Uppgradering av styrsystem och en operatörspanel för en centrifug
Control System and Control Panel Upgrade for a Centrifuge
Louise Bodin
Fakulteten för hälsa, natur- och teknikvetenskap Mekatronikingenjörsprogrammet
180 Hp
Handledare: Peter Dahlström och Steve Olsson, Inelko AB Handledare: Torbjörn Berg, Karlstads universitet
Examinator: Arild Moldsvor, Karlstads universitet Datum:
Löpnummer:
Sammanfattning:
Examensarbetet har gått ut på att uppgradera ett styrsystem och en operatörspanel för en centrifug i en kemisk industri. Projektets syfte är att centrifugen ska köras på ett mer automatiskt sätt med ett nyare system som har större tillgång till reservdelar.
Centrifugens äldre styrsystem från Siemens har bytts ut mot ett nytt Siemenssystem och den tidigare operatörspanelen från Siemens har bytts ut mot Beijer Electronic E1070 operatörspanel. Styrsystemet programmerades sedan i Siemens Simatic Step7 och operatörspanelen programmerades i Beijer Electronics E-designer.
Efter att programmeringen var klar testades kommunikationen mellan styrsystemet och operatörspanelen innan inkopplingen av det övriga systemet skedde. Vid driftstoppet testades sedan centrifugen både manuellt och med det automatiska programmet. Styrsystemet
fungerade som förväntat och operatörspanelen behövde enbart några små justeringar för att få den så optimal som möjligt.
Abstract:
This thesis work is about upgrading a control system and a control panel for a centrifuge at a chemical plant. The purpose with this project is to be able to run the centrifuge in a more automatic approach and to increase the availability for accessory parts.
The centrifuges older control system from Siemens has been replaced by a newer Siemens system and the former control panel from Siemens has been replaced by a Beijer Electronic E1070 control panel. The control system has been programmed in Siemens Simatic Step7 and the control panel has been programmed in Beijer Electronic E-designer.
When the programming was done, there was some testing of the communication between the control system and the control panel before it was connected with the remaining system.
During the closedown the centrifuge was tested both manually and with the automatic
program. The control system worked properly and the control panel did only need some small modifications to be as optimal as possible.
Förord:
Det här examensarbetet är utfört vid Fakulteten för hälsa, natur- och teknikvetenskap vid Karlstads universitet och är den avslutande delen av min Mekatronikingenjörutbildning.
Jag vill tacka företaget Inelko AB som kunnat tilldela mig den här uppgiften som
examensarbete. Det har varit en mycket givande period och jag har utvecklats som blivande ingenjör. Jag vill främst tacka Peter Dahlström, Steve Olsson och Martin Olsson för alla kloka tips under arbetets gång.
Jag vill även tacka min handledare Torbjörn Berg vid Karlstads universitet.
Louise Bodin
Innehåll
1. Inledning ...1
1.1Bakgrund ...1
1.1.1 Inelko AB ...1
1.1.2 Cambrex Karlskoga AB ...1
1.2Syfte och mål ...2
1.3Avgränsningar ...2
1.4Förkunskaper ...2
1.5Material ...2
2. Metod/ Tillvägagångssätt ...3
2.1 Styrsystemet ...3
2.2 Operatörspanelen ...3
3. Centrifug ...4
3.1 Bakgrund om centrifugen ...4
3.2 Hur centrifugen fungerar ...5
3.3 Centrifug 700 ...6
4. Siemens Simatic Step7...7
5. Beijer Electronics E-designer ...9
6. Utförande ... 10
6.1 Uppgradering av styrsystemet ... 10
6.1.1 Tillvägagångssätt ... 10
6.2 Uppgradering av operatörspanelen ... 11
6.2.1 Tillvägagångssätt ... 11
6.3 Testning/ provkörning ... 13
7. Resultat ... 14
8. Slutsatser ... 15
8.1 Författarens slutsatser ... 15
Referenser ... 16 Bilaga 1. Sekvensschema för det automatiska programmet
Bilaga 2. Operatörspanel
1
1. Inledning
1.1 Bakgrund
Inelko AB har under många år planerat och utfört olika projekt åt Cambrex Karlskoga AB där de för tillfället arbetar med ett mångmiljonprojekt. Projektet går ut på att bland annat utöka en produktionslinje, där det ska ske vissa ombyggnationer och uppgradering av befintlig
utrustning.
I projektet ingår det att uppgradera styrsystemet och en operatörspanel för en av Cambrex Karlskoga AB:s centrifuger, Centrifug 700. Det nuvarande styrsystemet är av typ Siemens S5 och ska uppgraderas till ett nytt S7-system. Operatörspanelen ska uppgraderas från en
Siemens OP37 till en Beijer Electronics E1070.
