Jako Zakład Urządzeń i Układów Automatyki, pracujący w ramach Instytutu Automatyki Politechniki Śląskiej, oferujemy innowacyjną usługę mającą na celu poprawę jakości sterowania procesami technologicznymi.

Swoją ofertę kierujemy do odbiorców przemysłowych, którzy z racji specyfiki swojej produkcji posiadają linie technologiczne sterowane za pomocą sterowników PLC. Dotyczy to przemysłu spożywczego, petrochemicznego, kosmetycznego, farmaceutycznego, przetwórczego, itp. Specjalizujemy się w poprawie jakości sterowania:

  • temperaturą (procesy grzania i chłodzenia, spalania)
  • ciśnieniem,
  • przepływami,
  • dozowaniem składników (procesy transportu masy), itp.

Motywacją dla naszych prac jest fakt, iż ponad 90% układów sterowania pracujących aktualnie w przemyśle nie działa w sposób optymalny, nie zapewniając tym samym optymalnej jakości sterowania

Przekłada się to na następujące problemy:

  • Niewłaściwa stabilizacja parametrów procesu. Na skutek wadliwie zaprojektowanego układu sterowania może występować praca oscylacyjna, charakteryzująca się tym, iż niektóre parametry procesu nie są utrzymywane na pożądanym poziomie, ale zmieniają się w sposób niepożądany w trakcie przebiegu procesu technologicznego (praca oscylacyjne) lub czas ich ustalania się jest zbyt długi (np. niedogrzewanie) lub następuje przegrzewanie. Poprawa jakości sterowania pozwoliłaby na usunięcie tych trudności.
  • Niewłaściwa kompensacja zakłóceń. W wadliwie zaprojektowanym układzie sterowania, nieumiejętne wykorzystanie informacji z czujników pomiarowych skutkuje nadmiernym wpływem zakłóceń na przebieg procesu technologicznego. Poprawa jakości sterowania pozwoliłaby na uodpornienie procesu technologicznego na działanie zakłóceń.
  • Brak adaptacji do zmiennych warunków produkcji. W czasie prowadzenia procesu technologicznego, często konieczna jest zmiana warunków produkcji, np. zmiana parametrów technologicznych, typu produktu, jego wymaganej jakości, itp. Wadliwie zaprojektowany układ sterowania nie radzi sobie z tymi zmianami w sposób właściwy. Skutkuje to nadmierną liczbą odpadów (partii produktu, niespełniających wymagań jakościowych). Poprawa jakości sterowania pozwoliłaby na ograniczenie liczby tych odpadów.
  • Nadmiernie wydłużony czas przebiegu procesu wsadowego. W procesie technologicznym często zachodzi potrzeba przetwarzania wsadowego, np. nagrzewanie komponentów do określonej temperatury zgodnie z zadaną krzywą grzania. Wadliwie zaprojektowany układ sterowania nie zapewnia możliwie najkrótszego czasu trwania procesu wsadowego, co skutkuje obniżoną wydajnością produkcji. Poprawa jakości sterowania pozwoliłaby na skrócenie tego czasu i tym samym na umożliwienie przeprowadzenia większej liczby procesów wsadowych w tym samym czasie.

Wszystkie te efekty wpływają negatywnie na wydajność procesu technologicznego, a w szczególności na:

  • Nadmierne zużycie energii i materiałów. Wadliwie zaprojektowany układ sterowania sprawia, że prowadzenie procesu technologicznego pochłania nadmierne ilości energii i materiałów. Przykładem może być proces nagrzewania i chłodzenia, gdzie niewłaściwe sterowanie powoduje niepotrzebne zużywanie energii na nadmierne grzanie (gaz, para wodna, nagrzewanie elektryczne, itp.) i na nadmierne chłodzenie (zimna woda, wentylatory nadmuchujące zimne powietrze, itp.). Możliwe jest także nadmierne zużywanie materiałów wykorzystywanych bezpośrednio w procesie produkcji, np. komponentów produktu.
  • Nadmierne zanieczyszczenie środowiska naturalnego. Wadliwie zaprojektowany układ sterowania przyczynia się znacząco do wzrostu emisji zanieczyszczeń (np. poprzez niewłaściwe sterowanie procesami spalania) oraz do generowania nadmiernej liczby odpadów produkcyjnych nienadających się do dalszego przetworzenia.
  • Nadmierną liczbę przestoi w cyklu produkcyjnym. Wadliwie zaprojektowany układ sterowania może przyczyniać się do nadmiernej awaryjności elementów instalacji technologicznej, np. na skutek niepotrzebnego przegrzewania, zbyt szybkiego chłodzenia, zbyt intensywnego przestawiania zaworów lub klap regulacyjnych, itp. Konieczność usuwania tych awarii wymaga dodatkowych, nieplanowanych przestojów w produkcji.

Naszym celem jest poprawa działania wadliwie zaprojektowanych układów sterowania tak, aby uzyskać znaczącą poprawę jakości sterowania i tym samym uniknąć bądź znacząco zmniejszyć wpływ opisanych wyżej problemów. Cel ten osiągamy przy pomocy następujących środków:

  • Modelowanie procesów technologicznych. Na podstawie informacji technologicznych oraz danych pomiarowych z przebiegu procesu tworzymy modele matematyczne tych procesów. W szczególności specjalizujemy się w modelowaniu procesów nagrzewania i chłodzenia, procesów chemicznych oraz biochemicznych.
  • Audyt jakości sterowania. Na podstawie danych pomiarowych pochodzących z aktualnie pracującego układu sterowania oceniamy jego jakość. Audyt taki dostarcza informacji na temat elementów systemu sterowania, które nie pracują optymalnie.
  • Poprawa jakości sterowania aktualnie działającego układu. Po dokonaniu audytu i wskazaniu nieprawidłowości w działaniu układu sterowania, podejmujemy działania mające na celu poprawę jakości sterowania. Działania te mogą ograniczyć się do bardziej precyzyjnego strojenia regulatorów pracujących w układzie sterowania tak, aby zapewniały lepszą jakość sterowania. Jeśli zajdzie potrzeba dalszej poprawy, proponujemy zmianę struktury układu sterowania lub wykorzystanie zaawansowanych algorytmów sterowania, które zapewniają znaczącą poprawę jakości sterowania. Dysponujemy opracowaniami takich zaawansowanych algorytmów sterowania w formie gotowej biblioteki dla popularnych sterowników PLC (np. Siemens, Allen Bradley, itp.), umożliwiającej wykorzystanie ich w przemysłowych układach sterowania.

Proponowaną usługę realizujemy zgodnie z oczekiwaniami odbiorców, uzyskując oczekiwane wyniki bez generowania niepotrzebnych kosztów i przestojów produkcyjnych.

Pobierz ten artykuł w wersji pdf.

Dane kontaktowe:

Dr hab. inż. Jacek Czeczot (Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.)

Kierownik Zakładu Urządzeń i Układów Automatyki,

Instytut Automatyki, Politechnika Śląska, 44-100 Gliwice, ul. Akademicka 16