Do Projektu iAutomatyka dołączyli:

https://iautomatyka.pl/wp-content/uploads/2023/02/20220719_143204.jpg

Migracja systemu sterowania odpowiedzialnego za bezpieczeństwo z PSS3000 na PSS4000 na przykładzie linii pras


Dlaczego warto i powinno się ją rozważyć zanim dojdzie do awarii?

Od czasu rozwoju przemysłu i budowy coraz bardziej złożonych maszyn, linii technologicznych oraz procesowych linii technologicznych przed projektantami stawiane są większe wymagania dotyczące obsługi zautomatyzowanych procesów oraz zapewnienia bezpiecznego użytkowania maszyn/linii. To właśnie zjawisko powoduje, że do projektowania systemów odpowiedzialnych za sferę związaną z bezpieczeństwem nie wystarczy już pojedynczy przekaźnik bezpieczeństwa i projektanci sięgają po bardziej złożone systemy, dające więcej możliwości obsługi urządzeń związanych z bezpieczeństwem. Tak też na rynek automatyki w roku 1969 r. trafił pierwszy programowalny sterownik bezpieczeństwa firmy PILZ – SYSTEM EUROPILZ, a z czasem ta technologia została rozwinięta i w 1995 r. wprowadzono sterownik PSS3000. Przez lata ten system był instalowany w wielu maszynach oraz liniach technologicznych, dając możliwość budowania rozległych, skalowalnych oraz skomplikowanych układów sterowania łączących i obsługujących dużą ilość funkcji bezpieczeństwa oraz procesów. W 1999 r. firma Pilz wprowadziła pierwszy protokół bezpieczeństwa Fieldbus – SafetyBUS p, który to pozwolił budować bardziej rozległe i zdecentralizowany systemy sterowania. Był to podstawowy sterownik i często wykorzystywany w przemyśle, aż do roku 2009, kiedy to Pilz zaprezentował następcę tego sterownika jakim jest PSS4000. Dlatego też do dnia dzisiejszego możemy spotkać dużą ilość sterowników PSS3000 w wielu gałęziach przemysłu oraz przeróżnych maszynach. Jednak od 2020 roku sterowniki PSS3000 nie są już dłużej dostępne w sprzedaży, obecnie jeszcze istnieje możliwość naprawy komponentów tego systemu, lecz jest to możliwe w miarę dostępności części zamiennych, proces ten jest kosztowny oraz czasochłonny. A jak wiadomo przemysł rządzi się swoimi potrzebami i prawami, gdzie niejednokrotnie wymagane jest szybkie przywrócenie linii/maszyny do pełnej sprawności, dlatego długie oczekiwanie na naprawę nie jest akceptowalne.  Dobrym rozwiązaniem jest migrowanie do nowego, ciągle rozwijanego rozwiązania jakim jest sterownik PSS4000.

Migracja na przykładzie linii pras jednego z Klientów Pilz Polska

W roku 2022 do firmy Pilz Polska zgłosił się Klient z branży produkcyjnej sprzętu AGD, który posiadał w swoim zakładzie automatyczną linię pras firmy Schuler z roku 2005. Linia ta składała się z czterech pras automatycznych, zestawionych w ciąg technologiczny z systemem transferu pomiędzy prasami oraz rozwijakiem blachy. Każda z pras posiadała odrębny sterownik standardowy oraz sterownik bezpieczeństwa, które odpowiadały za każdą prasę z osobna oraz były połączone sieciowo ze sterownikiem centralnym procesowym i bezpieczeństwa. Sterowniki zarządzały transferem między prasami, podawaniem materiału z rozwijaka oraz tworzyły system bezpieczeństwa obwodowego. Sterowniki PLC procesowe komunikowały się poprzez system magistralny Profibus, natomiast sterownik bezpieczeństwa oparty był na sieci SafetyBUS p. Sterowniki procesowy i bezpieczeństwa wymieniał także sygnały między sobą z użyciem sieci Profibus. System bezpieczeństwa dla linii pras oparty był na sterowniku z rodziny PSS3000.

Klient podjął decyzję o konieczności przeprowadzenia migracji po informacji, że sterowniki PSS3000 zostały wycofane ze sprzedaży, a w swoim zakładzie posiadał dwie takie linie, które są kluczowe w jego procesie produkcyjnym. Brak możliwości uzupełnienia stanów magazynowych w części zamienne dla systemu PSS3000 i perspektywa zakupu części używanych na rynku wtórnym lub oczekiwania na naprawę przyspieszyła decyzję o migracji.