Centrifugen som ska uppgraderas är av fabrikat Heinkel, och har ett flertal funktioner som i dagligt bruk inte används. Den är bland annat tillverkad för att kunna arbeta i en explosiv miljö, därav är systemet bland annat utrustat med egensäkra reläer och kvävgasspolning eller så kallad inertering för att få en syrenivå på under 8 %. Vad som menas med egensäkra reläer är att de förhindrar gnistbildning under normaldrift eller vid eventuell kortslutning.
Eftersom centrifugen enbart användes till ett ändamål så krävs det inte så mycket
funktioner som maskinen i detta fall har. Därför ska många överflödiga funktioner uteslutas, vilket innebär att många reläer och komponenter samt även delar av styrprogrammet kommer kunnas tas bort.
Centrifugen tvättar och centrifugerar en lösning till ett pulver. Mer information om centrifugen finns i kapitel 3.
1.1.1 Inelko AB
Konsultföretaget Inelko AB [1] startades 1983 med inriktning på el- och instrumentområdet.
De har gjort en rad uppdrag för bland annat pappers-, cellulosa-, verkstads-, järn-, aluminium-, läkemedels- och kemiindustrin.
De tjänster som företaget erbjuder är allt från planering och programmering till dokumentation och uppföljning av allomfattande projektarbeten.
1.1.2 Cambrex Karlskoga AB
Cambrex Karlskoga AB [2] ingår i Cambrex koncernen som är stora inom kemi- samt läkemedelsindustrin. Cambrex har sitt huvudkontor i USA och har ett antal fabriker världen över. I Karlskoga är man inriktade på utvecklings- och tillverkningsservice till innovativa läkemedelsföretag.
Cambrex Karlskoga AB har sina rötter ifrån den gamla Boforstiden [3]. Bofors Nobelkrut som var ett dotterbolag till Bofors tillverkade krut och sprängämnen och även senare
läkemedel. Bofors Nobelkrut delades sedan in i två delar, explosivämnesverksamhet som idag ingår i företaget Eurenco och finkemikalieverksamhet som ingår i Cambrex.
2 1.2 Syfte och mål
Syftet med projektet är att byta ut operatörspanelen samt styrsystemet mot ett nyare system med större tillgänglighet till reservdelar. Maskinen ska efter upprustningen utföra det arbete den tidigare har gjort men med fler automatiska funktioner.
Målet med arbetet är att vara färdig med programmeringen till driftstoppet då
ombyggnationer kring centrifugen kommer att ske. Under driftstoppet ska centrifugen testas och justeras så att den kan tas i drift på utsatt tid.
1.3 Avgränsningar
I projektet ingår många delar, därför krävs det vissa avgränsningar. Jag har i det här projektet ansvar för programmeringen av operatörspanelen samt att hjälpa till med styrsystemet. Utöver programmeringen har jag tagit fram en ingångs- och utgångslista för analoga och digitala in- och utgångar, som behövs till programmeringen av systemet. Elkonstruktionen, det vill säga dimensionering samt val av komponenter till systemet, och vilka funktioner som kommer att tas bort ifrån systemet, är inte en del av mitt arbete och kommer inte att vara med i rapporten.
1.4 Förkunskaper
Examensarbetet är mestadels praktiskt och därmed förekommer det inte teoretiska
resonemang i denna rapport. Dock kan det underlätta för läsaren att ha en god datorvana samt ha lite kännedom om PLC-programmering och övrig programmering för att till fullo kunna tillgodogöra sig materialet i rapporten.
1.5 Material
De programmeringsprogram som har används under projektet är Simatic Step5, Simatic Step7 samt Beijer Electronics E-designer. I kapitel 4 och 5 kommer det mer information om dessa program.
3
2. Metod/ Tillvägagångssätt
Innan man kan programmera styrsystemet och operatörspanelen behöver man veta vilka funktioner som kommer vara kvar eller tas bort och hur centrifugen fungerar. Denna
information fås från maskinpärmen med ritningar och diverse beskrivningar av funktionerna, samt information ifrån centrifugens tillverkare. Utifrån detta kommer det göras en ny lista på in- och utgångar, som bland annat kommer användas vid adressering i programmeringsfasen.
En kort sammanfattning av tillvägagångssättet finns i figur 2.1.
Figur 2.1 En kort sammanfattning av tillvägagångssättet för arbetet.
2.1 Styrsystemet
Eftersom centrifugen redan har ett fungerande program kan mycket av den äldre Simatic Step5 FBD (Fuction Block Diagram)-koden återanvändas. Det finns en funktion där man kan översätta Simatic Step5 kod till Step7 i programmet, dock kan det bli lite fel i omvandlingen så det är säkrare att helt enkelt skriva av koden. Eftersom det nya programmet ska
programmeras med LAD (Ladder Diagram) så är det också lättare att skriva om den äldre koden.
Sekvensen för det automatiska programmet kommer göras om ifrån grunden och man börjar med att göra ett sekvensschema för att underlätta programmeringen.
2.2 Operatörspanelen
Först studeras programmet E-designer, som operatörspanelen ska programmeras i, genom att gå igenom dess manual samt göra övningar i programmet.
