Окна в автомобилях – неизменный элемент; они защищают пассажиров от ветра, погодных явлений и твердых частиц, содержащихся в воздухе. При изготовлении автомобильных окон стеклянные панели нагреваются в промышленной печи до температуры свыше 600°С, после чего закаляются посредством подвижных устройств охлаждения, обеспечивающих резкое снижение температуры. Беспроводная система Radioline компании Phoenix Contact обеспечивает мониторинг параметров такого процесса охлаждения.
Компания Saint-Gobain S.A., входящая в список 100 наиболее инновационных компаний в мире, специализируется на разработке, производстве и дистрибуции изделий из стекла для таких отраслей, как строительство, автомобилестроение, инфраструктурные системы и промышленное оборудование. Эта международная корпорация, главный офис которой расположен во Франции, начала производить стекло в далеком 1665 году. Свой путь компания начала в Париже как производитель зеркал для королевского двора, и свой первый крупный контракт будущий лидер мирового рынка заключил на производство стекла для Зеркальной галереи в Версале. В 1682 году производство перенесли в поселок Сен-Гобен, расположенный в Пикардии, на севере Франции. Новое местоположение также дало название группе компаний, 170 000 сотрудников которой обеспечили в 2016 году объем продаж около 39,1 млрд евро.
Корпорация Saint-Gobain S.A. состоит из многих предприятий, одно из которых – компания Saint Gobain Glass Deutschland GmbH. На пяти ее производственных предприятиях, расположенных на территории Германии, работают более 1200 рабочих. На заводе в городке Херцогенрат, построенном в 1905 году, порядка 740 работников изготавливают закаленное стекло для задних и боковых окон, а также стекла для крыш автомобилей, применяя собственную технологию компании, которая называется Securit. Этот населенный пункт находится в северном Рейне-Вестфалии, вблизи границы с Голландией. Помимо производственных мощностей, здесь располагается научно-исследовательский центр компании, разрабатывающий стекло для автомобилей и строительства, а также стекло с особыми характеристиками.
Внушительный перечень инновационных изделий компании Saint- Gobain Glass среди прочего включает в себя безопасное закаленное стекло, которое изготавливается на заводе в Херцогенрате под брендом Securit с 1927 года. Разрушаясь, такое стекло рассыпается на гранулированные частицы, неспособные нанести вред, а не разбивается на опасные осколки.
Передача данных от датчиков для мониторинга расхода и температуры материала
Безопасное закаленное стекло изготавливается из одного листа, подвергаемого специальной термической обработке. Во время производственного процесса стекло нагревается до температуры, превышающей уровень фазового перехода, после чего резко охлаждается. Благодаря этому создаются значительные стягивающие напряжения, существенно повышающие прочность стекла на изгиб и устойчивость к тепловому удару. Полученное стекло имеет предел прочности на разрыв, превышающий характеристику обычного стекла в десять раз. Резкие удары, возможные, например, при ДТП, приводят к тому, что стекло разрушается с образованием безопасных гранул, а не острых осколков. Это практически исключает риск травмирования пассажиров.
Охлаждение стекла осуществляется несколькими охлаждающими агрегатами, установленными по обе стороны от печи. Такие передвижные узлы оснащаются стержнями, охлаждающими жидкое стекло во время его движения вдоль ванны расплава (рис. 1). Электроснабжение и управление данными агрегатами осуществляются посредством кабелей, намотанных на специальные катушки.
Рис.1. Несколько передвижных устройств охлаждения, размещенных по обе стороны от нагревательной печи, обеспечивают охлаждение стекла.
Для дальнейшего усиления позиций предприятия как лидера в области технологий и инноваций для производства автомобильного стекла на заводе в Херцогенрате были внедрены цифровые производственные системы. Одной из мер был монтаж на производственных линиях систем датчиков, обеспечивающих автоматизированный сбор данных. Теперь информацию, важную для оптимизации технологического процесса, можно получить, проанализировав данные, собранные датчиками.
Однако кабели на катушках не имеют достаточного количества проводников для передачи дополнительных данных о расходе и температуре материала, полученных от датчиков. Из экономических соображений компания не желала менять имеющиеся кабельные катушки на новые, которые имели бы больше проводных линий. «Осуществление монтажа и замена кабелей обусловили бы существенное увеличение расходов, — объясняет Вильфрид Бреполс, руководитель технологического отдела на заводе в Херцогенрате, — поэтому мы начали искать альтернативное решение».