Architektura systemu bezpieczeństwa oparta na PSS3000

Linia pras ma złożona strukturę sterowania, każda z pras posiadała sterownik PSS SB 3006 DP-S, 8 lub 9 wysp rozproszonego systemu wejść/wyjść typu PSS SB DI8O8 oraz PSS SB DI16, a także moduł PSS SB Bridge (który pozwala na połączenie kilku sterowników typu master oraz sieci SafetyBUS w jedną sieć umożliwiającą wymianę danych pomiędzy tymi sterownikami). Tak więc każda z czterech pras posiadała podobną konfigurację jak opisano powyżej i do tego komunikacja odbywała się z centralnym sterownikiem linii opartym na PSS SB 3006 DP-S, który zawierał 8 wysp wejść/wyjść typu PSS SB DI8O8, PSS SB DI16 i  PSS SB DI8OZ4 oraz 4 moduły PSS SB Bridge (które pozwalały komunikować się z lokalnymi sterownikami każdej z pras). Jest to bardzo ciekawa konfiguracja i dająca duże możliwości połączenia wielu urządzeń bezpieczeństwa w jeden sprawny system, który pozwala zachować wysoki poziom Performance Level (do PL e) oraz sprawnie realizować nawet wyszukaną logikę systemu bezpieczeństwa.

Rys. 1 – Architektura systemu sterowania linii pras oparta na PSS3000

Przebieg procesu migracji PSS3000 do PSS4000

Pomimo, że system oparty na PSS3000 dla linii pras działał poprawnie i mimo upływu lat spełniał swoje zadanie, z uwagi na bezpieczeństwo zakładu podjęto decyzje o migracji systemu do nowego rozwiązania opartego na sterowniku PSS4000. Migracja taka wiąże się z całkowitą zmianą podejścia do systemu sterowania – wymaga zaprojektowania nowej topologii sieci, skonfigurowanie sprzętu, który zastąpi obecnie stosowany i wreszcie napisaniu programu dla nowego sterownika, opierając się na założeniach i zasadzie działania jaką przewidział producent maszyny.
Tak więc pierwszym krokiem był dobór sprzętu, który miał zastąpić obecnie stosowane sterowniki i wyspy I/O. Pilz posiada w swojej ofercie sterowniki PSS4000, które w pełni zastępują stosowane niegdyś sterowniki PSS3000, i które swoją sprawnością przewyższają technologicznie stosowane wcześniej oraz pozwalają budować wyspy rozproszonego systemu sterowania z elastyczną konfiguracją wejść i wyjść zarówno cyfrowych, jak i analogowych. Dla opisanej powyżej konfiguracji pozostała tak sama ilość sterowników PLC, natomiast udało się zmniejszyć liczbę wysp I/O z 8 lub 9 do 3 lub 4. Zmniejszenie ilości wysp związane jest z faktem, że pierwotnie producent linii stosował kompaktowe wyspy I/O, które miały sztywno określoną ilość wejść-wyjść i w niektórych miejscach musiał stosować w jednej szafie sterującej obok siebie dwie lub więcej wyspy kompaktowe. Natomiast konfigurując sprzęt na komponentach PSS4000 mamy większą swobodę stosowania dowolnej ilości kart wejść lub wyjść dla pojedynczej wyspy systemu, co można zobaczyć porównując architektury z rys. 1 i 2.

Rys. 2 – Architektura systemu sterowania linii pras oparta na PSS4000

Gdy sprzęt został dobrany, można było przystąpić do zaprojektowania nowej topologii sieciowej zastępującej sieć liniową SafetyBUS, nową technologią SafetyNet opartą na sieci Ethernet.

Ta pierwsza część prac wiąże się również z koniecznością wprowadzenia zamian w oryginalnych schematach elektrycznych, polegającą na narysowaniu systemu w oparciu o nowe sterowniki oraz karty. A kolejnym krokiem jest analiza programów układów sterowania i napisanie nowych programów dla sterowników PSS4000 w oparciu o oryginalna logikę. Jest to bardzo ważna część prac, ponieważ należy dobrze zrozumieć zapisaną logikę, którą trzeba ponownie odwzorować. Należy rozszyfrować wykorzystane certyfikowane bloki funkcyjne i dobrać odpowiadające im bloki dla systemu PSS4000 tak, aby zapewnić stosowny poziom nienaruszalności układu bezpieczeństwa. Pisząc nowy program dla sterownika PSS4000 mamy do dyspozycji dowolną kombinacje języków programowania: IL (lista instrukcji), ST (tekst strukturalny), LAD (język drabinkowy) czy FBD (graficzny język blokowy), wszystkie zgodne z normą PN-EN 61131-3. Na tym etapie kończą się prace koncepcyjne, projektowe, programistyczne i przechodzimy do wykonania prac na obiekcie, gdzie wykonujemy nowe okablowanie sieciowe, montaż wytypowanego sprzętu oraz demontaż już nie używanych sterowników i wysp. Dokonywane jest przepięcie systemu ze szczególną uwagą na wykorzystane wyjścia taktujące, które pełnią ważną rolę w systemach sterowania związanych z bezpieczeństwem.

Gdy nowy sprzęt jest już zainstalowany, można rozpocząć wgrywanie programów, konfigurowanie połączeń oraz integrację nowego sterownika PSS4000 z istniejącym sterowaniem standardowym, jeśli występują takie połączenia (np. poprzez sieć ProfiBUS). Ostatnim etapem migracji jest wykonanie testów funkcjonalnych potwierdzających odtworzenie wszystkich funkcji bezpieczeństwa.

