Rotork plc je kótovaná spoločnosť so sídlom v Bathe v západnom Anglicku. V 40. rokoch minulého storočia začínala ako malá technická dielňa. V súčasnosti patrí v celosvetovom meradle medzi vedúcich vývojárov a výrobcov akčných členov, riadiacich systémov a príslušenstva. Zariadenia a riešenia tejto spoločnosti sa používajú okrem iného v oblasti ropného, plynárenského a vodárenského priemyslu, čističiek odpadových vôd, námorníctva, ťažby, ako aj výroby elektrickej energie.
V súčasnosti spoločnosť zamestnáva približne 3 700 zamestnancov na celom svete a jej tržby dosahujú približne 590 miliónov britských libier.
Rotork Fluid Systems, jedna z piatich obchodných oblastí spoločnosti Rotork plc, sa špecializuje na výrobu a podporu riadiacich systémov pre hydrauliku. Okrem výrobných závodov na sériovú výrobu vo Švédsku, v Taliansku a USA je závod Melle v regióne Dolného Saska v blízkosti nemeckého mesta Osnabrück dôležitým miestom na výrobu nesériových vzájomne prepojených akčných členov ventilov. Približne 60 zamestnancov nielen vyrába a predáva regulačné ventily pre ropovody a plynovody, ale aj pre čistiarne vôd a odpadových vôd či lode a tankery (obr. 1).
Realizácia vysokých požiadaviek
Akčné členy pomáhajú riadiť všetky procesy, ktoré prebiehajú v petrochemickej spoločnosti. Preto sú z hľadiska bezproblémovej a bezpečnej prevádzky nenahraditeľné. To je aj dôvod, prečo sú akčné členy z Rotorku inštalované v mnohých skladovacích a prepravných systémoch po celom svete, ktoré prenášajú, uskladňujú a tankujú ropné a kvapalné plyny. Príslušné procesy majú na akčné členy veľké nároky. Treba koordinovať komplexné presuny viaczložkových výrobkov medzi cisternami a nákladnými zariadeniami. V týchto sektoroch sa akčné členy používajú napríklad na presné riadenie a monitorovanie, ako aj na zabezpečenie nepretržitého prehľadu o všetkých operáciách. Okrem toho zaisťujú vysokú bezpečnosť a poskytujú pomoc pri núdzovej odstávke (obr. 2).
Spoločnosť Rotork Fluid Systems nedávno vytvorila šesť akčných členov pre ropovod v arabskom regióne. Prvýkrát sú akčné členy vybavené PLC Logic od spoločnosti Phoenix Contact. Hydraulický pohon v rámci tohto riešenia otvára a zatvára ventil so štvrtinovým otáčaním klapky. Ventil prijíma takýto príkaz buď pomocou tlačidiel na miestne ovládanie, alebo centrálne z riadiacej miestnosti prostredníctvom bezpotenciálových kontaktov. PLC Logic vykoná príkaz na otváranie a zatváranie, kontroluje tlak aj čas chodu čerpadla a ovládanie koncovej polohy. „V podstate celý systém je založený na riadení pomocou PLC Logic,“ konštatuje Friedrich Wöstehoff, ktorý pracuje ako aplikačný inžinier v spoločnosti Rotork Fluid Systems v Melle v Nemecku (obr. 3).
Zníženie priestorových požiadaviek
Akčné členy od firmy Rotork sa vyznačujú vysokou bezpečnosťou a spoľahlivosťou. To sa dosiahne napríklad zásobníkom tlaku, ktorý v prípade výpadku elektrickej energie stále poskytuje dostatočný výkon vo forme tlaku oleja, aby mohol spoľahlivo zatvoriť ventil. Okrem toho sú pohonné jednotky Rotork určené pre špeciálne klimatické podmienky, ako je nízka teplota do –60 °C. Množstvo komponentov spoločnosti Phoenix Contact, ako je hybridný spúšťač motorov Contactron, bezpečnostné relé PSR alebo systém na sledovanie kvality a stavu signálu MACX Analog Ex-Namur, zabezpečuje spoľahlivú prevádzku.
F. Wöstehoff vysvetľuje: „V súčasnosti používame širokú škálu spínacích zariadení od firmy Phoenix Contact, a preto sme požiadali obchodných zástupcov spoločnosti, aby nám poskytli nejaké rady pri výbere kompaktného a rozšíriteľného riešenia na ovládanie ventilov. Okrem malých priestorových nárokov bol pre nás dôležitý aj pomer ceny a výkonu.“ Celé elektrické zariadenie akčných členov pre ropovody je uložené v kompaktnom plynotesnom oceľovom rozvádzači odolnom proti ohňu s ochranou Ex d, ktorý je upevnený masívnymi skrutkami.
Prepojenie maximálne 48 V/V signálov
Použitie logických modulov v aplikácii zvyčajne vyžaduje oddelené bloky rozhrania, ako napríklad relé alebo optočleny, ktoré sú inštalované pred vstupmi/výstupmi alebo za nimi. PLC Logic teraz kombinuje úroveň logiky a rozhrania so zásuvnými relé do jedného zariadenia. Tým sa eliminuje potreba káblového prepájania a ďalšie relé. Okrem logického modulu PLC sa riešenie skladá z rozhrania reléového systému PLC a intuitívne ovládateľného programovacieho softvéru Logic+. Jednotky, ktoré boli vytvorené pripojením do logických modulov na relé bez akýchkoľvek nástrojov, naďalej ponúkajú všetky výhody malého spojovacieho relé. Riešenie zahŕňa jednoduché premostenie cievky a kontaktnej strany, pohodlné pripojenie skrutkou alebo zasunutím, ako aj rýchlu výmenu opotrebovaných relé. Vďaka integrovanej logike riadenia možno všetky kontaktné relé voľne naprogramovať (obr. 4).
