Система операторского управления — «капитанский мостик» для зерносушильного комплекса

28.04.2023
1143
vk.com-logo

«Капитанкапитан, улыбнитесь, ведь улыбка — это флаг корабля». Но если бы в реальности всё было так просто, как в словах этой известной песни. К сожалению, простая улыбка не поможет при  работе с современным зерносушильным комплексом, а вот что действительно будет крайне полезным, так это умная система операторского управления. Именно это решение может стать «капитанским мостиком» для агрария и помочь ему поднять эффективность своего производства на новый уровень.

Чтобы узнать, как этот процесс работает на практике, «ГлавПахарь» поговорил с Ильей Ермаковым техническим директором компании ЭРСИ Центр «Управляющие платформы». Об автоматизации ЗСК, шкафах управления и других полезных решениях, о человеко-машинном интерфейсе, софте, операторской системе и ее функциях, оптимальной системе управления для любого объекта и инвестициях в будущее в нашем новом материале.

Системы операторского управления для ЗСК
Фото: ЭРСИ Центр «Управляющие платформы»
Системы операторского управления для ЗСК

Автоматизация объекта: когда мелочи решают всё

Владельцы и управленцы из сферы агробизнеса, столкнувшиеся со строительством и запуском зерносушильных комплексов (ЗСК), знают, что это — непростые и ответственные проекты. Выбор удачного производителя зерносушилки, подбор остального необходимого оборудования, проектирование оптимального технологического процесса и маршрутов перемещения продукта, согласование и прохождение экспертизы проекта — всё это требует внимания собственников и руководства, ощутимых финансовых вложений. И сопровождается подводными камнями, рисками на каждом шаге.

«К сожалению, частая ловушка, в которую так или иначе попадают все владельцы строящихся ЗСК и подобных агрообъектов, — это уделить внимание самым затратным и видимым частям проекта, забыв о невидимых, но от этого не менее важных.

 

Простой пример: кто из руководителей будет вникать в тонкости выбора датчиков уровня зерна для ёмкостей хранения, способа их установки, предусмотренного проектом? Или в аналогичные тонкости, связанные со способом контроля подпора зерна на маршрутах конвейеров и норий. Обычно «мелочи» бывают выбраны и реализованы почти случайным образом, где-то на стыке ответственности разных сотрудников и подрядчиков, часто — в последний момент».

Илья Ермаков - технический директор компании ЭРСИ Центр «Управляющие платформы»

Илья Ермаков уверен, что с началом эксплуатации такого объекта каждая такая «мелочь» даст о себе знать. Иногда — в каждодневном режиме, приводя, например, к регулярным авариям на конвейерах, когда не сработала остановка по датчику подпора зерна. Каждая такая авария — это необходимость для персонала открывать короба транспортёра, вручную выгребать продукт, устранять повреждения ленты и других узлов… А для собственника объекта — это простои, потери рабочего времени и продукта, которых просто не было бы, если бы не допущенные ошибки в автоматизации объекта — в системе управления технологическим процессом.

Автоматизация зерносушильных комплексов: системы контроля, отслеживания, мониторинга и операторского управления для ЗСК
Фото: ЭРСИ Центр «Управляющие платформы»
Автоматизация зерносушильных комплексов: системы контроля, отслеживания, мониторинга и операторского управления для ЗСК

Шкафы управления: а над ними?

Материальная часть автоматизации объекта — километры кабеля, шкафы управления. Без неё не обойтись — и эти позиции сметы не сократить. Как заверяет Илья Ермаков, в практике компании были разные ситуации.

«Мы встречали шкафы, спроектированные неизвестными «шабашниками», честно собранные по схемам заводом — и просто не способные функционировать без переборки «в поле», которую приходилось выполнять нашим инженерам. Выполняли пусконаладку объектов, на которых концевые выключатели («концевики») на расстоянии более 500 м от шкафов были спроектированы на цепях 220В переменного тока… Кабель такой длины ведёт себя как обкладки конденсатора — и на реле присутствует потенциал в 130В даже при разомкнутом концевике. В итоге — переделка нашими силами «в поле» цепей управления на постоянный ток».

Неплохая практика от крупных поставщиков сушилок и конвейерного оборудования — поставка более-менее унифицированных шкафов управления, собранных для объекта. Это позволяет избежать проблем, подобных описанным выше.