Więcej o systemie PSS4000

Podsumowanie

Inżynierowie Pilz Polska wykonali migrację dla opisanego powyżej systemu zainstalowanego na linii pras w przeciągu 5 dni, poprzedzając te prace 1 miesięcznym przygotowaniem związanym z projektowaniem i pisaniem programów. Ważną rzeczą w procesie migracji jest znajomość zasad inżynierskich, zasad działania systemów sterowania związanych z bezpieczeństwem oraz dobre zrozumienie założeń producenta tak, aby w procesie migracji nie pogorszyć stanu systemu bezpieczeństwa założonego przez producenta. Na życzenie klienta istnieje również możliwość rozbudowy migrowanego systemu o dodatkowe funkcje lub rozszerzenia go o panel operatorski z wizualizacją oraz diagnostyką, co może w znaczny sposób poprawić komfort użytkowania systemu oraz skrócić czas usuwania awarii.

Warto zaznaczyć, że zastosowane w migracji oprogramowanie PAS4000 jest w pełni darmowe dla użytkownika końcowego, co umożliwia pełną diagnostykę systemu bez ponoszenia dodatkowych kosztów związanych z zakupem oprogramowania.

Po wykonaniu migracji klient zyskał możliwość dalszej stabilnej pracy na linii bez obaw o nieoczekiwane awarie, dostępność części zamiennych dla sterowników oraz otrzymał pewność i potwierdzenie, że nowy system sterowania związany z bezpieczeństwem jest wykonany zgodnie z zasadami dobrych praktyk inżynierskich oraz odwzorowuje w 100% założenia producenta maszyny/linii co do zastosowanych funkcji bezpiecznych. Użytkownik końcowy otrzymał także zaktualizowaną dokumentację maszyny, listę niezbędnych części zamiennych oraz kody źródłowe oprogramowania jak również wsparcie inżynierów Pilz Polska podczas gwarancyjnego i pogwarancyjnego użytkowania nowego systemu.

Marcin Różyc
Kierownik Działu Wdrożeń Pilz Polska
Certified Machinery Safety Expert (TUV Nord/Pilz)



Utworzono: / Kategoria:
  • Autor: Pilz Polska Sp. z o.o.
  • Pilz GmbH & Co. KG jest liderem w bezpiecznej technologii automatyzacji. Na tym polu Pilz nieustannie umacnia swoją pozycję wiodącego dostawcy kompletnych rozwiązań z zakresu technologii bezpieczeństwa i automatyzacji. Celem firmy Pilz jest automatyzacja maszyn i instalacji w sposób zapewniający bezpieczeństwo ludzi, maszyn i środowiska.
  • Profil Autora
  • https://www.pilz.com/pl-PL

Reklama

Newsletter

Zapisz się i jako pierwszy otrzymuj nowości!



PRZECZYTAJ RÓWNIEŻ



NAJNOWSZE PUBLIKACJE OD UŻYTKOWNIKÓW I FIRM

Reklama



POLECANE FIRMY I PRODUKTY
  • EPLAN Electric P8 oferuje nieograniczone możliwości planowania projektu, tworzenia dokumentacji oraz zarządzania projektami automatyki. Zautomatyzowane tworzenie szczegółowych raportów opartych na schematach okablowania jest integralnym ele...
  • ÖLFLEX® CLASSIC 110 – elastyczny przewód sterowniczy do różnych zastosowań, w płaszczu z PVC, aprobata VDE, odporność na oleje, 300/500 V, również do YSLY lub YY CPR: informacje pod adresem www.lapppolska.pl Certyfikat zgodności VDE z...
  • Zaprojektowane, aby zwiększyć wydajność Sterowniki FX5U/FX5UC zapewniają rodzinie FX wyższą wydajność oraz dodają nowe cechy, które wyznaczają standardy w klasie kompaktowych sterowników PLC. Pozwala to użytkownikom na tworzenie bardziej zł...
  • SIMATIC PN/MF Coupler zapewnia wymianę danych pomiędzy max. 1 sterownikiem PLC na stronę sieci posiada redundantne zasilanie oraz możliwość połączenie sieci Ethernet poprzez SIMATIC BusAdapter (BA). SIMATIC PN/MF Coupler (6ES7158-3MU10-0XA0...
  • Czym jest PRRT? PRRT oznacza Power Remote Reset Technology, opatentowaną funkcję, którą posiadają wybrane switche przemysłowe PoE i media konwertery firmy Antaira. Prezentowana funkcja umożliwia łatwe zresetowanie zasilanego urządzenia w zd...
  • Nowe modułowe sterowniki programowalne PLC firmy Eaton umożliwiają producentom maszyn i systemów opracowywanie nowoczesnych koncepcji automatyki, zwłaszcza w połączeniu z systemem XN300 I/O i panelem dotykowym XV300. Modułowy sterownik zape...