Современный комбикормовый завод — это десятки компонентов сырья, сотни рецептов, микродобавки, которые вводятся в граммах на тонну, и частая смена выпускаемой продукции. Ошибка в дозировании означает не только перерасход дорогого сырья, но и корм, который не даст расчётного результата. Управлять таким производством по бумажным рецептам и сменному журналу сегодня невозможно.
Автоматизированная система управления объединяет всё оборудование завода в единый управляемый комплекс. Оператор работает не с отдельными двигателями, а с технологическими задачами: принять сырьё в заданный силос, получить сменное задание из ERP-системы, запустить дозирование и смешивание по рецепту, направить смесь на гранулирование и в бункер готовой продукции. Всё остальное — выбор механизмов, их пуск в правильной последовательности, проверка рецепта, контроль исправности, блокировки и учёт — система берёт на себя. Всё сказанное относится также к премиксным заводам и линиям.
Функции распределены между уровнями так, чтобы защита оборудования не зависела от компьютеров, а управление производством велось из единого центра.
Защиты и базовые блокировки механизмов выполняются в контроллерах. Они работают при любом состоянии компьютеров: механизм не запустится в неподготовленном состоянии и будет остановлен при аварии, даже если сервер управления выключен. Маршруты, рецепты и управление комплексами дозирования и смешивания выполняются на сервере — и это сознательное решение. Маршрут на комбикормовом заводе проходит через механизмы, подключённые к разным контроллерам, нередко разных производителей. Когда захват и освобождение участков маршрута, приоритеты и выполнение рецептов ведутся централизованно, логика движения продукта едина для всего завода и не зависит от марки контроллеров.
Состояние системы управления непрерывно сохраняется в энергонезависимой памяти. После сбоя питания или перезапуска система восстанавливает состояние механизмов и выполняемых рецептов, и дозирование продолжается с прерванного цикла по команде оператора.
Рабочее место оператора может быть подготовлено как резервный сервер. При отказе основного сервера оно переводится в режим управляющего компьютера с сохранёнными состояниями системы.
Новый сервер подготавливается заранее на работающем заводе, а само переключение занимает несколько минут.
Помимо контроллеров и модулей ввода-вывода собственного производства, наша SCADA работает с контроллерами OMRON серий CJ и CP и SIEMENS всех современных серий, включая SIMATIC S7-1500. Сервер соединяется с контроллерами по Ethernet TCP/IP либо по RS-485 с протоколом ADAM. С локальными системами управления прессов-грануляторов, экспандеров, экструдеров и дробилок система обменивается данными по протоколам Modbus, Profibus или Profinet, а для обмена с информационными системами верхнего уровня используется OPC UA. При значительном удалении контроллеров друг от друга магистрали Ethernet и Profinet прокладываются оптоволоконным кабелем.
Центральный участок комбикормового завода и основная область специализации нашей системы.
Прессы-грануляторы, экспандеры, экструдеры и дробилки управляются локальными системами управления. Их поставляют производители этого оборудования либо изготавливаем мы сами. Система управления заводом объединяет эти установки в общий технологический процесс.
Локальные шкафы автоматизации. Мы производим шкафы автоматизации прессов-грануляторов, экспандеров, экструдеров и дробилок под оборудование разных производителей. Они поставляются как отдельный продукт — для модернизации действующего оборудования или оснащения нового — и легко встраиваются в систему управления заводом, поскольку и шкаф, и SCADA разработаны нами. Система программно и аппаратно готова к подключению поточных NIR-анализаторов для управления режимом гранулирования по измеренным показателям продукта.
Отдельный программно-аппаратный комплекс, дополняющий систему управления заводом. Он обеспечивает сквозной контроль качества продукции на всех этапах — от комплектации и выдачи ингредиентов со склада в производство и микроразвески ответственных компонентов до загрузки ручных вводов и дозирования компонентов различными дозаторами. Контроль на каждом этапе ведётся с помощью штрих-кодирования. На каждом этапе формируются отчёты с привязкой к реальному времени, а по каждому произведённому рецепту точно определяются и записываются в отчёт партии сырья и их производители.
