Automatisering van een perslijn

Door: Rik Mathyssen

Student aan Avans Hogeschool te Breda Opleiding Bachelor elektrotechniek

Afstudeerperiode: september 2010 t/m februari 2011

Automatisering van een perslijn

Pagina: 2

Voorwoord

Dit afstudeerverslag is geschreven ter afsluiting van mijn afstudeeropdracht uitgevoerd bij het bedrijf Sommen automatisering + elektrotechniek, voor de opleiding Elektrotechniek aan Avans Hogeschool te Breda. Met het afsluiten van de afstudeeropdracht wordt ook een periode afgesloten van 4 jaar HBO elektrotechniek. Deze periode was voor mij soms intensief maar zeer leerzaam.

Dit verslag zou niet geweest zijn wat het nu is zonder de hulp van vele mensen.

Daarom zou ik via deze weg graag de volgende mensen bedanken voor het mogelijk maken van de afstudeeropdracht en de begeleiding hiervan:

Sandra en Erwin Sommen; stagebedrijf

Mario Severijns en Antoine Verdaasdonk; begeleiding binnen het stagebedrijf Dhr. Leenders; studentbegeleider

Pagina: 3

Samenvatting

Binnen Sommen automatisering + elektrotechniek kreeg ik de kans om aan een groot project mee te werken. Het betrof een deel van een project waarbij ik het ontwerp van de hardware en later de installatie mocht maken, dit alles onder toezicht en in samenwerking van Mario Severijns.

Het project vindt plaats bij Theeuwes mengvoeders te Ulicoten, een fabriek waar allerlei soorten mengvoeders gemaakt worden voor de agrarische sector. De fabriek ondergaat een grote verbouwing waarbij onder andere een nieuwe perslijn wordt geïnstalleerd. Een andere grote verandering is het onderbrengen van alle processen op 1 centrale Siemens S7 PLC met externe I/O doorheen de fabriek. Dit verslag beschrijft het ontwerp en de realisatie van deze onderdelen van het project.

Om tot een ontwerp te komen, zijn eerst een aantal voorwaarden op een rij gezet. Deze voorwaarden splitsen zich in het ontwerp en de realisatie van de remote control en het ontwerp en realisatie van de nieuwe perslijn. Om aan deze gestelde voorwaarden te kunnen voldoen is een aanpak bedacht en een stappenplan opgesteld. Dit stappenplan beschrijft het verloop van werkzaamheden zonder specifieke datums, omdat deze datums pas vastgelegd werden na elke stap. Het ontwerp begint bij het opstellen van een I/O lijst voor perslijn 3. Daarna is de I/O in groepen verdeeld en zijn de ontwerpen van de verschillende remote I/O kasten op tafel gekomen. De reden dat de remote control gemaakt moet worden voordat het ontwerp van de hardware van perslijn 3 ontworpen is, heeft de simpele reden dat deze hardware verbonden wordt aan de nieuwe remote control.

Na het ontwerp en de assemblage volgt het installeren van het geheel. Bij de installatie komen enkele problemen naar voren, problemen waaruit geleerd kan worden. De belangrijkste problemen worden beschreven en hieruit wordt een les geleerd die kan bijdragen aan een beter verloop van een volgend project.

Pagina: 4

Inhoudsopgave

2.3.1 Afbakening van het project ... 12

2.3.2 Opbouw van perslijn 3 ... 13

3 Probleemstelling ... 15

3.1 Voorwaarden remote control ... 16

3.2 Voorwaarden perslijn 3 ... 17

4 Probleem aanpak ... 18

4.1 Aanpak remote control ... 20

4.2 Aanpak perslijn 3 ... 21

5 Ontwerp ... 22

5.1 Ontwerp remote control ... 22

5.2 Ontwerp perslijn 3... 27

5.3 Kabelplan ... 32

6 Realisatie ... 33

6.1 Realisatie remote control ... 33

6.2 Realisatie perslijn 3 ... 34 7 Conclusies en aanbevelingen... 35 7.1 Conclusies ... 35 7.2 Aanbevelingen ... 35 8 Bijlagen ... 36 8.1 Bijlage 1 ... 36 8.2 Bijlage 2 ... 37 8.3 Bijlage 3 ... 38

Pagina: 5

1 Inleiding

Sommen automatisering + elektrotechniek is een veelzijdig elektrotechnisch bedrijf. Het bedrijf is gevestigd in Ulicoten, een dorpje tegen de Belgische grens, onder Breda.

