Rozwiązania Wonderware i GE Fanuc stanowią ważny element zarządzania produkcją w Elektrociepłowni „Gorzów” SA. Pomagają określać jakość, poprawiają wyniki ekonomiczne
Elektrociepłownia „Gorzów” SA jest producentem ciepła i energii elektrycznej działającym na terenie Polski Zachodniej. Aby utrzymać parametry jakościowe produkowanego ciepła i energii elektrycznej zgodnie z wymaganiami klientów oraz zapewnić kontrolę produkcji w celu optymalizacji jej kosztów, zarząd postanowił zainwestować w wykonanie systemu wizualizacji, regulacji i sterowania.
O wdrożeniu opowiadają redakcji MSI Polska pracownicy Elektrociepłowni „Gorzów” SA oraz dostawcy rozwiązań.
Ewolucja potrzeb
Wprowadzanie w elektrociepłowniach systemu do regulacji procesów technologicznych ma przede wszystkim uzasadnienie ekonomiczne. Serwer archiwizujący dane wypiera całkowicie analogową aparaturę rejestrującą o sporych kosztach eksploatacyjnych, oszczędności wynikają także z braku elementów tablicowych. Ograniczenie do minimum aparatury przekaźnikowo-stycznikowej w układach sterowania i zabezpieczeń (funkcje zawarte w logikach sterowników PLC) przekłada się nie tylko na radykalną obniżkę kosztów (również eksploatacyjnych), ale także na bezpieczeństwo całej instalacji.
Obecna postać używanego w Elektrociepłowni „Gorzów” SA systemu jest efektem kilku modernizacji wynikających z rosnących potrzeb zakładu. W 2000 r. rozpoczęto prace nad koncepcją, a następnie nad etapowym wdrażaniem pierwszej wersji systemu wizualizacji, archiwizacji i sterowania technologią produkcji ciepła i energii elektrycznej dla obiektów części EC1 (turbina T4 – 5 MW, T5 – 6 MW i wymienniki wody grzewczej) oraz EC2 (dwa kotły OP-140 z turbinami TC30 i TC32 wraz z wymiennikami dla wody grzewczej). Zgodnie z założeniami cały system miał być oparty na sieci Ethernet z uruchomieniem odrębnej sieci przemysłowej oraz uwzględnieniem dystrybucji danych chwilowych i archiwizacyjnych do sieci biurowej.
Bazując na opiniach wielu firm wdrażających systemy sterowania i monitoringu w energetyce, doświadczeniach dotychczasowych użytkowników oraz na wielomiesięcznych testach poszczególnych narzędzi na terenie Elektrociepłowni „Gorzów” SA, wybrano narzędzia programowe firmy Wonderware oraz sprzętowe firmy GE Fanuc, których wyłącznym dystrybutorem w Polsce jest firma Astor z Krakowa.
System na miarę potrzeb
Pierwszy etap wdrożenia, zrealizowany przez pracowników Elektrociepłowni „Gorzów” SA (przy wsparciu technicznym firmy Astor i jej regionalnego dystrybutora Astor-Infel ze Stargardu Szczecińskiego), rozpoczęto od uruchomienia w sieci Ethernet sterownika GE Fanuc 90-30 (CPU331) z modułem CMM321 oraz sterownika GE Fanuc VersaMax (CPU05) z konwerterem SET01, pełniących rolę koncentratorów danych dla pomiarów rozliczeniowych ciepła.
Wizualizację zrealizowano w systemie Wonderware InTouch, w wersji będącej jednocześnie stacją inżynierską. Do celów archiwizacji danych zastosowano przemysłową bazę danych Wonderware Historian (wcześniej: IndustrialSQL Server). Następnie w krótkim czasie uruchomiono dwa sterowniki VersaMax (CPUE05) jako koncentratory danych dla pomiarów z kotłów K101 i K102 (OP-140) oraz danych związanych z bilansowaniem energii elektrycznej.
Ze względu na duże możliwości wymienionych jednostek w niedalekiej przyszłości zostaną na nich uruchomione funkcje sterownicze dla napędów przeznaczonych do określonych obszarów technologicznych.
Po pewnym czasie pojawiła się potrzeba integracji oprogramowania z systemami zewnętrznymi w zakresie wizualizacji i archiwizacji istotnych danych. Za pomocą drivera MBNET(protokół Modbus Ethernet) do sieci przemysłowej zostały przyłączone konwertery SET001 z istniejącymi licznikami ciepła CRP-05D (RS-485 Modbus) do rozliczeń sprzedaży ciepła do odbiorców oraz serwer zbierający dane z analizatora (PENTOL-CODEL) do ciągłego pomiaru emisji gazów i pyłu w emiterze EC2. Uruchomiono również komunikację (za pomocą drivera Modbus) konwertera ADAM 4571 z licznikiem MREC (rozliczanie ciepła).
