Když se PLC slibuje víc, než je možné získat

Případy pro poučení
Vždy se najde situace, se kterou se buď nepočítalo, nebo se ignoroval některý provozní předpis. Každá nová zkušenost jen potvrzuje fakt, že nikdo si nikdy nemůže říct, že nikdy nelze program prohlásit za hotový a bez nutnosti dalších změn.

Při návrhu stroje je nutné mít komponenty pro vyšší rychlost, než je pak v provozních podmínkách dosahována. Také měnič dovoloval vyšší hodnoty otáček, než bylo požadováno projektem. Zákazník trval při předávání díla na plném 100% výkonu stroje podle původního prospektu, což ale bylo omezeno na 80% otáček programově při dosažení jmenovitého výkonu stroje. Na naléhání bylo omezení zrušeno a po několika minutách se rozpadlo jedno ozubení ve stroji.
Po prověření dodané dokumentace bylo zjevné, že stroj byl vyroben pro výkon na nižších otáčkách než nové verze, které tím získávaly hladší chod (převodem navíc). Omezení otáček bylo vráceno zpět a předvedena produkce stroje a nikoliv jeho otáčkoměr.

Provoz na chlazení výrobní technologie sbírá čerpadlem oteplenou vodu do nádrže a pak ji čerpá přes chladící věže do ochlazené nádrže a přepadem zpět do první nádrže. Toto rozdělení funkce do dvou nádrží umožňuje cirkulovat vodu v jedné nádrži do doby, dokud je dost vody a nízká teplota, a jen připouštět studenou vodu za ztráty v technologii. Při vysoké teplotě vody se zapojí chladicí okruh a ten doplní ochlazenou nádrž po přepad a tím vyprazdňuje první nádrž. Tím je zajištěna dostatečná zásoba vody v ochlazené nádrži i při výpadku doplňovací vody. V ručním režimu tedy stačilo ventilem připouštět podle zkušenosti tolik vody, aby se hladina oteplené nádrže držela ve stanovených mezích. Pro případ přebytku vody nebo vysoké teploty v jedné nebo druhé nádrži se připojilo druhé cirkulační čerpadlo a zrychlila se výměna vody mezi nádržemi i ochlazování ve věžích.

Testy s reálnou tepelnou zátěží z výroby proběhly jak v normálním stavu hladin, tak při nedostatku vody, což byla základní podmínka bezpečnosti. Po víkendu ale byla reklamována situace, kdy čerpadla jedou naplno, hladiny jsou na maximu, ale nebylo přitom co chladit. Během prohlídky archivů nebyl zjištěn žádný povel na otevření doplňovacího ventilu a tak byla nutná jeho ruční kontrola otevíráním a zavíráním. Samotný test proběhl zcela bez problémů, jen signalizace zavření ventilu se rozsvítila dříve, než se skutečně zcela uzavřel průtok vody. Obsluha podle zvuku tekoucí vody i namáhání motoru ventilu přesně věděla, kdy přestat ručně zavírat, ale PLC podle jediného signálu od polohy "Uzavřeno" nikoliv. Ventil nebyl osazen momentovým spínačem a ani nebyla možnost jej doplnit. Trvalý povel na zavírání natolik zatáhl ventil, že při pokusu o otevření vypadla ochrana motoru. Toto přehlédnutí konstrukce stávajícího ventilu si vyžádalo citlivé nastavení doby přesahu povelu na zavření a sledování "bezdůvodného" narůstání hladiny v obou nádržích s varováním pro obsluhu.

Komunikace mezi PC a PLC byla navržena s převodníkem s /obrckým oddělením do 5kV, takže se zdálo, že odolá různým možným průnikům nežádoucího napětí do komunikačního kabelu. Také stínění kabelu bylo připojeno na správnou svorku. Ale blesk dokázal zemí, stíněním a vyvolanou indukcí prorazit obě strany komunikace, a tedy poškodit komunikační kartu v CPU, což vyžaduje výměnu s delší dodací dobou. Obdobně byla postižena i telefonní ústředna a počítačová síť. Výroba lihovin však byla obnovena dřív, než se dostavilo celonárodní vystřízlivění. Bezpečnost za cenu sebezničení je dobré rozhodnutí, ale instalace přepěťových ochran správného stupně nejen na vstup do podniku je lepší.

Míchání kyseliny z mobilního plastového kontejneru s vodou na přesnou koncentraci roztoku se nedařilo v požadovaném poměru ihned od startu čerpadel. Použité průtokoměry a měniče pochopitelně měly zpoždění při vlastním měření a při změně výkonu motoru čerpadla. Nepodařilo se prosadit myšlenku doplnění chybějící suroviny v průběhu regulace tak, že finální dávka se díky míchání dorovná na správnou koncentraci. Bylo nutné regulaci na počátku nahradit ostrou rampou v měniči, což způsobilo namáhání těsnění u uzávěru z kontejneru kyseliny, neboť nebyla aktivní tlaková ochrana sání čerpadla.
Po několika výměnách kontejneru stačilo zapomenout otevřít jeho uzávěr a vynucený maximální výkon čerpadla dokázal narušit těsnost potrubí tak, že dlaždice na zemi změnily nejen barvu. Potlačení ochrany kvůli dosažení náběhu měniče po rampě jako "jediná správná cesta" nebývá levné.
bdobný požadavek na rychlost nástupu tlaku do trysek rozprašování roztoku vytrhával pravidelně plastové trubičky a poškozoval umělohmotný kryt. Zde již zákazník pochopil, že mnohametrovou trubičku nelze naplnit surovinou a dosáhnout požadovaného průtoku bez prudké změny tlaku. Proto regulace nejprve naplnila trubičku čerpadlem pomalu na odhadnutý tlak a po otevření trysky mírně zkorigovala výkon čerpadla na požadovaný průtok. Původní návrh počítal s čerpadlem řízeným přímo průtokoměrem s inteligentní vnitřní regulací, tedy PLC by zadával jen průtok, ale neovládal by řízení čerpadla měničem. Realita tedy řešila problém daný snížením nákladů na realizaci.

