либо данные из реляционных источников собираются в базу данных MES с использованием связанных серверов (linked servers).
Интегрированные системы, с которых осуществляется сбор данных:
- системы управления производством металлургических предприятий «ЕВРАЗа», предоставляющие данные по заготовкам (реализовано три точки входа информации, получение файлов данных определенной структуры, разбор файла и сохранение данных в БД);
- Siemens VAI 1‑го уровня (интеграция с двумя OPC-серверами, технологические параметры печи и стана);
- Siemens VAI 2‑го уровня (интеграция через WCF-службу для получения производственных данных по прокату);
- система учета энергоресурсов (интеграция по OPC-протоколу, получение данных расхода различных энергоресурсов);
- АСКУЭ (передача данных о потреблении электроэнергии через линкованный сервер в БД);
- 4 весовые системы (железнодорожные и автомобильные);
- «1 С: Предприятие» (двунаправленный обмен данными, получение производственных заказов, передача данных по производству и отгрузке продукции, а также расход всех учитываемых ресурсов).
Система охватывает такие производственные процессы, как планирование выпуска продукции, управление складированием заготовок, производство проката (отслеживание выполнения производственных заданий) и управление складированием и отгрузкой готовой продукции.
Сбытовые заказы поступают в систему в автоматическом режиме. При необходимости возможен ручной ввод. На основе сбытовых заказов в системе формируются производственные заказы, которые разбиваются на производственные задания.
Управление складом заготовок заключается в автоматическом экспорте данных из сертификатов заготовок от предприятий-партнеров группы «ЕВРАЗ». Данные о взвешивании заготовок в автоматическом режиме поступают в систему, где ведется карта склада, реализованная с использованием Wonderware InTouch for SP. Функции управления складов включают: осмотр заготовки и регистрацию дефектов, корректировку остатков, отгрузку брака и отходов, возврат бракованной заготовки поставщику заготовки и автоматическое списание заготовок в производство.
Выполнение производственных заданий отражает основной процесс – производство проката. В соответствии с выданным в производство заданием посадчик металла определяет, из какого штабеля разгружать заготовки на входной стол для последующего нагрева в печи и подачи на прокатный стан. Посадчик металла отслеживает объем выполненных заданий и в случае выполнения одной позиции задания переходит к следующей позиции. В системе по информации о смене сортамента определяется, что позиция задания выполнена и производство перешло на выполнение следующего заказа.
По данным, автоматически получаемым от системы Siemens VAI Уровень‑2, в системе прослеживается прохождение металла по маршруту: склад заготовок – нагревательная печь – стан – линия упаковки – склад готовой продукции (рис. 2).
Управление складированием включает складирование пачек проката на основе вагонных норм, формирование сертификата качества и последующую отгрузку готовой продукции.
Данные по пачкам проката автоматически поступают на АРМ бригадира склада, где осуществляется распределение пачек в соответствии с вагонными нормами загрузки и текущим состоянием штабелей склада готовой продукции.
Отгрузка происходит в соответствии с данными сбытовых заказов, при этом в системе формируется сертификат качества и осуществляется списание пачек готовой продукции со склада на соответствующий сбытовой заказ. Состояние склада готовой продукции отображается на мнемосхеме склада в режиме реального времени (рис. 3).
Для визуализации собранной и обработанной информации используется Wonderware Information Server, с помощью которого отображаются:
- мнемосхемы производства и складов;
- производственные отчеты по выпуску и отгрузке продукции, состоянию складов, качеству продукции и состоянию оборудования в табличном и графическом виде;
- расходы энергоресурсов на производство продукции (рис. 4);
- простои оборудования и показатели эффективности работы стана (рис. 5);
- тренды технологических процессов.
Преимущества решения
Применение новых продуктов Wonderware дало как разработчикам, так и пользователям системы управления важные технические преимущества:
- использование шаблонов, реализуемых в ArchestrA System Platform, позволяет сократить затраты на разработку и сопровождение системы, кроме того, эти шаблоны можно использовать для последующего расширения и модернизации системы;
- применение открытых промышленных стандартов обеспечивает интеграцию с продуктами и решениями третьих сторон, есть возможность расширения с помощью пакетов разработчика с использованием технологии .NET;
- производительность Wonderware Historian обеспечивает высокую скорость работы с большими объемами данных в режиме реального времени;
- встроенная система безопасности Wonderware System Platform защищает от несанкционированного доступа, разрушения программ и данных;
- InTouch for SP, Historian Client предоставляют широкие возможности по визуализации технологических и производственных процессов для проведения анализа и принятия производственных решений;
- Wonderware Information Server обеспечивает публикацию мнемосхем с данными реального времени, трендов изменения текущих и исторических данных технологических процессов на производственном веб-портале.
Помимо этого, внедрив систему управления, построенную на новых продуктах Wonderware, предприятие-заказчик выиграло для себя серьезные коммерческие преимущества.
Рис. 2. Мнемосхема производства
Система управления производством стана, реализованная компанией «ИНТМА-Автоматика», стала связующим звеном между системами нижнего уровня автоматизации и смежных автоматизированных систем c системой управления предприятием «1С: Предприятие». Исторические данные технологического процесса после обработки и углубленного анализа позволяют принимать решения, касающиеся более эффективного планирования выпуска продукции, улучшения качества и уменьшения расхода энергоресурсов и отходов производства, организации эффективного хранения заготовок и готовой продукции на складах.
Рис. 3. Мнемосхема склада готовой продукции
После внедрения системы оперативный и управленческий персонал в любой момент имеет четкую и ясную картину о состоянии оборудования, о ресурсах валков прокатного стана, о загруженности склада заготовок, качественных и количественных показателях готовой продукции. Появилась возможность отслеживать материальные потоки в реальном времени, контролировать последовательность технологических операций и действия персонала, предпринимать меры организационного характера в целях своевременного улучшения качества выпускаемой продукции и, как следствие, уменьшения затрат.
Рис. 4. Расход ресурсов за период
Рис. 5. Анализ простоев оборудования
Реализованная в рамках проекта производственная отчетность позволяет анализировать данные на предприятии в различных разрезах: по сменам, по партиям сырья и продукции, по производственным заказам и т. д. Достигнута основная задача внедрения системы – сбор достоверных производственных данных, формирование отчетов для управленческого персонала. Благодаря тому что данные по количеству и качеству заготовок, полуфабрикатов и готовой продукции попадают в систему автоматически, производственные показатели рассчитываются с минимальным влиянием человеческого фактора.
Статья опубликована в журнале "ИСУП" № 4(70)_2017
АО «Клинкманн СПб», г. Санкт-Петербург,
официальный дистрибьютор Wonderware в России,
тел.: +7 (812) 327-3752,
e‑mail: klinkmann@klinkmann.spb.ru,
сайты: klinkmann.ru,
wonderware.ru
_big.jpg'); "4(106)_small.jpg")