Het is een sterk groeiend bedrijf met momenteel 19 vaste werknemers. De werkzaamheden van het bedrijf richten zich vooral op automatisering van ventilatiesystemen in de agrarische sector en automatisering in voederfabrieken. Ook is een ploeg voortdurend aan het werk bij Koninklijke drukkerij De Jong in Baarle-Nassau. Naast dit kunnen mensen ook bij Sommen terecht voor alle elektrawerkzaamheden.

Al sinds begin jaren 80 is Sommen automatisering en elektrotechniek betrokken bij de installatie en automatisering van de verschillende processen in mengvoederfabriek Theeuwes. Theeuwes produceert allerlei soorten mengvoeders voor varkens, rundvee, pluimvee en paarden.

Figuur 1: Theeuwes Mengvoeders.

In de periode dat Sommen betrokken is in de fabriek, is bij de automatisering van de procesdelen telkens uitgebreid maar niet of nauwelijks vernieuwd. Zo is er een

onoverzichtelijke en verouderde situatie ontstaan. De processen worden gestuurd door maar liefst 4 PLC’s, een deel van de visualisatie/registratie gebeurt nog in een

Dosprogramma, enzovoort.

De fabriek ondergaat een grote verbouwing, hierbij wordt vooral het gedeelte van de perslijnen onder handen genomen. Zo wordt er een nieuwe perslijn geplaatst, één oude perslijn verdwijnt en de overige twee perslijnen worden gemoderniseerd. Met deze

verbouwing wordt tevens een start gemaakt om alle processen in de loop van de tijd over te plaatsen naar één centrale Siemens S7 PLC.

Doel van dit verslag is het presenteren van het ontwerp en de realisatie van de nieuwe hardware. Zo komen niet alleen de voorwaarden en de aanpak van het ontwerp aan bod, maar ook de problemen die bij de realisatie naar boven komen.

Pagina: 6 In hoofdstuk 2 wordt de mengvoederfabriek in kaart gebracht. Hierbij wordt het complete proces van begin- tot eindproduct in het kort, aan de hand van plaatjes uit het

visualisatieprogramma, uitgelegd. Daarna wordt dieper ingegaan op de opbouw van een perslijn, specifiek de opbouw van perslijn 3. Hoofdstuk 3 beschrijft de situatie waarin de besturing van de fabriek nu verkeert en het probleem hiervan. Er zal een oplossing gezocht worden voor de gestelde problemen. Verder in dit hoofdstuk worden belangrijke

voorwaarden op een rij gezet die van toepassing zijn voor het ontwerp. De aanpak van de gestelde voorwaarden voor het ontwerp worden in hoofdstuk 4 beschreven.

Het ontwerp van de remote control en daarna het ontwerp van perslijn 3 worden in hoofdstuk 5 weergegeven. Hoofdstuk 6 geeft een kort beeld van het verloop van de realisatie van de ontworpen delen en er wordt een voorbeeld gegeven van een probleem dat zich kan voordoen tijdens de realisatie. Hoofdstuk 7 sluit het geheel af met conclusies en aanbevelingen.

Pagina: 7

2 Situatieschets

Om een goed beeld van de mengvoederfabriek te krijgen, wordt in dit hoofdstuk een stukje uitleg gegeven over de verschillende processen in de fabriek. De oude situatie wordt

geschetst en er wordt beschreven hoe en waarom overgegaan wordt naar een nieuwe indeling. In subhoofdstuk 2.2 wordt elk detail van een perslijn weergegeven.

