PROFIBUS hệ thống cảnh báo sớm 

Ngay cả cổng bus hiện đại như PROFIBUS vẫn không thể duy trì tình trạng hoàn hảo sau khi cài đặt chúng vô thời hạn. Một số “lão hóa” là không thể tránh khỏi và điều này có thể dẫn đến lỗi bus và thiệt hại sản xuất tốn kém. Những vấn đề này có thể tránh được bằng cách liên tục giám sát các mạng PROFIBUS. Những giải pháp Softing triển khai tại nhà máy giấy Aschaffenburg mang lại những lợi ích mà nhận được “đồng tình” từ nhân viên của mình.

Được thành lập gần 150 năm trước đây, các nhà máy giấy DS Smith tại Aschaffenburg là một trong những nhà máy lâu đời nhất ở châu Âu, nhưng bởi vì nó đã được thường xuyên hiện đại hóa và được trang bị các công nghệ mới nhất, nó vẫn có thể đáp ứng sự mong đợi của khách hàng cao nhất và đáp ứng nhiều thông số kỹ thuật. Sản phẩm phổ biến nhất của nhà máy giấy là cơ sở trọng lượng mức thấp giấy sóng, mà công ty đã được sản xuất từ giấy phế liệu 100% kể từ năm 1990. Công nghệ cho sản xuất ở nhà máy giấy có thể lên đến 1.400 mét giấy, rộng 7,53 mét, mỗi phút, nhà máy tại Aschaffenburg là một nơi có năng lực sản xuất hàng năm là 400.000 tấn giấy chất lượng cao.

Khả năng đầu ra này là có thể nhờ đến một mức độ tự động hóa toàn nhà máy giấy trong đó, ngoài các máy giấy, bao gồm một khu vực cho xử lý chất thải, nhà máy lọc nước thải sinh học, một nhà máy xử lý nước, một lò đốt rác thải, và một máy khí và nhà máy điện tuabin hơi nước. Tất cả các khu vực này được liên kết bởi một hệ thống điều khiển quá trình trung tâm. Một trong những chìa khóa để hệ thống này là việc trao đổi dữ liệu liền mạch xử lý thông qua PROFIBUS. Fieldbus này cũng cung cấp những lợi ích của việc mạnh mẽ truyền dữ liệu kỹ thuật số. Điều đáng ghi nhớ, tuy nhiên, ngay cả khi cài đặt đã được thực hiện đúng cách, trữ lượng hoạt động cho truyền thông fieldbus sẽ giảm dần hoạt động bình thường, mà cuối cùng có thể dẫn đến các vấn đề truyền thông nghiêm trọng. Đây có thể là do ảnh hưởng của EMC, hoặc một kết nối bị hỏng hoặc một terminator bus bị lỗi, mà thường được gây ra bởi quá trình oxy hóa. Không có vấn đề gì là nguyên nhân, hậu quả sẽ ngưng hoạt động sản xuất bất ngờ dẫn đến tổn thất tài chính cao.

Nhà máy giấy Aschaffenburg đã chia sẻ về những vấn đề này. Nhưng DS Smith từ chối chấp nhận hiện trạng và trong năm 2009 đã quyết định phải sửa chữa nó một lần và cho tất cả bằng cách liên tục theo dõi tình trạng của các mạng PROFIBUS. Bước đầu tiên là xác định các yêu cầu hiện tại của họ: các giải pháp áp dụng không nên can thiệp vào hệ thống đã được cài đặt trong các nhà máy giấy và không nên thêm vào khối lượng công việc của nhân viên.

Sau khi quyết định yêu cầu của họ, DS Smith hỏi một số nhà cung cấp để chứng minh thiết bị này sẽ được thiết kế dành cho giám sát liên tục các mạng PROFIBUS. Sau đó, họ tiến hành thử nghiệm thiết bị này chuyên sâu trong khoảng thời gian vài tuần. Như một kết quả của các xét nghiệm, các giải pháp TH LINK PROFIBUS từ Softing Industrial Automation được chọn để sử dụng trong nhà máy.

TH LINK PROFIBUS được cài đặt trong một tủ điều khiển (xem Hình 2). Nó cung cấp bộ điều khiển độc lập quyền truy cập vào các mạng PROFIBUS, như thể hiện trong hình 3. TH LINK PROFIBUS đòi hỏi phải có các công cụ cấu hình đặc biệt và có thể được tích hợp vào một hệ thống mà không can thiệp với các cài đặt hiện có, và không phải nguồn cho hệ thống xuống. Hơn thế nữa, không cần phải thay đổi địa chỉ bus và không cần phải thích ứng với các chương trình kiểm soát.