Operatörspanelen kommer att programmeras helt ifrån grunden, och genom att studera den äldre operatörspanelen får man en uppskattning om vad för information och funktioner som bör vara med på den nya panelen.
Överblick, hur ser systemet ut? Vad ska
göras?
Instudering av programvaror och maskinens
funktioner
Planering av arbetsordning
och programmerings
-struktur Utförande,
programmering och adressering
Resultat
4
3. Centrifug
3.1 Bakgrund om centrifugen
Centrifugen (se figur 3.1) är av fabrikat Heinkel och är en inverterande filter centrifug (Inverter Filter Centrifuge) [4]. Mer ingående förklaring om hur de olika funktionerna såsom fyllning och tömning med flera finns förklarade i sektion 3.2.
Figur 3.1 Bild på centrifug 700 som ska få ett uppgraderat styrsystem.
Den patenterade inverterande filter centrifugen lanserades 1971 och var den första med axiellt manövrerad filterduk vilket medförde att hela processen kunde ske i ett gastätt system. Det underlättar för bland annat läkemedel-, kemi-, mat- samt kosmetikaindustrier att producera sina produkter på ett mer automatiskt sätt.
Under 1990-talet introducerades även PAC-systemet (Pressure Added Centrifugation).
Detta valbara alternativ gör det möjligt att introducera komprimerad gas (vanligtvis kvävgas) in i trumman under processen. Det gör det möjligt att driva ut mer fukt ur produkten samt att maskinen kan jobba i en explosiv miljö. Genom att introducera uppvärmd kvävgas kan man få centrifugen att fungera på samma sätt som en torktumlare. I vissa processer har detta system eliminerat vidare torkning av produkten, vilket är både revolutionerande samt effektivare.
Beroende på produkt så kan man få ner kvarvarande fuktighet till 0,008 %.
Den här teknologin erbjuder en maskin som är både mångsidig och klarar av svårfiltrerade produkter. Under 2007 presenterades en ny generation av denna teknologi som ger en mer kompakt och operatörsvänlig centrifug med 50 % färre delar.
5 3.2 Hur centrifugen fungerar
Följande stycke förklarar med hjälp av bilder och text, hur centrifugens olika funktioner fungerar.
Figur 3.2 Bilder över de olika funktionsstegen för centrifugen. [5]
Fyllning
Lösningen (bestående av vätska och partiklar som ska separeras) fylls in i trumman genom
fyllningsröret enligt den första bilden i figur 3.2.
Fyllningssteget kontrolleras vanligtvis med
viktavgränsningar men kan även fyllas efter önskad volym eller efter tid.
Centrifugering
Trumman snurrar enligt ett önskat varvtal (dock ett inom maskinens varvtalsgränser). Vätskan kommer då att pressas ut ur filterduken och rinna ut ur trumman till avloppet enligt den andra bilden i figur 3.2. Partiklarna har nu samlats på filterdukens insida i trumman.
Tvättning
Tvättvattnet fylls på och styrs även som i fyllningssteget med hjälp av vikt-, tid- eller volymangränsningar. Se tredje bilden i figur 3.2.
Tömning
De separerade partiklarna töms genom att trumman roterar i ett lågt varvtal och under tiden så förs filterduken fram i axiell led enligt sista bilden i figur 3.2. Under den axiella rörelsen så vänds filterduken ut och in för att partiklarna ska lossna från duken.
6
I figur 3.3 visas en genomskärning av maskinen där man kan se två motorer som driver centrifugen. Den större motorn längst ner i bilden är den som driver den roterande rörelsen och den mindre motorn driver den axiella rörelsen i processen.
3.3 Centrifug 700
Centrifugen kommer kunna styras manuellt men kommer mestadels köras automatiskt med följande programsteg:
1. Fyllning 2. Torrkörning 1 3. Tvättning 1 4. Torrkörning 2 5. Tvättning 2
6. Torrkörning 3 (tid) 7. Torrkörning 4 (vikt) 8. Tömning
Fyllningssteget ska fylla upp centrifugen med en viss förvald mängd lösning under ett önskat fyllningsvarvtal. Därefter kommer den att göra ett antal begärda återfyllningar tills den totala fyllningstiden har uppnåtts.
Torrkörningsstegen 2, 4 och 6 kommer att centrifugera vätskan i förvalda varvtal med begärda tidsavgränsningar.
De två tvättningsstegen kommer att fungera på liknande sätt som fyllningssteget, där man har en förvald mängd tvättvatten som ska användas, med återfyllningar och tidsavgränsningar.
Steg 7 är ett torrkörningssteg med viktminskningsavgränsning där man anger vilken viktminskning (kg/min) som önskas av steget, som likt de andra stegen också har en tidsavgränsning. Anledningen till att det finns två torrkörningssteg efter varandra, är att få valmöjlighet att ha ett eller två steg.
Det sista steget kommer styras med ett önskat varvtal och en tidsbegränsning för förloppet.