2.1 Indeling van de fabriek

De fabriek bestaat uit verschillende procesdelen: de inname, opslag grondstoffen, doseren, maal/menglijn, perslijnen, contrasets en afname. Deze processen worden bestuurd en geregeld door 4 PLC’s, waaronder 3 Siemens S5 PLC’s en 1 Siemens S7 PLC. Deze 4 PLC’s bevinden zich in de centrale bedieningskamers (CBK1 en CBK2). De oude bedieningsruimte (CBK2) bevindt zich in het oude gedeelte van de fabriek. In deze oude bedieningsruimte vertrekken ook nog een groot deel van de motorgroepen van dit deel van de fabriek. Bij de komst van het nieuwere fabrieksgebouw, begin jaren 90, is de nieuwe bedieningskamer (CBK1) in gebruik genomen. Deze bedieningsruimte bevindt zich op de eerste verdieping van het nieuwe gedeelte. Figuur 3 op de volgende pagina geeft een overzicht van de

verschillende bedieningsruimtes. Onder deze bedieningsruimte bevind zich de zogenoemde MCC, wat staat voor Machine Controle Centrale. Vanuit de MCC vertrekken alle

motorgroepen van de machines en apparaten die na de nieuwbouw begin jaren 90 geplaatst zijn. Het is de bedoeling dat in loop van tijd de oude CBK verdwijnt en alle motorgroepen verplaatsen naar de huidige MCC. Figuur 2 geeft het aanzicht van de MCC ruimte.

Pagina: 8 Figuur 3: plattegrond CBK1 plattegrond CBK2

De inname van de vaste grondstoffen gebeurt via de schuur of via de stortput of via blaas inname. In de schuur ligt graan en tarwe opgeslagen. Via de stortput kunnen vrachtwagens de grondstoffen zoals bijvoorbeeld granen kiepen waarna ze via het innamentransport naar de juiste silo’s of opslagplaatsen verplaatst worden. De vloeibare grondstoffen worden in tanks opgeslagen. Figuur 4 geeft een overzicht van het complete inname proces.

Pagina: 9 De grondstoffen die in de silo’s zitten worden gewogen voordat ze getransporteerd worden naar de volgende stap in het productieproces. De vaste grondstoffen gaan door de 2

hamermolens waarbij ze gemalen worden. Vervolgens gaan ze door naar de menger, waarbij vloeibare grondstoffen en eventueel smaakstoffen worden bijgevoegd. Grondstoffen die niet gemalen mogen worden, worden gewogen en daarna rechtstreeks naar de menger

getransporteerd. Het product wat uit de menger komt heeft de vorm van meel en kan een eindproduct zijn of een tussenproduct. Wanneer het een eindproduct is zal het worden getransporteerd naar de toehorende eindcellen. Is het een tussenproduct, ofwel persmeel, zal het worden getransporteerd naar 1 van de 3 persbunkers, waarbij het in het gedeelte van de perslijnen beland. In het volgende subhoofdstuk wordt hier uitgebreid op in gegaan. Na de perslijnen worden deze eindproducten via het korreltransport verplaatst naar de verschillende eindcellen. Figuur 5 geeft een overzicht van het maal-meng proces

Pagina: 10 De mengvoederfabriek van Theeuwes heeft 3 laadgangen, waarvan er 2 voorzien zijn van contrasets. Deze 2 contrasets zijn verschillend van elkaar. De eerste contraset (bulkweger 1) zet het voer via een rijdende weger automatisch klaar voor de chauffeurs, hier zullen de chauffeurs enkel de vrachtwagen goed moeten zetten en op een knop moeten drukken. Bij de tweede contraset (bulkweger 2) zullen de chauffeurs het voer handmatig in de rijdende weger laden en vervolgens lossen in de vrachtwagen. De derde en oudste laadgang werkt nog via een oud systeem. De chauffeurs kiezen een silo van het gewenste product en stellen een timer in, vervolgens lost de silo totdat de timer gestopt is. Na deze handeling zullen de chauffeurs telkens over de weegbrug moeten rijden om het gewicht van de lading te bepalen. Figuur 6 geeft een beeld van huidige bulkweger 2.