Но шкафы управления — это не верхушка системы автоматизации. А только её основа. Что же находится на вершине? — логика управления техпроцессом и способ взаимодействия персонала с системой управления, так называемый ЧМИ — человеко-машинный интерфейс.

Илья Ермаков и шкафы управления для ЗСК разных типов (источник: ЭРСИ Центр «Управляющие платформы»)
Илья Ермаков и шкафы управления для ЗСК разных типов (источник: ЭРСИ Центр «Управляющие платформы»)

Человеко-машинный интерфейс, или карикатура на него?

«Можно считать, что команды по рации — и рабочий, бегущий к местному пульту управления, чтобы включить или выключить конкретный узел, — это тоже человеко-машинный интерфейс. Вернее сказать — его зачатки. Но знакомые нам главные инженеры таких комплексов скажут резче — это карикатура на ЧМИ. Тем не менее мы периодически встречаем такой подход даже на недавно введённых в строй ЗСК. Их владельцы назовут одно бесспорное преимущество — подход работает. На этом плюсы такой схемы заканчиваются, и начинается длинный ряд минусов».

Чуть более развитый подход: в шкафы управления встраиваются сенсорные панели, с графическими схемами (мнемосхемами) объектов. Обычно панелей несколько: у зерносушилки будет свой автономный шкаф, у других групп оборудования — свои. Зайдя в щитовую, рабочий снимает перчатку и целится пальцем в нужный пункт меню на панели. Поскольку про этот уровень автоматизации на этапе согласования проектов в аграрной сфере обычно не вспоминает никто, то она — в зоне экономии. А значит, диагональ панели выбрана минимально возможной.

«Логика интерфейса — самая примитивная, собранная конфигуратором панели «на скорую руку». «Шерифа» (владельца) проблемы «индейцев» (персонала) не волнуют. А персонал порой думает, что иногда лучше иметь физические кнопки и переключатели, чем попадать кончиком пальца на морозе в сенсорную панель последней модели…».

Илья Ермаков считает, что вредное заблуждение считать, что, видимо, — это проблемы персонала… Проблемы персонала в технологических процессах всегда так или иначе проявляются в экономических результатах предприятия.

«Сенсорные панели управления, встроенные в шкафы, — это комфортное решение для поставщика шкафов. Оно позволяет ему не держать в штате квалифицированных разработчиков, не разрабатывать и не заказывать на стороне систему операторского управления, не приобретать лицензии на SCADA-платформу — в общем, завершить автоматизацию объекта, что называется, «малой кровью». Только эксплуатировать объект — и нести все издержки от неоптимального управления техпроцессом — придётся его собственнику и персоналу».
Человеко-машинный интерфейс на практике и управление рабочим процессом ЗСК
Фото: ЭРСИ Центр «Управляющие платформы»
Человеко-машинный интерфейс на практике и управление рабочим процессом ЗСК

Какой софт, такое и управление. Какое управление, такая и экономика

Сегодня, кажется, никого не нужно убеждать, что в бытовой технике, автомобиле, комбайне или станке львиную долю ценности обеспечивают «умные» системы управления, реализованные в программном обеспечении. В софте.

Тем удивительнее, что в автоматизации аграрных объектов верхний, программный уровень системы управления становится предметом экономии. И хорошо бы — «экономии на спичках». Но на самом деле — экономии на надёжности, экономии в моменте — ценой постоянных экономических потерь на всём периоде эксплуатации объекта.

«Проиллюстрируем это примером. Один из ключевых режимов эксплуатации ЗСК — потоковая сушка. Чем крупнее объект, чем больше ёмкостей хранения, тем больше путей подачи продукта в сушилку и путей транспортировки из-под сушилки на дальнейшее хранение (либо прямую отгрузку). Здесь и появляются обычно разнообразные режимы в правильно сделанной системе управления: по сигналу верхнего уровня сушилки автоматически закрыть клапан бункера, по очереди с нужными задержками приостановить транспортёры подачи, позволяя им опустошиться (в сушилке обычно ещё есть место). При понижении уровня в сушилке будет своя последовательность запуска подачи продукта. И так — для всех вариантов источника и приёмника продукта.