Figur 3.3 En genomskärning av maskinen från sidan. [6]
7
4. Siemens Simatic Step7
Siemens har utvecklat ett eget mjukvaruprogram för programmering av sin S7-serie, Simatic Step7 [7]. Det är ett mycket användarvänligt program som kan programmeras på olika sätt beroende på programmerarens kunskaper.
Det finns flera valmöjligheter av programmeringsspråk och det finns tre alternativ som följer med i standardprogrammet. Önskas andra språk än de tre som följer med finns det tilläggspaket till programmet.
De första två programmeringsspråken är grafiska och det sista är icke grafiskt. Ett av de grafiska alternativen är LAD (Ladder Diagram) där programmet byggs upp av symboler som t.ex. ”| |”, ”|/|” och ”( )” (se figur 4.1) som representerar påverkade samt opåverkade
reläer/givare/timrar/kontakter och in-/utgångar. Genom att seriekoppla eller parallellkoppla dessa symboler kan man bygga upp logiska ”OCH” och ”ELLER” funktioner. Det finns även möjlighet att kombinera dessa symboler med blockfunktioner i samma nätverk. Det andra språket kallas FBD (Functional Block Diagram) där man bygger programmet med
funktionsblock som ”ELLER”, ”OCH” och ”ICKE”, se figur 4.2. Det icke grafiska alternativet är STL (Statement List) som liknar assemblerprogrammering (se ett exempel i figur 4.3) och kräver lite mer programmeringskunskaper än det två första alternativen.
Figur 4.1 Exempel på LAD (Ladder Diagram) kod i Simatic Step7. [8]
Figur 4.2 Exempel på FBD (Function Block Diagram) kod i Simatic Step7. [8]
8
Figur 4.3 Exempel på STL (Statement List) kod i Simatic Step7. [8]
9
5. Beijer Electronics E-designer
E-designer [9] är Beijer Electronics egna program för programmering av sina
operatörspaneler. Det är ett relativt enkelt program att lära sig och det bygger huvudsakligen på grafisk programmering.
När man startar ett nytt projekt i programmet väljer man först vilken operatörspanel man ska använda, samt vilket slags styrsystem den ska arbeta mot. När man har gjort det dyker en bild på hela operatörspanelen upp i programmet. Man kan då koppla knapparna på
operatörspanelen till styrsystemet, såsom start och stoppfunktioner med mera, eller i displayen visa olika värden på temperatur och så vidare. I figur 5.1 finns det en bild på hur
programmeringsmiljön i programmet ser ut.
I programmet finns det många olika möjligheter att presentera sin information på. Man kan välja att visa information med numeriska värden eller med grafiska hjälpmedel såsom olika grafer eller symboler etcetera. Det finns ett bibliotek av symboler som man kan välja mellan och man kan också göra egna symboler i exempelvis Paint. Man kan slutligen också låta operatörspanelen skriva ut olika meddelanden i meddelandefält genom att skapa
meddelandelistor.
För övrigt finns det larmfunktioner och olika säkerhetsnivåer där man behöver logga in för att komma åt viss information eller få rättigheter till att ändra värden och så vidare.
Figur 5.1 Bild över hur programmeringsmiljön i E-designer ser ut.
10
6. Utförande
I början av projektet gjordes allt förarbete som bestod av att gå igenom ritningar över reläer och andra komponenter. De reläer och komponenter som återstod efter bortrensningen fick nya adresser som stämmer överens med det nya styrsystemet. Jag gjorde en lista över de gamla och nya adresserna, dels för att underlätta arbetet för den som skulle revidera ritningarna, samt för symbolnamngivningen som sedan används vid programmeringen av styrprogrammet.
Jag gjorde ett studiebesök hos Cambrex Karlskoga AB för att inblick i företaget och hur centrifugen fungerade med det äldre systemet. Jag fick då se hur styrskåpet och
operatörsstationen såg ut.
6.1 Uppgradering av styrsystemet
Jag har lite erfarenhet av Siemens då jag tidigare programmerat ett sådant system i tidigare utbildning. Jag har även använt Mitsubishi system, så jag är sedan tidigare van med LAD och FBD programmering. Dock fick jag friska upp mina kunskaper genom att titta på tutorials samt läsa manualen för programmet.
6.1.1 Tillvägagångssätt
Steg 1 – Överblick
Styrprogrammet kommer att bli mindre omfattande då vissa funktioner som inte används tas bort. Den äldre Step5 FBD (Functional Block Diagram)-koden som återanvändes skrevs om till LAD (Ladder Diagram)-kod i Step7 programmet.
Steg 2 – Symboler
För att programmera programmet på ett så effektivt sätt som möjligt använde jag mig av listan på in- och utgångar för att ge namn på symboler som ska representera in- och utgångarna i programmeringen.