Một trong những lợi ích quan trọng là chẩn đoán mạng liên tục qua lắng nghe thụ động vào frame PROFIBUS. Các đo lường về thời gian chu kỳ và có thể phát hiện các sự kiện quan trọng trong đó có số lần thử lại khung hoặc truyền lại tin nhắn, khởi động lại các trạm PROFIBUS, lỗi thiết bị và thông điệp chẩn đoán. Dữ liệu này cho phép kết luận kịp thời để được rút ra về tình trạng của giao tiếp bus và lỗi sắp xảy ra – trong khi các mạng PROFIBUS bản thân vẫn còn làm việc đúng cách. Những thông tin này cũng có thể được sử dụng để nhanh chóng tạo ra một tuyên bố “tốt / xấu” về tình trạng hoạt động của thiết bị bằng cách so sánh nó với những giới hạn cá nhân xác định được, chẳng hạn như số lượng tối đa của lần lặp lại khung. Mọi dữ liệu cụ thể có thể được truy cập thông qua một máy chủ web tích hợp kết nối với một hệ thống điều khiển quá trình trung ương, do đó loại bỏ sự cần thiết phải kiểm tra trên trang web. TH LINK PROFIBUS cũng có thể cung cấp hỗ trợ xử lý sự cố thông minh dựa trên dữ liệu này cũng như thống kê để giúp tối ưu hóa cấu hình mạng. Một tính năng hữu ích của TH LINK PROFIBUS là khả năng tự động gửi một email ngay sau khi truyền thông PROFIBUS thay đổi chất lượng từ “tốt” đến “xấu”.

Một yếu tố quan trọng trong quyết định DS Smith để lựa chọn TH LINK PROFIBUS dành cho nhà máy giấy tại Aschaffenburg là công cụ không phải là một trạm hoạt động trong mạng PROFIBUS và do đó không làm thay đổi hành vi giao tiếp, nhưng chỉ đơn giản là giám sát giao thông điện tín một cách thụ động. Cân nhắc quan trọng khác dành cho DS Smith là dễ dàng cài đặt và giải pháp Softing đã không yêu cầu cài đặt thêm các phần mềm khác.

Ngay sau khi kiểm tra đã được kết luận vào tháng năm 2009, hai thiết bị PROFIBUS TH LINK đầu tiên được lắp đặt tại các nhà máy giấy Aschaffenburg. Ngay sau đó, vào tháng 10, DS Smith đặt hàng dành cho 15 đơn vị bổ sung để có thể giám sát liên tục của tất cả các mạng PROFIBUS máy giấy cũng như các nhà máy xử lý chất thải giấy và các nhà máy lọc nước sinh học. Kết quả là có sức thuyết phục: “Bởi vì TH LINK PROFIBUS hiện cảnh báo trước cho chúng tôi đến các vấn đề tiềm năng mà chúng tôi có thể sửa chữa trong khi nhà máy vẫn còn hoạt động, chúng tôi đã có thể giảm thời gian ngừng máy giấy đáng kể”, ông Joachim Gutjahr, trưởng phụ trách công nghệ tự động cho biết tại nhà máy giấy Aschaffenburg. “Điều này giúp DS Smith để giảm thiệt hại rất đáng kể.”

Kể từ khi công ty bắt đầu sử dụng TH LINK PROFIBUS, nó đã liên tục mở rộng các hệ thống giám sát, với kết quả là tất cả các mạng PROFIBUS nhà máy giấy – tổng cộng khoảng 40 đơn vị bao gồm cài đặt thứ cấp – hiện đang được theo dõi. DS Smith cũng đã được sử dụng phần mềm chẩn đoán TH SCOPE Softing của kể từ năm 2013 để hỗ trợ chẩn đoán PROFIBUS và chức năng bảo dưỡng phòng ngừa và để có được một bản tóm tắt các kết quả giám sát của tất cả các mạng PROFIBUS. Giải pháp này cung cấp một trình bày và phân tích chuyên sâu về tất cả các dữ liệu chẩn đoán và không đòi hỏi kiến thức chuyên môn.

Kể từ khi giải pháp đã được lựa chọn và các đơn vị đầu tiên được cài đặt, Wolfgang Gross, một kỹ sư quy hoạch và tự động hóa trong các bộ phận công nghệ tự động, đã được chịu trách nhiệm cho các hoạt động của TH LINK PROFIBUS trong nhà máy: “Tôi đặc biệt đánh giá cao sự thông báo qua email về các vấn đề tiềm ẩn . Điều này cho phép tôi duy trì một cái nhìn tổng quan chi tiết của các hoạt động truyền thông của tất cả các hệ thống của chúng tôi tại mọi thời điểm từ văn phòng của tôi mà không cần phải đi ra ngoài và kiểm tra từng mạng PROFIBUS riêng. Sự thân thiện người dùng này khẳng định sự lựa chọn của chúng tôi của giải pháp chẩn đoán được một trong những quyền. Và trong tất cả các thời gian này, kinh nghiệm của chúng ta về Softing rất tích cực. “

Tác giả: Tiến sĩ Christopher Anhalt, Giám đốc sản phẩm cao cấp, Softing Industrial Automation GmbHDip.