Dzięki możliwości swobodnego rozwoju zastosowany system wizualizacji obejmował kolejne obszary działalności produkcyjnej i handlowej.
Wyzwania rynku
Jednym z dużych wyzwań okazało się wprowadzenie w II połowie 2000 r. Rynku Bilansującego Energii Elektrycznej, w którym Elektrociepłownia „Gorzów” SA od początku pośrednio uczestniczy. Aby sprostać rosnącym wymaganiom narzuconym przez ten rynek, stworzono wg własnej koncepcji narzędzie wspierające sterowanie pracą urządzeń wytwórczych oraz bieżącą kontrolę odchyleń występujących podczas realizacji umów sprzedaży energii elektrycznej.
W tym celu wykorzystano (równolegle z Operatorem Sieci Rozdzielczej) liczniki energii elektrycznej z możliwością zdalnej transmisji danych do serwera Wonderware Historian. Z użyciem drivera LZQIOS, opracowanego przez firmę Abis z Krakowa, raz na dobę dokonuje się odczytów i synchronizacji czasowej 17 liczników energii elektrycznej LZQM oraz 3 liczników LZQJ (POZYTON) połączonych w podsieciach RS-422 i odczytywanych przez konwertery SET001.
Elektrociepłownia „Gorzów” SA posiada blok gazowo-parowy nadzorowany za pomocą systemu Procontrol, połączony z bazą danych Wonderware Historian. Do przesyłania danych wykorzystano połączenie systemu Procontrol do sterownika Simatic S5 (z użyciem protokołu 3964 R).
System rozbudowano w ramach inwestycji związanej z modernizacją wyprowadzenia ciepła do sieci ciepłowniczej wody grzewczej. Wykonano wówczas trzy równorzędne stanowiska operatorskie z możliwością dostępu do każdego źródła wody grzewczej. System zrealizowała i uruchomiła firma Abis. W jego skład wchodzą 3 licencje oprogramowania In- Touch, 3 licencje pakietu Active Factory oraz 3 sterowniki GE Fanuc 90-30 (CPU 347).
Pierwszy z portów Ethernet procesora CPU374 zapewnia komunikację jednostek ze stacją operatorską, drugi służy do 
wymiany danych (EGD) między trzema sterownikami. W aplikacji InTouch znajduje się 8 ekranów synoptycznych z możliwością ustawień alarmów. Dodatkowo zainstalowano aplikacje ActiveFactory udostępniające operatorom dane z szerszego przedziału czasowego.
-
Janusz Buraczewski główny specjalista
ds. wytwarzania Elektrociepłownia „Gorzów” SA
Rewolucja w produkcji
Jaki wpływ miało wdrożenie systemów informatyki przemysłowej na zmiany w organizacji działania firmy?
– Rozwiązania informatyki przemysłowej to rewolucja w zakresie prowadzenia, nadzorowania, kontroli oraz planowania produkcji. Systemy informatyczne wdrożone do tej pory w EC Gorzów SA pomogły stworzyć wirtualne pulpity operatorskie, co pozwoliło na częściowe wyeliminowanie konieczności utrzymywania tradycyjnych elementów, takich jak stacyjki, wyłączniki, wyświetlacze itp. A ponieważ dane przetwarzane są centralnie, operator może znajdować się w dowolnym miejscu, teoretycznie nawet w domu. Potrzebny jest jedynie odpowiednio skonfigurowany komputer z odpowiednimi aplikacjami i uprawnieniami. Wirtualne pulpity operatorskie zapewniają zmniejszenie kosztów poprzez minimalizację pracy wymaganej do utrzymania pulpitu oraz zmniejszenie powierzchni nastawni operatorskiej.
Tak naprawdę jednak cała siła rozwiązania tkwi w danych, które są zbierane i przechowywane przez system Historian. Łatwy dostęp do danych z różnego poziomu (Active Factory, Excel), możliwość generowania wieloprzekrojowych analiz, raportów i wykresów zapewnia wyciąganie coraz dokładniejszych wniosków, co wcześniej z użyciem tradycyjnych analogowych rejestratorów po prostu było niemożliwe.
Jakie są ekonomiczne efekty wdrożenia systemów oferowanych przez firmę Astor?