 

А как это иногда происходит в тех самых карикатурных случаях, про которые мы говорили выше? Находящийся у местного шкафа управления сушилки рабочий кричит товарищам (по рации или без неё), что пора перекрыть клапан на бункере-источнике. Будут ли аккуратно, вручную остановлены транспортёры или продолжат грохотать «на сухую», пока не понадобится снова запустить продукт? Будут ли работники аккуратно повторять эти монотонные действия каждые 20 минут? Много ли способов контроля у владельца, что происходит на объекте, работающем без остановки в три смены?»

- отмечает эксперт

Часы пробега пустых транспортёров складываются в киловатт-часы потреблённой впустую электроэнергии. Вот пример реального отчёта главного инженера ЗСК об экономическом эффекте после внедрения нового программного обеспечения АСУТП на одном из зерносушильных комплексов:

«... В настоящее время на ЗСК …. всеми операторами используется новая программа на платформе ЭРСИ Контрол, с возможностью экономии электроэнергии. При действующем режиме сушки кукурузы (две сушилки в сутки с совмещением загрузка-выгрузка) разработана возможность адаптивного отключения транспортеров со следующей номинальной мощностью:

  • ТКФ32200 9,2 кВт;
  • ТКФ28500 7,5 кВт;
  • ТКФ26000 5,5 кВт;
  • Нория 29000 22 кВт

Итого: экономия 44,2 кВт-ч за час. При стоимости единицы электроэнергии 4,73 руб./кВт-ч, экономический эффект от внедрения новой программы – 137983,56 рублей за месяц».

Удивляться здесь нечему. Общеизвестно, что внедрение или модернизация АСУТП часто становится ключевым энергосеберегающим решением.

«Важно понимать, что значительная часть таких решений, режимов управления может быть неочевидна при проектировании объекта. Персоналу нужно «пожить» с конкретным объектом, почувствовать узкие места, возможные способы оптимизации управления техпроцессом. Например, зимняя эксплуатация — «своя песня». То, что может быть приемлемо летом (например, остановка нории с продуктом внутри), на морозе часто неприемлемо. Меняются какие-то времена задержки, появляются другие алгоритмы пуска маршрутов...

 

Когда люди понимают, что система управления позволяет изменения, а подрядчик быстро и за разумную цену готов их вносить, то рацпредложения начинают сыпаться как из рога изоблия: и от главных инженеров, и от операторов, и от рабочих. Включается и начинает работать на пользу дела народная смекалка. Одни из приятных воспоминаний для автора статьи – зимние поездки на объекты и обсуждения за чаем с сотрудниками улучшений, которые хотелось бы внести в систему управления к очередному сезону.

 

Наш опыт убеждает, что система управления должна жить и развиваться вместе с объектом, следовать за опытом эксплуатации и идеями сотрудников».

- заверяет специалист Илья Ермаков

Хорошая операторская система для ЗСК и её функции

В сфере операторских интерфейсов в бюджетных системах всегда стоит выбор между встроенными сенсорными панелями и отдельными промышленными компьютерами, установленными на выделенном рабочем месте оператора.

«Наше мнение однозначно: для таких объектов, как ЗСК, необходим второй вариант. Забудьте про встроенные панели — они подходят для наблюдения за протеканием стабильных процессов, с редким вмешательством в процесс, например, изменением уставок. Системы вентиляции, системы водоподготовки, компрессорные узлы — они часами или днями работают без вмешательства человека. И панель, встроенная в шкаф управления, здесь лучшее решение».

Такой объект, как ЗСК, фактически находится под непосредственным управлением оператора, который постоянно принимает решения: по каким маршрутам и какие продукты перемещать. Даже на довольно небольших объектах возможно много комбинаций режимов и протекания сразу нескольких технологических процессов. Оператор такого объекта — не пассивный наблюдатель (как, например, на котельной или водозаборе).

Оператор ЗСК активный участник технологического процесса, его «дирижёр». Поэтому обязательно — центральный операторский пункт управления из ПК оператора (учитывая запылённость объектов — лучше промышленного исполнения, безвентиляторный), монитор с большой диагональю.