Steg 3 – Sekvensschema
Jag gjorde ett sekvensschema för det automatiska programmet enligt den ordningen som presenterades i avsnitt 3.3. Eftersom centrifugen bara har ett syfte så blev sekvensschemat relativt enkelt. Sekvensschemat kan ses i Bilaga 1.
Steg 4 – Programmering av automatiska programmet
Med hjälp av sekvensschemat programmerades den automatiska sekvens som maskinen kommer att köras med. Det är programmerat på så sätt att operatören väljer hur receptet ska se ut genom att bestämma vilka värden det ska vara på till exempel varvtal, tider och vikter med mera på operatörspanelen.
Steg 5 – Programmering för kommunikation mellan styrsystemet och operatörspanelen Viss information som operatörspanelen behöver måste behandlas först av styrsystemet, såsom olika räkneoperationer för varvtal och vikt med flera. Detta kallas för taggar och de används också till för att exempelvis tala om för operatörspanelen vilket steg centrifugen arbetar i. Ett annat exempel på det finns i figur 6.1.
11
Figur 6.1 Ett utdrag ifrån programmet som visar ett exempel där styrsystemet talar om vilket meddelande som operatörspanelen ska visa på displayen genom att skicka olika värden.
I figur 6.1 finns det en kod som skickar värden mellan 1 och 5 som representerar olika meddelanden som finns i den grå rutan i bilden. I operatörspanelen skapades en
meddelandelista med dessa meddelanden, som i sin tur presenteras i ett meddelandefält på operatörspanelens display. Vilket av meddelande som visas beror på vilket värde styrsystemet skickar. Skulle styrsystemet till exempel skicka värdet 3 till operatörspanelen så skriver denna ut att trumman är öppen.
6.2 Uppgradering av operatörspanelen
E-designer är ett program som jag tidigare inte använt mig av. Därför startade jag med att läsa manualen för programmet och jag har även tagit del av tutorials som finns tillgängligt på internet för att få en bättre inblick av hur programmet fungerade.
6.2.1 Tillvägagångssätt
Steg 1 – Överblick
Jag tittade på vad för information som fanns med på den tidigare operatörspanelen (se figur 6.2) för att veta vilken information som skulle föras över till den nya. För att få en överblick om hur jag kan gå till väga, tittade jag även på andra befintliga program till andra projekt för att se hur standarden för färgskalor och andra delar såg ut.
12
Figur 6.2 Bild på den operatörspanel som ska bytas ut.
Steg 2 – Planering
Eftersom den nya operatörspanelen är mindre än den som ska ersättas krävs det fler antal bilder för att få det så tydligt som möjligt, se figur 6.3. Hur många bilder som krävs hänger också ihop med det nya styrprogrammets struktur och funktioner.
Figur 6.3 Bild på den nya operatörspanelen.
Steg 3 – ”Ritning” av bilder
Då det är en lite mindre display är det viktigt att få med all relevant information utan att det blir rörigt. Det finns många funktioner såsom diagram för trender och grafer som förtydligar informationen. Det finns många olika symboler att välja men man kan även rita egna som man kan importera till programmet. Jag ritade bland annat en översiktsbild (se figur 6.4) på centrifugen som visas på en av bilderna. En beskrivning av operatörspanelen samt om bilderna finns i Bilaga 2.
Figur 6.4 Översiktsbild på centrifugen.
13 Steg 4 – Adressering
För att kunna visa information i operatörspanelen behöver man koppla styrsystemets adresser och taggar till operatörspanelen. Det behöver också göras för att kunna skicka information från operatörspanelen till styrsystemet.
Steg 5 – Kommunikation
Eftersom mycket av detta system bygger på att operatörspanelen och styrsystemet kommunicerar med varandra så är det viktigt att de har kontakt med varandra. Om den kontakten skulle brytas av någon anledning ska det larma. För att få denna övervakning av kommunikationen gjordes en så kallad ”Watchdog” där operatörspanelen skickar en signal till styrsystemet regelbundet för att kontrollera informationsöverföringen.
6.3 Testning/ provkörning
När både Step7- och E-designer programmen var klara testades styrsystemet och
operatörspanelen för se om kommunikationen mellan dem fungerade. Detta gjordes innan inkoppling till det resterande systemet. Genom att till exempel sätta ett värde på vikten i styrprogrammet så kunde man se om det överensstämde med det som visades i
operatörspanelen.
Vid driftstoppet utsattes sedan systemet för en rad olika tester för att se hur systemet fungerade. Först testades centrifugen manuellt genom att bland annat köra trumman i centrifugen fram och tillbaka, därefter testades det automatiska programmet. Några
justeringar i operatörspanelen fick göras då larmen inte raderades från displayen efter att man återställt dem.
14
7. Resultat
Det äldre Siemens-styrsystemet (se figur 7.1) som revs ut ur styrskåpet ersattes med det nyare systemet (se figur 7.2). Många av de reläer som plockades ut ur styrskåpet kommer att kunna användas som reservdelar. Det gamla styrsystemet kommer också att användas som reserv till andra system som fortfarande har ett sådant styrsystem.