– Służby ruchowe EC Gorzów SA – dzięki dokładnym informacjom – są w stanie obsługiwać urządzenia bardziej ekonomicznie, dbając, aby parametry wyrobu (woda, para, energia elektryczna) były zgodne z planowanym grafikiem oraz wymaganiami klientów. Po wdrożeniu systemu oraz przeanalizowaniu zgodnych ze Zintegrowanym Systemem Zarządzania Jakością ISO wskaźników (liczba godzin niezgodnych wyrobu w okresie miesiąca) wprowadziłem bieżącą ich kontrolę i w ciągu roku liczba godzin niezgodnych spadła o połowę. Taki wynik był niemal wyłącznie konsekwencją wprowadzenia bieżącej kontroli, ponieważ wzrost świadomości pracowników w zakresie mierzenia wskaźników jakościowych spowodował zwiększenie autodyscypliny oraz samokontroli. Poprawienie jakości wyrobu (para, woda w sieci ciepłowniczej) spowodowało zmniejszenie liczby zgłaszanych przez klientów reklamacji do zera, a to są wymierne korzyści dla naszego przedsiębiorstwa.
W przyszłości planujemy wdrożenie systemu wspomagającego zarządzanie majątkiem produkcyjnym. Obserwując obecny rozwój systemów IT i zaangażowanie pracowników pionu głównego specjalisty ds. systemów informatycznych, jestem przekonany, że planowany system zostanie zintegrowany z systemami Wonderware oraz w przyszłości z nowym ERP.
Ewolucja systemu
Jakie cechy oferowanych przez firmę Astor rozwiązań okazały się w przypadku EC Gorzów SA najbardziej przydatne?
– Z pewnością – z punktu widzenia informatycznego – ewolucyjny model rozwoju systemu. Pierwsze próbne instalacje systemów Wonderware powstawały jeszcze w roku 2000. Pełniłem wtedy w EC Gorzów SA funkcję administratora sieciowych systemów informatycznych. Do moich obowiązków należały czynności związane z utrzymaniem, eksploatacją i wdrażaniem nowych rozwiązań informatycznych dla „biurowej” części przedsiębiorstwa.
Realizacja zadań związanych z systemami zbierania, przetwarzania i wizualizacji danych produkcyjnych była ciekawym i nowym wyzwaniem, obawiałem się j
ednak, że nie mam wystarczającej wiedzy i muszę uzyskać dodatkowe kwalifikacje, co zwiększyłoby założony koszt wdrożenia systemu. Obawy okazały się jednak bezpodstawne, ponieważ wszystkie komponenty instalowanego systemu były mi znane (Windows 2000 Server, MS SQL 97).
-
Sławomir Partyka główny specjalista ds. systemów informatycznych Elektrociepłownia „Gorzów” SA
Pierwszą instalację systemu InSQL wykonaliśmy na złożonym samodzielnie komputerze typu PC i eksploatowaliśmy ją przez ponad rok! Drivery komunikowały się ze sterownikami obiektowymi, wykorzystując znany powszechnie standard sieci Ethernet (tanie przełączniki 10/100 Mb Longshine i D-Link). Dzięki temu mogliśmy w krótkim czasie we własnym zakresie z dostępnych, niedrogich elementów zbudować działający system.
|
PROFIL
Użytkownik: Elektrociepłownia „Gorzów” SA
Rozwiązania:
Wdrożenie: ewolucyjne od 1994 r.
Liczba użytkowników: 200 |
Z jakimi wyzwaniami musieli się zmierzyć pracownicy działu IT?
– Dzięki ewolucyjnemu rozwojowi systemów oferowanych przez firmę Astor przed pracownikami działu IT oraz automatyki niemal codziennie stają nowe wyzwania. System jest stale rozwijany, udoskonalany, obejmuje coraz większy zakres przetwarzania informacji. Jednak dzięki otwartemu modelowi systemów Wonderware oraz wykupionemu kontraktowi serwisowemu (KSW) wyzwania te często przypominają codzienne prace, niemal eksploatacyjne.
Jednym z koniecznych zadań było zwiększenie zasięgu sieci informatycznej w celu dotarcia do obiektów produkcyjnych i zainstalowanych na nich sterowników kontrolno-pomiarowych. Wybudowaliśmy w tym celu kanalizację teletechniczną, stworzyliśmy punkty dystrybucyjne, położyliśmy sieci światłowodowe.