Производственное задание из ERP-системы превращается в план работы завода в подпрограмме «Конвертер рецептов». В ней оператор формирует исполняемые рецепты с подбором дозаторов, определяет их очерёдность и формирует заказ материалов со склада.
Здесь же задаётся порядок выпуска лечебных кормов: очерёдность рецептов и промывочные замесы, исключающие перенос лекарственных компонентов в следующую продукцию. Порядок выпуска определяется при планировании, до начала дозирования, а не решается по ходу смены.
Контроль выстроен так, чтобы ошибка выявлялась на том этапе, где она возникла, а не при анализе готовой продукции.
Партии сырья формируются и учитываются на складе. Передача каждого компонента в производство подтверждается сканированием штрих-кода, поэтому известно, какая партия и какого производителя ушла на дозирование.
Навески витаминов, ферментов, лекарственных препаратов и других ответственных компонентов готовятся под управлением системы и привязываются к конкретному рецепту и заданию.
Система контролирует, что в ручной ввод или бункер дозатора подаётся именно тот компонент, который предусмотрен выполняемым рецептом. Ошибочная загрузка выявляется до того, как компонент попадёт в смеситель.
Готовность к маркировке «Честный знак». После введения обязательной маркировки для выпускаемых комбикормов и части применяемого сырья система модифицируется под эти требования с минимальными дополнительными вложениями: подключением одного дополнительного программного модуля и, в зависимости от исходного комплекта поставки, допоставкой одного или двух рабочих мест со считывателями и принтерами этикеток.
К системе управления подключаются весовые контроллеры всех весов предприятия: весовых дозаторов, поточных и бункерных весов, весов отгрузки. Система собирает их показания и сводит материальный баланс производства.
При условии, что весы установлены по основным продуктовым потокам, предприятие получает:
Необходимые данные собирают и передают, в частности, весовые контроллеры TW-01 нашего производства. Они поставляются как в комплекте с нашими бункерными весами серии ДВТ ТАУ, так и отдельно — для установки на весы других производителей, включая зарубежные. Для учёта сырья на уже построенных объектах мы выпускаем разборные бункерные весы ДВТ ТАУ 2500: они заносятся по частям через существующие проёмы, без их расширения, и собираются на месте, в том числе внутри бетонных элеваторов. По жёсткости конструкции и точности взвешивания они не уступают неразборному исполнению.
Система управления хранит рецептуры предприятия и управляет оборудованием опасного производственного объекта. Поэтому средства защиты встроены в неё, а не добавляются отдельно.
Система автоматически отмечает в журнале, кто и когда изменил конфигурацию системы управления: настройки отдельных устройств и классов устройств, блокировки, каналы и другие параметры. Отдельно фиксируется каждое изменение базы пользователей с указанием администратора и рабочего места, с которого оно выполнено.
Права назначаются раздельно: администрирование пользователей, наладка устройств, редактирование и установка рецептов, редактирование технологической схемы, создание устройств, роль мастера смены, перевод устройств в ручной и пассивный режим. Критичные команды, например досрочное прекращение выполнения рецепта, требуют прав мастера смены.
Журнал фиксирует вход и выход каждого пользователя с указанием рабочего места, а также неудачные попытки входа. Вместо ввода имени и пароля возможна авторизация по электронному ключу iButton.
У нас нет постоянного доступа в технологическую сеть предприятия. Подключение выполняется только по согласованию с заказчиком и после того, как его специалист откроет защищённый канал на время сеанса. Средства удалённого доступа выбираются из разрешённых регламентом ИТ-службы предприятия.
Обмен с учётными системами может выполняться через файлы обмена в согласованном формате. Такой вариант не требует прямого сетевого доступа из корпоративной сети в технологическую и часто предпочтительнее по требованиям информационной безопасности. Там, где нужен обмен в реальном времени, используется OPC UA.
Рецепт проверяется перед запуском и выполняется с автоматической подстройкой дозаторов. Фактическая погрешность по каждому компоненту фиксируется, а результат не зависит от квалификации оператора и смены.
По каждой партии корма известно, какие партии сырья и от каких производителей в неё вошли. При претензии к продукции причину можно установить по данным системы, а не по памяти персонала.