«Нам знакомо одно из распространённых возражений владельцев небольших объектов: «Где я найду грамотного человека для такой системы...» Во-первых, я ещё ни разу не видел на ЗСК, на которых есть операторская система, — «неграмотных» операторов. В «глубинке» всегда находятся талантливые, неглупые люди, для которых такая вакансия как раз привлекательна. Во-вторых, пока вы сомневаетесь, ставить ли объект под центральное операторское управление, он эксплуатируется как придётся: с нарушениями режимов, поломками оборудования, простоями, с перерасходом электроэнергии, о чём владелец обычно даже не знает (или давно махнул рукой).

 

Ну и главное — научиться управлять ЗСК с операторской системой — действительно несложно. Особенно, когда разработчик — как это делаем мы — предоставляет вариант операторской программы в режиме симуляции. Это, по сути, тренажёр, на котором можно потренироваться и научить новичков, без запуска реального оборудования».

Илья Ермаков - технический директор компании ЭРСИ Центр «Управляющие платформы»

Итак, правильно сделанная система автоматизации для ЗСК позволяет:

  • обеспечить централизованное управление и контроль за процессом с рабочего места оператора, без необходимости задействовать местные пульты управления конкретным оборудованием.
  • уменьшить количество персонала, вовлечённого в управление процессом, сосредоточить ответственность на единственном дежурном сотруднике (операторе технологического процесса), квалификацию, подготовку и обязанности которого легче обеспечить и контролировать.
  • обеспечить автоматическую защиту от ошибочных режимов эксплуатации оборудования, исключить человеческий фактор.
  • обеспечить наиболее оптимальные режимы эксплуатации оборудования (например, исключить прогон незадействованного в текущем маршруте конвейеров и норий и др., оптимальные режимы циркуляции продукта при циклической сушке и др.).
  • обеспечить быстрый автоматизированный выход на нужные режимы эксплуатации (например, автоматическая сборка и последовательный безопасный запуск необходимого маршрута для продукта, выбранного оператором – по принципу «выбрать начальную точку, выбрать конечную, пуск»).

Как следствие, такая система АСУТП позволяет:

  • повысить безопасность и бесперебойность эксплуатации объекта – по-максимуму исключая ошибки и человеческий фактор.
  • повысить производительность технологического объекта и экономичность его эксплуатации, обеспечивая оптимальные режимы процесса и быстрое автоматизированное переключение между ними.
  • понизить требования к основной части персонала объекта, сконцентрировав ответственность за управление оборудованием на операторе технологического процесса.

Особенно важно, что АСУТП с операторской системой включает в себя регистрацию истории технологического процесса (журнал и архив), что позволяет:

  • провести анализ оптимальности эксплуатации объекта, статистики использования режимов и отдельных узлов.
  • восстановить последовательность событий при нештатных и аварийных ситуациях, установить ответственных в случае ошибки персонала.

Как следствие, наличие журнала и архива истории технологического процесса позволяет:

  • уменьшить вероятность повторения нештатных ситуаций, исключить возможность недобросовестных и вредительских действий персонала объекта.
  • с помощью анализа истории изыскать более оптимальные экономические режимы эксплуатации объекта.
  • оптимизировать планирование регламентного обслуживания оборудования.
«Удалённое подключение к системе управления объектом — «вишенка на торте»: при желании заказчика, можно задействовать все перечисленные выше возможности из центрального офиса компании, повышая качество и экономические показатели эксплуатации ряда объектов».

Если у автоматизации, имеющей отдельную операторскую систему (SCADA), столько преимуществ, то почему она до сих пор недостаточно распространена в аграрной сфере?

«Нам представляется, что причина тому — в двух факторах. Во-первых, поставщики основного оборудования (сушилки и конвейеры) и подрядчики, собирающие такие объекты «под ключ», предпочитают ограничиться поставкой шкафов управления с простейшими панелями, не имея у себя достаточно развитых отделов разработки SCADA-систем. Во-вторых, если собственник ЗСК попробует обратиться в компании промышленной автоматизации общего профиля, он, как правило, столкнётся с высокой стоимостью проекта».

Илья Ермаков уверен, что оптимальное решение есть — «выбрать подрядчиком, отвечающим за автоматизацию вашего объекта в целом, компанию, специализирующуюся на системах управления таких объектов, как ЗСК, элеваторы, комбикормовые заводы и подобные комплексы. Например, такой компанией является наш ЭРСИ Центр «Управляющие платформы».

