03.02.2016

Заводы по принципу Lego®

Заводы по принципу Lego®

Модульная автоматизация для многоэтапного и гибкого процесса водоподготовки
Используя центральную систему управления, автоматизированные модули на шинном уровне можно подключить друг к другу просто и надежно

Нестабильное потребление воды и все большее загрязнение сырой воды –  реалии рынка, к которым вынуждены приспосабливаться возрастающее число производителей в перерабатывающих отраслях промышленности. Решение проблемы – проектирование заводов по принципу «Lego®». Пользователи могут добавлять или отключать модули  в соответствии с требованиями, однако данный подход возможен только при помощи модульной автоматизации. Электрический терминал CPX от Festo – основоположный элемент модульной концепции – отображает ее главный принцип: «увеличение количества модулей вместо увеличения масштаба одного модуля».

 

Для разработки производственных цехов по принципу гибкости и модульности необходимы автономные интеллектуальные системы. Именно здесь – в рамках Промышленности 4.0, четвертой индустриальной революции – пересекаются перерабатывающая и обрабатывающая промышленности. Возможность цифровой обработки и передачи данных, а также объединения в сеть позволяет, во-первых, просто и надежно подключить друг к другу автоматизированные модули на шинном уровне, используя центральную систему управления, а во-вторых, обеспечить коммуникацию (связь) между ними – точно по такому же принципу, как детали Lego® крепятся друг к другу, образуя прочную, но тем не менее гибкую структуру. 

 

Промышленность 4.0 в качестве решения

 

Для сохранения конкурентоспособности перерабатывающих производств, учитывая все большую неустойчивость рынков, необходимо обеспечить гибкие производственные процессы, описанные в модели «Промышленность 4.0». Неотъемлемое для этого условие – адаптивные, автоматически конфигурируемые и самоорганизующиеся гибкие установки для водоподготовки и водоочистки с высоким уровнем взаимодействия. В этом ключе формирование функциональных модулей, ориентированных на непрерывные процессы и отведенных под отдельные участки завода – целесообразный шаг для автоматизации серийного производства, а также установок с различными технологиями фильтрации.

 

Из практики: производство напитков

 

В зависимости от месторасположения завода, уровень загрязнения сырой воды может значительно отличаться. Именно поэтому, чтобы получить высококачественно воду, необходимо несколько этапов водоочистки. Этого можно достичь, используя несколько различных подсистем, таких как гравийный фильтр, ионообменник, ультрафильтрация или обратный осмос систем и насосные станции.

 

На рынке потребительских товаров объем продаж конечного продукта существенно колеблется, вызывая колебания в объемах потребления продукции и, соответственно, отработанной воды. Учитывая данные факты, гибкая система водоподготовки и водоочистки, основанная на модульной автоматизации, приобретает все большую значимость.

 

Установки: модульные и умные

 

В каждом модуле заключаются абсолютно все функции автоматизации, необходимые для выполнения установленных для данного модуля процессов. Центральная система управления также может выполнять функции автоматизации, однако она не предназначена для управления отдельными модулями, замена которых при необходимости должна производиться просто и быстро. Напротив, модули, ориентированные на непрерывные процессы, должны быть оснащены собственными небольшими, адаптируемыми и автономными системами автоматизации.

 

Таким образом, применяя децентрализованный подход в каждом отдельном модуле, исключается необходимость в пере- программировании или конфигурировании программного обеспечения. Это позволяет с минимальными усилиями интегрировать модули в общую систему автоматизации производственного процесса, благодаря чему к установке можно легко подсоединить несколько автоматизированных модулей, не расширяя при этом систему автоматизации всей установки. «Важно иметь возможность расширять или видоизменять установки простым способом – без необходимости создавать сразу крупномасштабные установки. Другими словами, увеличить количество, а не масштаб», поясняет Др. Экхард Руз, руководитель Festo по управлению ключевыми клиентами и направлению процессавтоматизации.