Práce s teplem je vždy nebezpečná, i když nejde přímo o oheň. Zařízení pro filtraci vzduchu z lakovny nosníků pracovalo tak, že do jednoho zásobníku se lapaly řídké hořlavé nečistoty do doby, než měření nečistot v odfuku nepřekročilo zadané limity. Druhý zásobník se znečištěným obsahem byl profukován horkým vzduchem a koncentrované hořlavé plyny spalovány. Tím se jednak pročistil výstup do komína a pomocí výměníku tepla i předehřál profukovaný vzduch. Úspora na regulaci teploty pro /obrmální funkci byla navíc zvýšena i tím, že speciální trojitá klapka přepouštěla stále nedostatečně horký vzduch zpět do vstupního potrubí profukovacího vzduchu jako pozitivní zpětnou vazbu. Tento proces samozřejmě byl aktivní zejména při náběhu ze studeného stavu, aby se nedostatečně elektricky zahřátý vzduch vracel zpět do zásobníku a ze stále vyšší koncentrace nečistot zvyšoval i získanou energii ze spalování. V určitém okamžiku již elektrického ohřevu nebylo potřeba a exotermní proces postupně i škrtil přepouštěcí klapku a odváděl více tepla do komína. Elektrický dohřev pak byl zapnut až v poslední fázi, když koncentrace nečistot klesala z důvodu stále vyšší čistoty obsahu zásobníku. Konec regenerace byl dosažen poklesem měřené hodnoty nečistot pod limitu i při maximálním přitápění elektrickým dohřevem.

Během testovacího provozu bylo ověřeno, že při dostatečném otevření klapky se teplota do komína nezvyšuje i při maximu koncentrace. Další skupina ochran byla zaměřena zejména na nežádoucí dlouhodobé stavy, které měly odstavovat regeneraci. Bezobslužný provoz byl zákazníkem pochopen jako bezdozorový, takže do vrátnice k obchůzkáři byl zaveden jen kabel se čtyřmi signály. Navíc bylo zařízení na opačné straně podniku než vrátnice a bylo bez jakékoliv archivace dat. Během dne byla kvalifikovaná obsluha ve vedlejší místnosti a bez problémů si podle panelu na rozvaděči poradila se všemi situacemi. Po měsíci provozu byl často špatně regenerovaný noční zásobník, takže na nátlak provozovatele se zrušilo několik limitních hodnot pro teploty, a ty se pouze signalizovaly. Vrátný se měl jít přesvědčit, zda je důvod alarmu závažný.

Zanedlouho byl reklamován zcela vypálený bok jedné budovy od komína a kompletní zborcení vnitřní výbavy rozvaděče. Z téměř roztaveného plastového PLC bylo z otisku posledních hodnot v paměti před výpadkem proudu zjevné překročení teploty 600°C v regenerovaném zásobníku a signalizaci maximálních teplot. V zapamatovaném seznamu hlášení na panelu byl vidět i postupný boj o snížení teploty plným otevřením klapky komína, přisáváním studeného vzduchu a zamezením přepouštění vzduchu. Po několika hodinách postupného nárůstu teploty bez zájmu vrátného byl již doutnající obsah zásobníku i bez podpory profukovacího vzduchu k neuhašení.
Když je lenost se škudlením nadřazena občas přecitlivěnému vypínání ve prospěch trvalé funkce, dopadne to při zaseknutí přepouštěcí klapky pro pozitivní zpětnou vazbu efektním komínovým "afterburning" výsledkem.

Seznam případů ke studiu je velmi rozsáhlý a pro bezpečný provoz zařízení je základním studijním materiálem zkušenost ze života. Splnění požadavků projektanta se znalostí podstaty zařazení stroje do bezpečnostní kategorie (EN 954-1, EN 60204-1) a realizace kategorie zastavení zajišťuje jistotu maximální ochrany lidí i majetku. Samotné uvádění do provozu nebo revize je nejnebezpečnější fází před předáním stroje obsluze do běžného užívání. Vždy je ale nutno brát zřetel na to, že i nejkomplexnější test neodhalí vše, čeho je (ne)schopný člověk schopen dosáhnout.

Luděk Zimmermann COLSYS - AUTOMATIK, a.s.

Tato přednáška je ukázkou sborníku přednášek č. 40.

Cena sborníku je 280,-Kč, pro členy Clusteru 180,-Kč

Pokud máte o sborník zájem, můžete si ho objednat níže uvedeným formulářem!