Figur 7.1 Bild på det styrsystem som ersätts av ett nyare system.
Figur 7.2 Bild på det system som ersatt det äldre.
Operatörspanelen fick monteras först på en plåt för att få plats i det hål som den äldre panelen lämnade efter sig. Efter slutförd programmering av operatörspanelen blev det totalt 11 bilder inklusive två bilder som följde med programmet som larmbild och system monitor-bild (se Bilaga 2).
Styrsystemet och operatörspanelen monterades och systemet utsattes för en rad tester och justeringar. Efter justeringarna visade testerna att centrifugen fungerade bra både med manuell manövrering samt med det automatiska programmet. Larmen i operatörspanelen raderades från displayen efter att man återställt dem. Det var även vissa meddelandefält som lades till på fler av bilderna då det underlättade att se den informationen vid manuell körning av centrifugen.
15
8. Slutsatser
Syftet med arbetet har uppnåtts då centrifugen arbetar på ett mer automatiserat sätt med ett nyare styrsystem. Det kommer nu vara lättare att få tag i reservdelar som resulterar i kortare driftstopp av centrifugen om systemet skulle gå sönder.
Målet att programmeringen skulle vara färdig till driftstoppet uppfylldes och man kunde då testa centrifugen under driftstoppet. Maskinen blev då redo att driftsättas igen på utsatt tid.
8.1 Författarens slutsatser
Studiebesöket underlättade mycket, då jag fick se hur centrifugen fungerade innan uppgraderingen av systemet. Vilket gjorde det lättare att förstå systemets funktioner och underlättade programmeringsarbetet.
I slutet av projektet när driftstoppet ägde rum så kändes det som att programmet för operatörspanelen var färdigt att använda. Dock behövdes det göras några små justeringar som blev ganska självklara, då man fick en helt annan överblick av operatörspanelen vid testingen av centrifugen.
Personligen så uppskattade jag verkligen att jag fick vara med innan uppgraderingen och sedan under driftstoppet.
16
Referenser
[1] Inelko AB:s hemsida, hämtad den 27 februari 2013 http://www.inelko.se/
[2] Cambrex hemsida, hämtad den 13 mars 2013 http://www.cambrex.com/
[3] Bofors Nobelkrut [Wikipedia], hämtad den 24 april 2013 http://sv.wikipedia.org/wiki/Bofors_Nobelkrut
[4] Information om Centrifugen från Heinkels hemsida, hämtad den 7 maj 2013 http://www.heinkelusa.com/inverting-centrifuge-overview-heinkel-usa.html [5] Figur 3.2 lånad från Heinkels hemsida, hämtad den 7 maj 2013
http://www.heinkelusa.com/downloads/inverting-filter-centrifuge/heinkel-inverting-hf- series-en.pdf
[6] Figur 3.3 lånad från Heinkel, hämtad den 7 maj 2013 http://www.heinkel.sg/heinkelrev3004002.jpg
[7] Simatic Step7 manual [Elektronisk], hämtad den 20 mars 2013
http://cache.automation.siemens.com/dnl/zg/zg4MDM5AAAA_18652056_HB/S7prv54_e.p df
[8] Figur 4.1, 4.2 och 4.3 är lånade från Simatic Step7 manual, hämtad den 20 mars 2013 http://cache.automation.siemens.com/dnl/zg/zg4MDM5AAAA_18652056_HB/S7prv54_e.p df
[9] E-designer manual [Elektronisk], hämtad från Beijer Electronics hemsida den 13 februari 2013
http://ftc.beijer.se/files/C125728B003AF839/72984E5371134FA6C125728E005A85C7/E -Designer_for_E1000-series_Swedish_G.pdf
1
Bilaga 1.
Sekvensschema för det automatiska programmet
Centrifug motor i
drift
Förregling
Steg 0
Sekvens avställd
Start auto-sekvens i OP-panel
Centrifug är tom/tarerad
Steg 3 Start huvuddrift
Starta rotation
Rotation har startat
Steg 5 Varvtal 400 till FO700
Funktionstest
trumma
Väntar frigivning
Varvtal uppnått
Steg 6 Öppna trumma
Funktionstest
trumma
Öppnar trumma
Trumma öppen
Steg 7 Stäng trumma
Funktionstest
trumma
Stänger trumma
2
Trumma stängd
Nolla Fyllningstid
Steg 10 Nolla antal återfyllningar
Initiera fyllning Nolla cykeltid
Fyllningsvarvtal till FO700
Varvtal uppnått & Moderlutsventiler OK
Steg 11 Kontrollerar/tarerar vikt
Kontroll tomvikt
Viktkontroll utförd OK
Steg 12 Begär fyllning --> S7-KK200 Första fyllning
Vikt > 10 Kg
Vikt < 10 Kg i inställd tid.