Stałym wyzwaniem jest zapewnienie bezpieczeństwa przetwarzanych danych. Początkowo były to problemy łatwe do rozwiązania: zastosowanie macierzy dyskowych, utworzenie zasad tworzenia kopii bezpieczeństwa. Później skupiliśmy się na kwestii zapewnienia ciągłości zbieranych danych na poziomie informatycznym, aby chwilowe wyłączenie (np. w celach konserwacyjnych) serwera zbierającego dane produkcyjne nie spowodowało wystąpienia luk. Pod uwagę brane były trzy możliwości: klaster niezawodnościowy, Stratus Server, Industrial Application Server (Wonderware). Wybór padł na rozwiązanie fi rmy Wonderware jako kolejny krok w kierunku rozwoju systemu aplikacji przemysłowych. Rozwiązanie nie tylko pomogło nam zapewnić ciągłość w zakresie zbierania danych produkcyjnych, lecz także zmieniło podejście do systemów produkcyjnych (dzięki scentralizowaniu łatwiej zarządzanych).
Mając kilkuletnie doświadczenie z systemami oferowanymi przez Astor i czerpiąc z nich korzyści techniczne, organizacyjne i ekonomiczne, zdecydowaliśmy się w 2006 r. na utworzenie serwerowni przemysłowej. Platforma Systemowa Wonderware została zbudowana na czterech serwerach HP pracujących w Windows Server 2003, zabudowanych w szafach stelażowych. Dwa z nich to redundantne Industrial Application Servery do kontroli aplikacji produkcyjnych, które nieustannie zbierają dane do trzeciego serwera z zainstalowanym systemem Historian (pracującym z MS SQL Server 2005). Czwarty serwer to komputer deweloperski, do którego przez usługę Zdalny Pulpit mają dostęp pracownicy Wydziału Automatyki w celu projektowania i wdrażania zmian w Platformie Systemowej. W planach jest piąty serwer, będący kontrolerem domeny sieci przemysłowej.
Jakie są plany na przyszłość?
– Od 2000 r. sieć przemysłowa rozwijała się obok sieci biurowej. W 2005 r. zarząd EC Gorzów SA podjął decyzję o konieczności rozpoczęcia integracji obu systemów, awansując mnie na stanowisko głównego specjalisty ds. systemów informatycznych (szefa automatyki i informatyki). W tej chwili praktycznie każda wydzielona sieć ma punkty styku umożliwiające wymianę każdego rodzaju informacji. Obecnie realizujemy autorskie projekty oparte na wewnętrznym portalu przedsiębiorstwa, m.in.: wprowadzanie danych ręcznych, niezautomatyzowanych (np. badania laboratoryjne) do systemu Historian, nadzorowanie wyrobu niezgodnego, wskaźników ilościowych, jakościowych i środowiska. Być może jeszcze w tym roku za pomocą Wonderware Information Server (platforma wizualizująca technologię oraz wykresy pomiarów z użyciem przeglądarki internetowej) zostanie udostępniona informacja bieżąca i historyczna dla klientów przedsiębiorstwa.
W dalszych planach mamy integrację z systemem ERP (obecnie używany, przestarzały, wymaga zmiany), aby powiązać dane produkcyjne ze wskaźnikami ekonomicznymi. Jedną z ważnych inwestycji wstępnie zaplanowanych w 2008 r. jest zapewnienie zasilania gwarantowanego całego toru transmisji i przetwarzania danych produkcyjnych. Oczywiście, cały czas poszerzamy zakres stosowania systemów Wonderware w kolejnych obszarach technologicznych EC Gorzów SA.
Kto był dostawcą infrastruktury sieciowej? Jaki sprzęt IT jest wykorzystywany?
– Większość prac wdrożeniowych systemów IT wykonywana jest przez zespół dobrze wykwalifikowanych pracowników Wydziału Informatyki i Łączności. Pracownicy ci w ramach swoich obowiązków odpowiadają za przygotowanie punktów dystrybucyjnych, instalację okablowania strukturalnego, przygotowanie serwerów sieciowych z instalacją i konfi guracją oprogramowania oraz przygotowanie stacji roboczych. Wykorzystywany obecnie sprzęt to switche 1000/100 firmy D-Link, Longshine, routery Fortinet, SonicWall, Linksys, D-Link, serwery HP, stacje robocze Dell, urządzenia wielofunkcyjne Konica Minolta oraz Ricoh.
Z jakich systemów informatycznych (poza opisanymi) korzysta EC Gorzów SA?