V závislosti od použitého reléového modulu môže byť každé pripojené relé konfigurované ako vstup alebo výstup. Vďaka tomu je logická jednotka z hľadiska počtu použitých V/V signálov flexibilne prispôsobiteľná konkrétnej aplikácii. Samostatný logický modul s celkovou šírkou len 50 milimetrov je zariadenie, ktoré spracúva 16 V/V signálov. Na tento účel sa musí logický modul jednoducho zapojiť do ôsmich vedľa seba zaradených reléových modulov. Okrem toho je na každom logickom module ďalších osem digitálnych vstupov. Dva z týchto vstupov môžu byť konfigurované tak, aby sa mohli spracúvať aj analógové napäťové signály (0 – 10 V). Ak používateľ potrebuje viac V/V signálov, umožňuje kombinácia základného a dvoch rozširujúcich modulov pripojiť maximálne 48 V/V signálov.
Programovanie bez predchádzajúceho školenia
Používateľsky príjemný a jednoducho ovládateľný softvér Logic+ umožňuje rýchle naprogramovanie systému logických relé, ktoré môže každý elektrikár vykonávať bez špeciálneho školenia. Musí mať len všeobecné znalosti z oblasti elektrických obvodov a digitálnej technológie. Rebríkové schémy (LD) a schémy funkčných blokov (FBD) sa napr. vytvárajú výberom príslušných funkcií a ich prepojením formou zober a polož. „Každý zamestnanec, ktorý kedy pracoval s tradičnými reléovými spínačmi a pozná schému zapojenia, sa dokáže tento systém a prácu s ním ľahko naučiť,“ hovorí aplikačný inžinier F. Wöstehoff (obr. 5).
Zobrazenie PLC logiky v editore hardvéru podporuje intuitívnu prevádzku. Okrem toho môže používateľ simulovať a otestovať celý program offline na svojom počítači. Následne ho možno exportovať do logického modulu a otestovať online v prevádzke. Používateľ musí iba prepísať jednotlivé V/V signály v Logic+ v časti zobrazenia hardvéru. Základné funkcie, ako napríklad AND, OR a NOT, sú doplnené špeciálnymi funkciami, ako sú počítadlá, sedemdňové časovače alebo matematické funkcie. Okrem toho rozsah funkcií zahŕňa aj bitové pamäte pre digitálne a numerické výsledky a časové premenné. Tie možno konfigurovať v softvéri tak, aby v prípade poklesu napätia zostali všetky výsledky nezmenené. Program možno tiež spätne načítať z PLC. Informácie, ako napr. jednotlivé označenia a pripomienky dátových prvkov, sa nemenia. Ak sa zdrojové programy nebudú exportovať, možno vo všeobecnosti zabrániť ich čítaniu.
Prenos cez konfiguračný kľúč
Kompaktné vyhotovenie PLC Logic bolo pre F. Wöstehoffa prínosom. „Zvyčajne sme mapovali funkcie pomocou bežnej reléovej technológie, ktorá využívala viac priestoru na konektory. Neboli sme ani tak flexibilní, ako sme teraz,“ vysvetľuje aplikačný inžinier. Vďaka PLC Logic možno teraz presne priradiť požadovaný počet vstupov a výstupov jednotlivým modulom rozhrania PLC. V prípade potreby možno systém rozšíriť o dodatočné moduly. „Možnosti PLC Logic ponúkajú oveľa viac ako len funkcie mapovania relé. S logickým reléovým systémom môžeme realizovať monitorovanie počas celého životného cyklu aj časové prepojenia – tradičný regulátor využíva oveľa viac priestoru a je zložitejší aj z hľadiska inžinieringu,“ hovorí F. Wöstehoff.
Prenos logiky do formy digitálnych údajov tiež zrýchľuje implementáciu. V prvom systéme bol program pre regulátor ventilov po úspešnej skúške jednoducho skopírovaný na konfiguračný kľúč a potom prevedený do piatich zostávajúcich ventilov s rovnakou výbavou. „S konvenčnou technológiou relé sme museli päťkrát prepojiť logiku na hardvérovej úrovni,“ hovorí aplikačný inžinier. Následné úpravy konštrukcie – zvyčajne na poslednú chvíľu – možno zrealizovať veľmi ľahko. Umožňuje to zmena a pridanie vstupov a výstupov, ako aj rýchla úprava projektu v softvéri. „Hľadanie chýb je teraz štruktúrovanejšie, pričom zákazníkovi môžeme poskytnúť viac informácií a možno splniť dokonca aj špeciálne požiadavky. Okrem toho je to všetko pohodlné a ľahko ovládateľné,“ uzatvára F. Wöstehoff.
Komunikácia s riadiacimi jednotkami vyššej úrovne
PLC Logic možno pripojiť do rôznych sietí prostredníctvom voliteľných adaptovateľných ethernetových brán. Používateľ tak môže nastaviť obojsmernú komunikáciu s riadiacou jednotkou vyššej úrovne, čo umožní realizovať úlohy diaľkového ovládania a vizualizovať a diagnostikovať aplikáciu. V tomto prípade treba prepojiť logické moduly cez pripojovací kábel k bráne tak, aby si mohli vymieňať údaje cez zbernice Modbus/TCP, Profinet alebo Ethernet/IP. Na pripojenie rôznych brán do programovacích nástrojov superponovaných riadiacich jednotiek sú k dispozícii konfiguračné súbory vo formáte ESD alebo GSDML. Prenositeľné prevádzkové údaje tak možno bez problémov začleniť a preniesť z PLC Logic do príslušného programovacieho prostredia.