 

Электрический терминал CPX – платформа автоматизации

 

Электрический терминал CPX от Festo безупречно выполняет функции центрального элемента модульной автоматизации, что было уже не раз доказано на практике.  Эта платформа может включать в себя не только пневматические компоненты с классом защиты IP65/67, но также встроенный контроллер (среда программирования CoDeSys или FST), или коммуникационный процессор для работы с верхним уровнем в режиме удаленных входов/выходов. Платформа конфигурируется индивидуально под задачи с учетом количества дискретных и аналоговых входов/выходов, к примеру, для выполнения мониторинга давления или измерения температуры.

 

В области водоподготовки, например, можно создать мобильные установки разных конфигураций в зависимости от применения. Эти полностью транспортируемые системы фильтрации особенно интересны с точки зрения выгоды в тех случаях, когда имеется относительно небольшой спрос на воду – с потребностью до 1000 м³ очищенной воды в день. Таким образом, используя мобильные системы фильтрации, водоочистные станции можно запустить в работу в достаточно короткие сроки.

 

Варианты мобильных установок на базе контейнеров

 

Тогда как, к примеру, насосные установки с их низким уровнем сложности требуют всего лишь несколько распределителей в составе пневмоостровов CPX/MPA, для установок фильтрации необходимы аналоговые входа/выходы с целью мониторинга давления. Более сложные модули, такие как CIP установки для мойки, состоящие из емкостей и контейнеров, а также миксеров для подготовки моющих растворов, требуют дополнительные модули для CPX/MPA, например: аналоговые модули для измерения температуры либо контроллеры  пропорционального управления исполнительными механизмами.

 

Подобные установки должны работать в автономном режиме и обеспечить высшую степень надежности. Они непрерывно обмениваются информацией с центральным контроллером, который, в свою очередь, управляет всей системой. Дополнительным преимуществом мобильной установки на базе контейнеров, иначе говоря, модулей является также существенная экономия на разводке и прокладке кабелей. 

 

Преимущества в проектировании

 

И это еще далеко не все преимущества модульной автоматизации. Для заводов в перерабатывающей промышленности (а это ГОКи, химическая, пищевая и фармацевтическая индустрии, а также водоподготовка) наличие модулей позволяет ускорить инжиниринговые процессы, а также сократить суммарные затраты. Все просто: нет необходимости полностью перестраивать концепцию автоматизации, расширяя всю установку. Нужно только подключить соответствующие модули к системе управления, что обеспечит бесперебойную связь между разными уровнями «пирамиды» автоматизации.

 

Для ОЕМ производителей оборудования модульная концепция также означает возможность собирать одинаковые модули на базе контейнеров небольшими партиями под заказ или даже на склад. В результате, производители оборудования за счет массовости могут удешевить как производство, так и сборку, и, таким образом, уменьшить затраты. Вместе с тем производители расширяют возможности производства, позволяя своим конечным потребителям выйти на рынки быстрее и с необходимыми объемами новой продукции. «Если мы также сможем преуспеть в  управлении непрерывным производством посредством мобильных терминалов, это станет следующим шагом на пути к Промышленности 4.0», утверждает эксперт в области автоматизации, Др. Руз.

Contact:

Alina Trypolska

+38(044)2336451
+38(044)4637096

Festo Media Service

 
 

Фотографии

Caption Download
Модульная автоматизация Увеличение количества модулей вместо увеличения масштаба одного модуля: используя модульную автоматизацию, установки можно дополнять или видоизменять согласно индивидуальным требованиям. На этой иллюстрации показаны разные варианты установок – от насосных станций до модульной установки фильтрации и CIP установки. (Фото: Festo AG & Co. KG)
Мобильные установки на базе контейнеров Эти чрезвычайно гибкие установки - это полностью транспортируемые системы фильтрации, которые используются при наличии спроса до 1000 м³ очищенной воды в день. С мобильными системами фильтрации водоочистные станции можно запустить в работу довольно быстро. (Фото: Festo AG & Co. KG)
Пирамида CPX Центральный элемент модульной автоматизации: платформа автоматизации CPX от Festo. (Фото: Festo AG & Co. KG)