Фактический расход каждого компонента сопоставляется с плановым и со списанием со склада. Перерасход дорогих компонентов и ошибки ручных вводов видны сразу.
Очерёдность рецептов и промывочные замесы задаются при планировании, что исключает перенос лекарственных компонентов в следующую продукцию.
Руководитель видит фактические цифры: сколько сырья израсходовано, сколько продукции выработано по видам, сколько времени завод простоял и по какой причине. Данные автоматически передаются в ERP-систему.
Блокировки и токовые защиты предотвращают запуск механизмов в неподготовленном состоянии, работу на завале и повреждение оборудования при нарушении технологической последовательности. Контроль нагрузки двигателей даёт предупреждение на ранней стадии, пока аварию ещё можно предотвратить.
Комплект поставки определяется проектом и, как правило, включает обследование объекта и разработку проектной документации; шкафы управления и силовые шкафы в сборе; контроллеры с модулями ввода-вывода, сетевое оборудование, датчики и измерительные устройства; серверное и операторское оборудование; SCADA VSP5000 с конфигурацией под конкретный завод; при заказе — систему контроля ввода ингредиентов со считывателями штрих-кодов и принтерами этикеток; монтаж, пусконаладочные работы, обучение персонала, гарантийное и послегарантийное обслуживание. Локальные шкафы автоматизации технологического оборудования поставляются отдельным договором.
Изучаем технологический процесс, ограничения, узлы и цели проекта. Вместе с заказчиком определяем, что достаточно заменить точечно, а что модернизировать — с учётом требований промышленной безопасности.
Выбираем производителя ПЛК (OMRON, SIEMENS, ТАУ 2) и электросилового оборудования, определяем способ интеграции локальных систем управления технологического оборудования, разрабатываем топологию АСУ ТП и схемы управления, формулируем ТЗ и согласовываем обмен данными с ERP-системой или 1С.
Пишем конфигурацию предприятия в SCADA VSP5000 и отлаживаем её в режиме эмуляции, настраиваем систему контроля ввода ингредиентов, разрабатываем разделы ЭМ и АТХ проекта, сопровождаем экспертизу промышленной безопасности, собираем шкафы автоматики.
Устанавливаем и расключаем шкафы, настраиваем датчики и весовое оборудование, проводим пусконаладку сначала без продукта, затем с продуктом, обучаем смены и передаём исполнительную документацию.
Дорабатываем систему по замечаниям персонала, бесплатно консультируем и подключаемся дистанционно. Выезд специалиста — в течение 48 часов на гарантии и 72 часов после неё.
Новые версии ПО выходят несколько раз в год и доступны бессрочно и бесплатно. Полная обратная совместимость: конфигурация завода без изменений заработает на следующей версии.
На рынке присутствуют системы управления зарубежных производителей комбикормового оборудования и решения, собранные интеграторами на универсальных SCADA-платформах общего назначения. Наша система отличается от тех и от других по нескольким существенным пунктам.
SCADA VSP5000 — полностью наша разработка. Она распространяется бесплатно, без покупки дорогостоящих лицензий, и проста в освоении для операторов и инженеров КИПиА. Новые версии выходят несколько раз в год и доступны бессрочно и бесплатно, с полной обратной совместимостью.
В основе системы — библиотека готовых типовых элементов, описывающих реальное оборудование комбикормового, мукомольного и крупяного завода: нория с контролем подпора и обрыва ленты, поворотная труба, блок задвижек, бункер с учётом материала, весовой дозатор, комплекс дозирования и смешивания, токовая защита. Алгоритмы отлажены за 30 лет более чем на 105 объектах.
Контроллеры с модулями ввода-вывода, весовые контроллеры, бункерные весы и фасовки, шиберные задвижки, датчики уровня, подпора и тока, локальные шкафы автоматизации технологического оборудования. Комплекс от одного поставщика, с возможностью оперативно доработать любой уровень системы под нестандартную задачу.
Управление движением продукта построено на захвате и освобождении ресурсов с приоритетами. Логика маршрутов выполняется на сервере и поэтому едина для всего завода, даже если механизмы подключены к контроллерам разных производителей.
