Monitorování a archivace výrobních dat - Biocel Paskov a.s.

1. Hlavní funkce systému

- Systém monitoruje provoz balicí linky pro výrobu buničiny:

- Identifikuje pohyb a stav všech balíků na balicí lince v reálném čase

- Přiřazuje ke každému balíku jeho váhu

- Zajišťuje správný potisk balíků výrobními údaji

- Zajišťuje přesnou evidenci počtu vyrobených a expedovaných balíků

- Umožňuje "ruční" korekci vybraných údajů oprávněnou osobou (odebrání / přidání balíku do unitu, atd.).

- Umožňuje vkládat parametry kvality vyrobených produktů: buničina, kvasnice a lignosulfonany

- Archivuje všechna důležitá data systému do databáze Oracle

- Předává data o vyrobených produktech a jejich kvalitě do podnikového IS SAP

Systém je provozován nezávisle na stávajících systémech (Damatic, Biomill, atd.). Všechny vstupní informace (např. o poloze balíků) systém z technologie získává nezávisle na stávajících systémech.

2. Popis systému

Systém se skládá ze 3 úrovní:

1. Procesní: - sběr informací o pohybu balíků a stavu balicí linky

2. Serverová: - komunikace s procesní úrovní (Simatic)

- komunikace s potiskovacím systémem

- sběr dat z vážního systému

- zpracování dat a údajů o kvalitě výrobků

- zpracování a archivace technologických dat

- poskytování dat pro vizulizační stanice PC

- poskytování dat pro podnikovou databázi SAP

3. Vizualizace: - monitorování technologie (aktuální stavy nebo historie)

- vstup dat z elektronických formulářů - zadávání parametrů kvality

- zadávání parametrů systému

- možnost dodatečné ruční editace dat

Architektura systému je typu klient-server. Softwarová aplikace má propracovaný systém uživatelských oprávnění. Veškeré uživatelské a operátorské přístupy jsou řešeny přes Web rozhraní. Pro zobrazení a zadávání vstupních dat slouží formuláře a reporty, které jsou přístupné z libovolného počítače na podnikové síti Intranet. Zadávání dat do systému je chráněno přístupovými právy a hesly, která zajišťují bezpečný přístup do aplikace různým uživatelům systému:

- laboratoř (vkládání dat a parametrů kvality)

- dispečeři balicí linky (vkládání 1/2 hodinových analýz)

- pracovníky výroby kvasnic a lignosulfonanů (vkládání parametrů vyrobených produktů)

- CŘS

- Ekonomika a management podniku

- administrátor systému

2.1. Procesní úroveň

- Informace o pohybu a poloze balíků na lince systém zjišťuje ze signálů a snímačů instalovaných k tomuto účelu. Systém identifikuje všechny přechody balíku na požadovaných dopravnících nebo zařízeních (váha, lis, potisk, ..).

- Signály z procesu, přechody balíků na lince a další informace jsou zpracovány v PLC Simatic S7 a archivovány s časovou známkou v lokálním archivu v PLC automatu. Tento archiv je udržován pro případ výpadku komunikace s PC - datovým serverem. Po obnovení spojení jsou data na počítači (datový server) zpětně dočtena z PLC automatu Simatic. Tím je zajištěna trvale konzistence dat. Komunikace mezi Simatic S7 a datovým serverem je realizována přes Ethernet.

2.2. Serverová část

Aplikace provozovaná na datovém serveru:

- získává data z technologie: komunikace s PLC Simatic

- přijímá data z elektronických formulářů (kvalita)

- zpracovává a ukládá data o balících (a unitech) do databáze Oracle, která bude instalovaná na tomto PC

Databázová část systému

- V databázi Oracle jsou uloženy informace (záznamy) o každém vyrobeném a expedovaném balíku a jeho vlastnostech. Každý balík bude jednoznačně identifikován svým jedinečným číslem. Systém zajišťuje archivaci všech důležitých dat pro podnikovou databázi SAP. Podnikový IS SAP vyčítá data ze serveru Oracle podle potřeby to i zpětně, pokud dojde k dočasnému přerušení konektivity mezi oběma servery.

- Databázový server tvoří HW sestava se zvýšenou úrovní ochrany dat: datový server s polem Raid 6 s funkcemi HotSwap, HotSpare. Na PC je instalovaný OS Windows 2003 server a databázový systém ORACLE 10i, ve kterém jsou archivována veškerá data systému.

Komunikace v systému

- Přenosy dat probíhají po firemním Intranetu Biocel Paskov a.s.

- přenos zpracovaných dat z procesní stanice (Simatic S7) na datový server

- přenos dat mezi PC typu datový server a PC typu vizualizační klient (protokol Ethernet TCP/IP)

- přenos dat mezi datovým serverem a podnikovým databázovým systémem SAP

- Komunikace PC datový server s potiskovacím systémem (RS232)

- systém načítá a kontroluje čísla balíků, které generuje potiskovací stroj

- při změně produktu systém generuje název produktu na potiskovacím stroji.

- Sběr dat z vážního systému

- informace jsou načítány přes textový soubor: údaje o váze balíku a času vážení. Systém zajišťuje a archivuje přesnou váhu každého balíku

- v budoucnu bude systém napojen přímo na vážní systém (Simatic) přes OPC server.