– W 1994 r. rozpoczęto wdrożenie systemu ERP Koma-UX (moduł FK, GM, Kadry, Płace, Kontroling). Obecnie jest to system przestarzały, niepozwalający na integrację z innymi systemami. Wstępnie planowana jest jego wymiana. Poza tym jak prawie każda firma korzystamy z aplikacji biurowych (MS Offi- ce) oraz wielu aplikacji dodatkowych, także własnego autorstwa.
|
Okiem dostawcy systemu IT
Jakie cechy oferowanych przez firmę Astor rozwiązań okazały się w przypadku Elektrociepłowni „Gorzów” SA najbardziej przydatne?
– Platforma Systemowa Wonderware, zbudowana w architekturze ArchestrA, zapewnia rozwój aplikacji przemysłowych drogą ewolucji zamiast rewolucji. Dzięki temu Elektrociepłownia „Gorzów” SA jest w stanie budować rozległy, zaawansowany, spójny system krok po kroku, na miarę swoich możliwości i rozwijających się potrzeb.
Użytkownik wdrażał system siłami własnego działu automatyki we współpracy z firmą integratorską, a następnie przejął samodzielne utrzymywanie go w ruchu. Pomocne okazały się szkolenia w firmie Astor oraz wsparcie techniczne produktów w ramach bezpłatnego Systemu Wsparcia Technicznego Astor SWT. Dzięki dużemu zaangażowaniu użytkownika system jest lepiej dostosowany do potrzeb i tańszy w utrzymaniu.
Elektrociepłownia „Gorzów” SA już 4. rok korzysta z usługi „Kontrakt Serwisowy Astor w zakresie oprogramowania Wonderware”, co zapewnia jej m.in. priorytetowy dostęp do wsparcia technicznego oraz otrzymywanie najnowszych aktualizacji oprogramowania. Kontrakt zapewnia maksymalizowanie zysków z posiadanego oprogramowania przemysłowego dzięki nowo wprowadzanym możliwościom w kolejnych wersj
Jak przebiegało wdrożenie?
– Na etapie wdrożenia ścisły kontakt z użytkownikiem miał nasz partner, firma Abis, która jest Autoryzowanym Integratorem Systemów Astor. My udzielaliśmy wsparcia technicznego oraz na etapie opracowania koncepcji systemu konsultacji w doborze odpowiedniej konfiguracji.
System rozwijany był od 2000 r., wtedy jeszcze oparty był na tradycyjnej architekturze. Wybór konfiguracji systemu poprzedziły wielomiesięczne testy różnych ofert. Elektrociepłownia „Gorzów” SA zaczęła od jednej stacji wizualizacyjnej Wonderware InTouch, dodała serwer Wonderware Historian (wówczas noszący nazwę IndustrialSQL Server). Następnie system rósł głównie poprzez podłączanie kolejnych punktów pomiarowych i zakup kolejnych licencji narzędzi raportowo-analitycznych Wonderware ActiveFactory z licencjami Wonderware CAL dostępu do bazy danych.
Wcześniej EC Gorzów SA używała przez długi czas własnych aplikacji napisanych w Microsoft Access z uproszczoną wizualizacją, obecnie zastępuje je wizualizacją firmy Wonderware. O znaczeniu systemu i jego użyteczności może świadczyć fakt, że w znacznej mierze korzystają z niego pracownicy podłączeni do sieci biurowej.
Po zapoznaniu się z listą korzyści, które zapewnia nowoczesna technologia ArchestrA, użytkownik zdecydował się na migrację systemu do Platformy Systemowej Wonderware. Nowa architektura zapewni dalszy rozwój systemu nie tylko w zakresie wizualizacji i analiz parametrów procesów, lecz także funkcji zarządzania produkcją i jej wydajnością oraz w przyszłości integracji z systemem ERP.
Koncepcja wdrażania systemu wizualizacji, archiwizacji i sterowania technologią produkcji ciepła i energii elektrycznej narodziła się w 2000 r. Od tego czasu system jest modyfikowany, w jakim kierunku będzie rozwijany?
– W ramach systemu planowane jest dołączanie kolejnych fragmentów produkcji. W planach jest także wdrożenie (będącego elementem Platformy Systemowej Wonderware) serwera informacji produkcyjnych Wonderware Information Server. Dzięki temu możliwa będzie dystrybucja informacji przez przeglądarki internetowe. Elektrociepłownia posiada już odpowiednie licencje i uruchamia testową instalację. |
ach. Umożliwia także podążanie za zmianami wymuszanymi przez rozwój na rynku sprzętu komputerowego i systemów operacyjnych, co jest szczególnie ważne w razie awarii komputerów (najnowsze wersje oprogramowania Wonderware działają na komputerach dostarczanych z najnowszymi wersjami systemów operacyjnych).
Autor: Elżbieta Jaworska, MSI Polska