Сквозь стены и потолок
«Очень скоро мы поняли, что единственным решением нашей проблемы является применение технологии беспроводной связи», — продолжает В. Бреполс. При изучении различных предложений на современном рынке мы обратили внимание на систему Radioline компании Phoenix Contact и обратились к этому производителю с запросом о технической консультации. Условия эксплуатации на нашем заводе весьма тяжелые: любая станция передачи данных не будет иметь охвата в пределах прямой видимости, поскольку существуют такие препятствия, как потолки и стены. То есть прежде чем заказывать оборудование, нужно было проверить способность беспроводной системы обеспечить надежную передачу данных. Марко Дюсберг, выездной специалист компании Phoenix Contact, хорошо знаком с технологиями беспроводной связи. Он провел несколько испытаний непосредственно на заводе, и длились они всего час. Испытания подтвердили, что все охлаждающие устройства находятся в зоне уверенного приема станции беспроводной передачи данных, размещенной в подвале. «Мы были приятно поражены скоростью и профессионализмом роботы г-на Дюсберга, — вспоминает В. Бреполс. — Удивило, что беспроводная система Radioline способна передавать данные даже через наши толстые железобетонные потолки» (рис. 2).
Рис.2. С помощью беспроводной связи датчики, установленные на устройствах охлаждения, передают данные в основной модуль беспроводной системы, размещенный в подвале.
Датчики для мониторинга расхода и температуры материала подключены к каждому из дополнительных модулей ввода/ вывода системы Radioline, установленных на десяти устройствах охлаждения (рис. 3). Беспроводное решение обеспечивает передачу входных/выходных сигналов на главные модули системы, смонтированные в подвале здания. Оттуда сигналы поступают в систему управления высшего уровня через распределительные коробки для датчиков типа ASi (рис. 4).
Постоянный мониторинг состояния устройств охлаждения помогает заранее выявить возможные проблемы, а значит, уменьшить продолжительность простоев оборудования. Это очень важно, поскольку производственный цикл компании Saint-Gobain Glass круглосуточный, 364 дня в году, и любые прерывания технологического процесса приводят к существенным экономическим последствиям.
Рис.3. Датчики для мониторинга расхода и температуры материала подключены к дополнительным модулям ввода/вывода системы Radioline.
Монтаж модулей расширения без прерывания работы системы
«Система беспроводной связи характеризуется простотой монтажа и настройки, осуществляемой посредством поворотных переключателей, — рассказывает В. Бреполс. — Входы и выходы могут быть связаны между собой простым вращением поворотного переключателя — одновременно устраняется необходимость программирования устройств». Распределение входов/выходов позволяет осуществлять коммутацию сигналов максимум от 250 станций (рис. 5).
Рис.4. Сигналы ввода/вывода от основного модуля, размещенного в подвале, передаются в систему управления высшего уровня с помощью распределительных коробок для датчиков ASi.
Основой системы Radioline, предназначенной для использования в тяжелых условиях промышленной среды, является технология Trusted Wireless 2.0. Она позволяет закрыть промежуток между устройствами Wireless HART, которые используются для формирования сетей датчиков технологического оборудования, и стандартными технологиями беспроводной связи Bluetooth и Wireless LAN, широко используемыми в средствах автоматизации производства.
В зависимости от требований к практическому применению пользователям доступны различные варианты настройки системы. Можно настроить сети с любой структурой, от простого соединения «точка-точка» до распределенных сетей с функцией самовосстановления. Технология Trusted Wireless 2.0 характеризуется не только очень высокой надежностью и устойчивостью к помехам, но и большим радиусом действия, удобными функциями диагностики и способностью работать одновременно с другими системами в пределах одного частотного диапазона.
Сейчас семейство Radioline насчитывает 4 приёмопередающих модуля и 8 разных модулей расширения. Заказчикам доступны три варианта приёмопередатчиков, не требующих лицензирования, в которых используется распространенный диапазон 2,4 ГГц (для любых стран мира), диапазон 868 МГц (Европа) или 900 МГц (США и Канада). Четвертый приёмопередающий модуль, – проводной, его можно интегрировать в беспроводную систему с помощью двухпроводного последовательного интерфейса RS-485.
Рис. 5. Входы и выходы могут быть связаны между собой простым вращением переключателя, благодаря чему сигналы ввода/вывода в системе распределяются очень просто.
К каждому приёмопередатчику пользователь может подключить до 32 дополнительных модулей ввода/вывода. Их можно установить или заменить без прерывания работы системы. В дополнение к возможности «горячей» замены устройств эти модули характеризуются высококачественной гальванической развязкой между отдельными каналами.
Работоспособность гарантирована даже при неблагоприятных условиях
Беспроводные соединения, установленные на предприятии компании Saint-Gobain Glass, продемонстрировали надежную работу в течение года. На данный момент не произошло ни одного выхода системы из строя. После положительного опыта использования системы Radioline производитель безопасного стекла планирует в будущем расширить беспроводную сеть датчиков. «Внедрение беспроводного решения превзошло мои ожидания с точки зрения стабильности и возможностей практического применения», — заклю- чает Вильфрид Бреполс.
Продукция производства Phoenix Contact в каталоге Компании СЭА:
Компания СЭА является официальным дистрибьютором Phoenix Contact на территории Украины. Купить продукцию Phoenix Contact и за дополнительной информацией обращайтесь в отдел продажи электротехнической продукции Компании СЭА по телефону +38 (044) 330-00-88 или присылайте запросы по электронной почте: info@sea.com.ua.