Zabezpečení systému
Celý systém je maximálně zabezpečený proti nenadálým výpadkům částí systému (porucha komunikace, chyba některého hardisku na počítači, atd.) a dále také proti selhání lidského faktoru. Systém zabezpečuje:

- Kontrolu všech veličin zadávané operátorem (kvalita, atd.) – pro zamezení zadání nelogických hodnot. Kontrola na dolní a hodní mez (lze zadat/editovat tyto meze správcem systému, přístup k editaci chráněn heslem, systém bude evidovat tyto změny).

- Hlídání správného času přejezdu balíků přes fotočidla: kontrola proti krátkodobému zakrytí (např. rukou), kontrola zastavení linky (přes binární signál) a reakce na tuto událost

- Operátor může se speciálních případech provádět ruční korekce a opravy – přes obrazovky určené pro tyto případy: například synchronizovat stav balicí linky se softwarovým systémem (např. když balík spadne z linky, atd.), Tyto operace může provádět pouze oprávněná osoba, veškeré zásahy obsluhy jsou systémem archivovány.

2.3. Vizualizační úroveň

- Monitorování pohybu a stavu balíků na balicí lince v reálném čase

- Zadávání dat o kvalitě produktů do elektronických formulářů

- Prohlížení aktuálního stavu i historie technologie

- Generování výstupních protokolů a reportů

- Prohlížení stavů alarmů a historie alarmů systému (překročení tolerancí, chyby komunikace, atd.)

- Správa a servis systému

Je provozováno 30 klientských stanic. Systém lze snadno rozšířit o další Web klienty (rozšíření licence na Web serveru).

2.3.1. Vizualizační klienti

- Po přihlášení do systému (po zadání jména a hesla) si uživatel vybere z jednotného menu typ vizualizačního klienta, který chce aktuálně provozovat:

- Výroba buničiny

- Výroba kvasnic

- Laboratoř – zadání údajů o kvalitě produktu

- Laboratoř energetická – zadání údajů o kvalitě produktu

- Velín energetiky

- Obchodní oddělení

- Správa systému (administrátor): zadání parametrů veličin, definice oprávnění uživatelů a jejich hesel, nastavování oprávnění vizualizačních klientů, atd.

- Každému uživateli nebo skupině uživatelů administrátor systému může nastavit, která data budou pouze pro prohlížení a které také pro editaci (zadávání).

- Systém identifikuje a zaznamenává, kdy a kdo provedl změnu (editaci) dat nebo parametrů. Parametry lze zadat až po předchozím přihlášení konkrétního uživatele vybaveného odpovídajícími přístupovými právy.

2.3.2. Elektronické formuláře
Elektronické formuláře jsou "obrazovky" systému, které umožňují operátorům z klientských stanic PC (laboratoř, linka BLM, linka výroby kvasnic, obchod, atd.):

- Zadávání dat - kvantitativní a kvalitativní parametry vyrobených produktů.

- Zadávání parametrů systému:

- parametry výrobků pro všechny druhy výrobků

- parametry systému:

- meze zadávaných veličin

- parametry zpracování technologických veličin

- další parametry systému

Systém kontroluje všechny zadávané vstupy a parametry na meze.

- Zobrazení přehledů o stavu výroby: aktuální nebo za vybraný časový rozsah, produkt, kvalitativní parametry, atd.

- Export vybraných dat z celé databáze do formátu Excel, možnost exportu i v různých "hladinách": průměry případně i jiné (dohodnuté) možnosti výpočtu.

Údaje do elektronického formuláře jsou vkládány zodpovědným pracovníkem (operátorem). Elektronické formuláře budou jsou provozované jako tzv. "tenký klient" – v prostředí Chrome, Firefox, Edge, InternetExplorer ... Zadávání nebo vstupy údajů do systému jsou chráněny přístupovými právy (heslem).

2.3.3. Tiskové sestavy – reporty

- V systému jsou vytvořeny všechny potřebné tiskové sestavy pro výše uvedené typy vizualizačních klientů (cca 20 tiskových sestav).

- Tiskové sestavy jsou generovány ve formátu HTML s možností prohlížení, náhledu a tisku na PC stanicích typu "tenký klient.

- Příklady tiskových sestav:

- Výroba buničiny za den

- Analýzy z laboratoře (podle produktů)– aktuální nebo 1/2hod,

- Prohlížení údajů o změřené kvalitě v čase (trendy): za 1/2hod, směna, den, měsíc

- Denní hlášení (reporty) vyrobených produktů – podle hmotnosti nebo podle počtu Unitů

3. Závěr

Aplikační software byl vytvořen pomocí vizualizačního a řídicího SCADA systému PROMOTIC. Koncepce systému je modulární, což umožňuje v budoucnu jeho další rozšiřování:

- rozšíření počtu údajů a sběr dalších informací – binárních nebo analogových signálů

- spojení z dalšími řídicími stanicemi - například Simatic S7, Allen-Bradley, atd.

- spojení na další aplikace – možnost výměny dalších potřebných informací a dat.

- možnost instalace vizualizační části aplikace na další PC stanice na podnikové síti (předpoklad: Ethernet TCP/IP protokol, stanice s OS Windows).