Комплекс дозирования автоматически подбирает упреждение отключения питателей, компенсирует погрешности предыдущих навесок и поддерживает точность без ручной подстройки при изменении сыпучести компонентов. Рецепт раскладывается на циклы с учётом объёма смесителя и плотности компонентов и проверяется перед запуском.
Система на основе штрих-кодирования контролирует выдачу сырья со склада, микроразвеску, ручные вводы и загрузку дозаторов. «Конвертер рецептов» формирует из заданий ERP-системы исполняемые рецепты с подбором дозаторов, очерёдностью, промывочными замесами и заказом материалов.
Мы поставляем не только программное обеспечение учёта, но и весовое хозяйство под него: бункерные весы серии ДВТ ТАУ, весовые контроллеры TW-01, дозаторы непрерывного взвешивания. Разборные весы ДВТ ТАУ 2500 устанавливаются внутри действующих сооружений без строительных работ.
Весовые дозаторы, поточные бункерные весы, расходомеры, дозаторы непрерывного взвешивания и весовыбойные установки могут работать на контроллерах одного типа. Режим выбирается в меню: однократное и циклическое дозирование, измерение и регулирование потока, дозирование по потере веса. Для предприятия это единый комплект ЗИП, одна методика настройки и одно обучение персонала.
Погрешность измерения веса контроллером TW-01 — не хуже 0,1 %, потока — не хуже 1 %. Точность обеспечивают алгоритмы, встроенные в сам контроллер: двух- и трёхскоростная или пропорциональная подача, автоматическая корректировка упреждения по последним циклам, досыпка недобранной дозы, учёт остатка продукта в бункере, автоматическая коррекция нуля.
Каждый отвес регистрируется в журнале контроллера: заданная доза, вес бункера до загрузки, перед выгрузкой и после неё, фактическая доза. Данные учёта сохраняются на уровне весов независимо от состояния сервера и сети. Контроллер диагностирует оборудование: проверяет линию тензодатчиков на обрыв и короткое замыкание, контролирует время хода задвижек, пропадание потока и несостоявшуюся загрузку бункера.
Режим эмуляции позволяет полностью проверить работу технологической схемы и выполнение рецептов без реального оборудования. Схема отлаживается в офисе, а не на остановленном заводе. Этот же режим используется для обучения операторов до пуска и для безопасной отработки нештатных ситуаций.
Конфигурация завода хранится в открытом текстовом виде и одновременно доступна для редактирования через диалоговые формы. Заказчик получает читаемое описание своего объекта, а не закрытый файл, который может открыть только разработчик.
При модернизации действующего производства сохраняется уже установленное контроллерное оборудование — заменяется только верхний уровень. Локальные системы управления прессов, экспандеров, экструдеров и дробилок любых производителей подключаются по Modbus, Profibus или Profinet.
Обмен данными с ERP-системами, включая SAP и продукты 1С, с ситуационными центрами, со сторонними АСУ ТП, с системами термометрии и весами любых производителей. Система программно и аппаратно готова к подключению NIR-анализаторов и беспроводных датчиков вибрации и температуры оборудования.
Состояние системы непрерывно сохраняется в энергонезависимой памяти, а рабочее место оператора может служить резервным управляющим компьютером. Подготовка нового сервера ведётся заранее, на работающем заводе; остановка требуется только на само переключение.
Большинство вопросов эксплуатации решается без выезда специалиста: диагностика неисправностей, настройка параметров оборудования, калибровка весовых и измерительных устройств, корректировка конфигурации. Большую часть изменений в программах контроллеров мы вносим без вывода контроллера из режима online — технологические линии продолжают работать.
Мы работаем только с предприятиями хранения и переработки зерна — с 1996 года. Более 105 предприятий эксплуатируют наши АСУ ТП, более 150 объектов АПК оснащены нашим оборудованием, системы работают в четырёх странах.
Несколько последних работ, в состав которых входила АСУ ТП. Это только часть объектов.
Это только часть работ. В списке 266 проектов с 1997 года, и он тоже неполный →
Для предварительной оценки достаточно технологической схемы завода и перечня оборудования. Выезд специалиста на обследование объекта и подготовка технико-коммерческого предложения выполняются бесплатно.