Till steg 15
Steg 13 Begär blåsning rör -->S7-KK200
Blås ur eventuell
plugg
Blåsning rör är klar Signal från S7-KK200
Steg 15 Begär fyllning --> S7-KK200
Fyllning
Vikt i centrifug > Max fyllvikt i 0,5 sek. Max antal återfyllningar har gjorts
Till steg 17
Steg 16 Stäng fyllventil
Fyllning pause
3
Maxtid fyllpause klar Vikt i trumma < återfyllningsvikt i 2s.
Till steg 15
Steg 17 Begär blåsning rör -->S7-KK200
Blås ledning
Blåsning rör är klar Signal från S7-KK200
Steg 20 Nolla torrkörningstimer 1
Initiera torrkörning 1 Torrkörningsvarvtal 1 till FO700
Torrkörningstid < 0,5 sek
Varvtal uppnått
Till steg 30
Steg 21 Starta timer torrkörning 1
Torrkörning 1
Timer torrkörning 1 klar
Nolla tvättningstid
Steg 30 Nolla tvättningsmängd
Initiera tvättning 1 Tvättningsvarvtal 1 till FO700
Tvättmängd < 0,5 L
Varvtal uppnått
Till steg 40
Steg 31 Öppna tvättventil HV1463
Tvättning 1
Vikt i trumma > inställd max tvättvikt
4
Steg 32
Pause tvättning 1
Vikt i trumma < inställd återvikt
Mängd tvättvatten > Inställd mängd
Till steg 31
ELLER Maxtid tvättning uppnådd
Steg 40 Nolla torrkörningstimer 2
Initiera torrkörning 2 Torrkörningsvarvtal 2 till FO700
Torrkörningstid < 0,5 sek
Varvtal uppnått
Till steg 50
Steg 41 Starta timer torrkörning 2
Torrkörning 2
Timer torrkörning 2 klar
Nolla tvättningstimer 2
Steg 50 Nolla tvättningsmängd 2
Initiera tvättning 2 Tvättningsvarvtal till FO700
Tvättmängd < 0,5 L
Varvtal uppnått
Till steg 60
Steg 51 Öppna tvättventil HV1463
Tvättning 2
Vikt i trumma > inställd max tvättvikt
Steg 52
Pause tvättning 2
5
Vikt i trumma < inställd återvikt
Mängd tvättvatten > Inställd mängd
Till steg 51
ELLER Maxtid tvättning uppnådd
Steg 60 Nolla torrkörningstimer 3
Initiera torrkörning 3 Torrkörningsvarvtal 3 till FO700
Torrkörningstid < 0,5 sek
Varvtal uppnått
Till steg 70
Steg 61 Starta timer torrkörning 3
Torrkörning 3
Timer torrkörning 3 klar
Steg 70 Nolla torrkörningstimer 4
Initiera torrkörning 4 Torrkörningsvarvtal 4 till FO700
(Viktstyrd)
Torrkörningstid < 0,5 sek
Varvtal uppnått
Till steg 80
Steg 71 Läs startvikt
Torrkörning 4 Start maxtid torrkörning 4
Beräkna viktminskning (kg/min)
(Viktstyrd)
Mintid torrkörning 4 klar OCH
viktminskning < inställt (kg/min) ELLER timer torrkörning 4 klar
Steg 80 Nolla tömningstid
Initiera tömning Tömningsvarvtal till FO700
Varvtal uppnått OCH
Ej larm stopp före tömning
6
Steg 81 Öppna trumma
Öppna trumma
Trumma i yttre läge
Steg 82 Start timer tömning
Tömning
Timer tömning klar
Steg 83 Stäng trumma
Stäng trumma
Trumma stängd
Steg 84 Räkna upp tömningsräknare
Sekvens klar
A
Till steg 0
B
Till steg 10
A: Tömningsräknare klar ELLER "Stopp efter tömning" valt med OP-knapp B: Ej stopp efter tömning
1
Bilaga 2.
Operatörspanel
Överblick
Operatörspanelen är en Beijer Electronic E1070, se figur 1. Den har en 6.5 tums display med 640 x 480 pixlar. Den har även 16 LED lampor för statusindikering samt 16 funktionsknappar som kan användas till kontroll av centrifugen.
Figur 1. En bild på hur operatörspanelen ser ut.
Under operatörspanelens display finns det knappar med diverse funktioner, se figur 2. Man kan välja mellan att köra centrifugen manuellt eller automatiskt med de två första knapparna från vänster. Drift till/från startar och stoppar rotationsdriften och ”Start Auto” startar det automatiska programmet. Trycker man på ”Stopp efter cykel” då det automatiska programmet körs så stannar maskinen efter tömning. Om det kommer något larm sätts det automatiska programmet i ”pause” och genom att trycka på ”Återställ larm” och sedan ”Fortsätt Auto” så kan centrifugen fortsätta programmet.
Figur 2. En förstorad bild på knapparna under operatörspanelens display.