Что позволяет такому подрядчику дать лучшее решение с разумным бюджетом? В первую очередь, «наличие своего серийного программного решения в нашем случае платформы ЭРСИ КОНТРОЛ в конфигурации ЭРСИ ЗСК, которое можно быстро настроить и адаптировать к конкретному объекту. А имея соответствующую экспертизу, это удаётся делать быстро, качественно, гибко, обходя все давно известные подводные камни и учитывая конкретные потребности конкретного заказчика».

«При этом такой главный подрядчик по автоматизации умеет взаимодействовать с любым поставщиком оборудования, использовать либо уже предусмотренные шкафы управления, либо спроектировать и изготовить их, при этом выполнить интеграцию системы управления комплексом, собрав всё под управление своей операторской системы».

В какой момент обращаться к подрядчику промышленной автоматизации?

«Чем раньше, тем лучше. Оптимально начать обсуждать и согласовывать решения ещё на этапе общего проектирования объектом. Опытный подрядчик-автоматизатор поможет избежать многих ошибок, которые легко устранить в проекте, но очень сложно — на этапе монтажа и пусконаладки.

 

Фактически, чем раньше вы обратитесь к нему и начнёте предпроектное согласование, тем больше дополнительной экспертизы по объекту и техпроцессу в целом вы получите (в некоторых моментах — совершенно бесплатно, просто в процессе обсуждения будущего проекта). Если же шкафы управления для оборудования изготавливает его поставщик, то согласование и контроль этого этапа главным подрядчиком автоматизации совершенно необходим».

Илья Ермаков - эксперт рынка систем операторского управления ЗСК

По нашему опыту, заказчики обычно вспоминают, что им нужна или «неплоха была бы» операторская система SCADA, на последнем этапе проекта, перед пусконаладкой, когда все мыслимые и немыслимые ошибки в проекте уже совершены и устранять их приходится уже не «на бумаге», а «в поле», прокладывая дополнительные забытые кабельные линии или перебирая шкафы управления. Автор верит, что эта статья предохранит читателя от подобных ошибок.

Другой случай внедрения операторской системы — модернизация существующего объекта. Опытный подрядчик может интегрироваться с разными уже существующими шкафами управления, уже имеющимися промышленными контроллерами (ПЛК) в них.

Илья Ермаков отмечает, что хотя часто для полноценной автоматизации требуются и изменения в аппаратуре, например, досбор дополнительных сигналов (как пример — внедрение токомеров на нориях, позволяющее лучше контролировать ситуации перегрузки и близкие к перегрузке). Остро стоящая последние годы проблема — замена импортных ПЛК (таких как Siemens) на отечественные или азиатские линейки в силу того, что запасные компоненты для западных линеек становятся труднодоступны на рынке или слишком дороги. Опытный подрядчик, например, ЭРСИ ЦУП, умеет работать с любыми линейками контроллеров, действуя, в первую очередь, в долгосрочных интересах своего заказчика.

«Если вы эксплуатируете объект, не имеющий интегрированной операторской системы управления, то мы уверены, что пора перестать накапливать скрытые потери: перерасход электроэнергии, простои и неконтролируемый износ оборудования, критические ошибки персонала в самые горячие периоды, а пойти на модернизацию объекта – и получить новое качество эксплуатации, с высоким уровнем надёжности, прозрачности, экономии.

 

Инвестиции в «капитанский мостик» вашего объекта — в современную систему управления технологическим процессом — позволят исключить большое количество повседневных проблем и потерь при эксплуатации объекта, дадут быструю окупаемость, а также обеспечат новое качество вашего управленческого контроля».

Илья Ермаков - технический директор компании ЭРСИ Центр «Управляющие платформы»

(Подготовлено по материалам platformy.su).

Пожары на зерносушилках: о причинах и профилактике возгораний

В РФ создаются мощности для хранения зерна с использованием отечественного оборудования

Узнавайте первыми актуальные новости России и мира о сельхозтехнике на наших страницах

© 2019 - 2024, ООО «ГлавАграрРус»

Контакты отдела рекламы:

reklama@glavagrar.ru

Контакты редакции:

redakcyja@glavagrar.ru
Разработка сайтаFast&Curious
VK_DMCA