2
Med hjälp av de 4 pilar till vänster i figur 3 kan man orientera sig på operatörspanelens display. De andra två knapparna är en backstegsknapp respektive Enterknapp.
Figur 3. En förstorad bild på orienteringsknapparna på operatörspanelen.
I figur 4 visas en bild på operatörspanelens knappsats där man kan föra in siffror och andra tecken i operatörspanelen. Under dessa knappar finns två pilar som byter till förgående bild eller nästa bild i operatörspanelen. Knappen med huset på är en hemknapp som återgår till första bilden i operatörspanelen. De två sista knapparna är larmknappar, där den till vänster hoppar till larmbilden (se figur 16) och den andra knappen stänger av eventuella larm. Dock måste man återställa larmen genom att trycka på ”Återställ larm” i figur 2.
Figur 4. Bild på operatörspanelens knappsats.
3 Bilder
Första bilden
I bilden nedanför visas den första bilden (se figur 5) på operatörspanelen som representerar en innehållsförteckning av alla bilder där man kan välja vilken bild den ska visa. Man kan också gå till nästa bild genom att klicka på den översta knappen till höger eller föregående bild genom att klicka på den översta knappen till vänster.
I operatörspanelen finns det olika säkerhetsnivåer där det krävs inloggning för att få komma in. System monitor-sidan är en sådan och man loggar in genom att klicka på den nedersta knappen i högra knappraden.
Figur 5. Bild på den första bilden i operatörspanelen.
Översikt centrifug
Det finns två översiktsbilder på operatörspanelen och det här är den första av dem. Här visar man vilket steg centrifugen jobbar med och om den är i drift eller inte och lite annan
information, se figur 6.
Figur 6. Den första översiktsbilden i operatörspanelen.
4 Översikt
Det här är andra översiktsbilden av centrifugen och visar en bild på centrifugen i
genomskärning, se figur 7. När centrifugen kör in eller ut trumman så visas detta i bilden med pilar och att trummans placering ändras.
Åter igen visas vilket steg centrifugen arbetar i och här kan man även se till exempel hur många tömningar maskinen gjort i den blåa rutan. I den gula rutan bredvid kan man ändra värden och detta värde bestämmer sedan hur många tömningar maskinen ska göra innan till exempel ett servicestopp eller liknande.
Längst ner på bilden kommer tvättvatten för tvättning 1 och 2 visas och enbart när dessa steg är aktiva, annars visas inte den informationen.
Figur 7. Den andra översiktsbilden i operatörspanelen.
Maskinstatus
Här visar man statusen på trumman om den är öppen eller stängd och även vilket aktivt steg centrifugen är i. I figur 8 visas också om lagertemperaturerna är ok eller inte.
Figur 8. Maskinstatusbilden i operatörspanelen.
5 Startvillkor
För att kunna köra det automatiska programmet måste villkoren som visas i figur 9 vara uppfyllda. Går det inte att starta det automatiska programmet kan man gå till denna sida för att se vilket villkor som ej är uppfyllt och åtgärda felet.
Figur 9. Bild i operatörspanelen som visar startvillkoren.
Trend varvtal
Denna bild visar en trend på varvtalet, se figur 10.
Figur 10. Trend på varvtal i operatörspanelen.
6 Trend vikt
Här visas en trend på vikten, se figur 11.
Figur 11. Trendbild på vikt i operatörspanelen.
Trend vibration
Här visas en trend på obalansen i centrifugen, se figur 12.
Figur 12. Trend över obalansen i centrifugen.
7 Ventilstatus
I den här bilden (se figur 13) kommer man kunna styra två ventiler, fyllningsventil och tvättventil. Först får man sätta centrifugen i manuellt läge, sedan är det bara att öppna eller stänga ventilerna med respektive knappar.
Här kan man även nollställa tömningsräknaren efter service av maskinen eller liknande.
Man kan även göra ett lamptest i operatörspanelen.
Figur 13. Ventilstatus och manuell styrning i operatörspanelen.
Styrning
I den här bilden (se figur 14) kan man avbryta det automatiska programmet, starta om aktuellt steg eller starta nästa eller föregående steg.
Figur 14. Styrningsbilden i operatörspanelen.
8 Parameterinställning
I figur 15 ställer man in receptet för det automatiska programmet, det vill säga att man bestämmer vilka varvtal, tider och vikter och så vidare som maskinen ska följa. För att kunna ändra värden måste man först logga in på den högre säkerhetsnivån så att inte obehöriga kan ändra dem.
Figur 15. Parameterinställningsbild i operatörspanel.
Larm
Larmbilden (se figur 16) är en av programmets medföljande bilder och man kommer till denna när man trycker på larmknappen på operatörspanelen.
Figur 16. Larmbild i operatörspanelen.
9 System monitor
Den här bilden (se figur 17) är också en medföljande bild i programmet och är till för servicepersonal eller liknande och det krävs inloggning för att komma till denna sida.
Figur 17. System monitor-bilden i operatörspanelen.