Pagina: 11 2.2 Perslijnen

In de fabriek bevinden zich 3 perslijnen: perslijn 1, 2 en 4. Met de bouw van het nieuwste deel van de fabriek (begin jaren 90) is rekening gehouden met de komst van nog één extra perslijn. Dit zou dan perslijn 3 worden. De perslijnen betrekken 4 verdiepingen met een bovenaanzicht zoals hieronder geschetst.

Perslijn 4 Perslijn 2 Vrije ruimte (perslijn 3) P e rs lijn 1

Bovenaanzicht verdiepingsvloeren persen

Pagina: 12 2.3 Nieuwe situatie

De oudste perslijn in de fabriek (perslijn 1) is versleten en wordt gesloopt. Deze oude perslijn had een capaciteit van ongeveer 6 ton per uur. Er komt een nieuwe perslijn, perslijn 3. Deze nieuwe perslijn zal een capaciteit hebben van ongeveer 8 ton per uur. Deze nieuwe perslijn zal op de nieuwe locatie, tussen perslijn 2 en perslijn 4 komen te staan, waardoor het geheel een stuk overzichtelijker wordt. Samen met deze mechanische vernieuwing zal ook een start gemaakt worden met de vernieuwing van de software en besturingen.

Perslijn 4

Perslijn 2 Perslijn 3

Bovenaanzicht verdiepingsvloeren persen

Figuur 8: nieuwe situatie perslijnen

Bij de inbedrijfname van perslijn 3 zal de pers uit perslijn 2 verplaatst worden. Dit wordt dan pers 3b. Vervolgens zal perslijn 2 stil gelegd worden voor verbouwing en vernieuwing. Tijdens deze verbouwing zal perslijn 1 nog voorlopig dienst doen. Bij de inbedrijfname van perslijn 2 zullen de persen van perslijn 1 gereviseerd worden en zullen verplaatsen naar perslijn 2. Na deze fase wordt perslijn 1 verder gesloopt. Kort daarna wordt de

automatisering van perslijn 4 onder handen genomen. Hierbij zal deze perslijn wel moeten blijven functioneren.

2.3.1 Afbakening van het project

In dit afstudeerverslag wordt enkel ingegaan op het ontwerpen en de realiseren van remote control en ontwerpen en realiseren van de besturing van perslijn 3. Om een duidelijk beeld te krijgen van de perslijn is in het volgend subhoofdstuk elk detail hiervan weergegeven.

Pagina: 13

2.3.2 Opbouw van perslijn 3

Persbunker en persmeelcel

In de persbunker zullen de in de maal-menglijn geprepareerde producten in tussenvoorraad gebracht worden om vervolgens over gestort te worden in de persmeelcel. De persmeelcel is de eerste stap van het persproces. In deze cel worden eventueel opstart pers producten en het gruis van de klopfilter (later in het proces) opnieuw verwerkt. De persmeelcel heeft voldoende inhoud om op tijd een nieuwe voorraad in de persbunker te draaien. Dit om continu te kunnen blijven persen.

Toevoerschroef, mixer en LTV

Door middel van de toevoerschroef komt het meel vanuit de persmeelcel in de stoommixer. In de stoommixer wordt er stoom in het meel gebracht om warmte in het product te creëren . Deze warmte wordt gecontroleerd in het meel aangebracht om het product op de gewenste temperatuur te krijgen. Deze temperatuur is productafhankelijk. Vervolgens gaat dit gemengde product door naar de LTV. LTV staat voor Long Term Vessel. In dit deel van het proces wordt het product een bepaalde tijd op dezelfde temperatuur gehouden voordat het verder gaat. Dit heeft enkele voordelen op het eindproduct.

Expander en pers

Wanneer het product lang genoeg in de LTV heeft gezeten wordt het doorgevoerd naar of de expander, of de pers, ofwel beide. In de expander wordt het product samengeperst

waardoor de temperatuur kan oplopen tot 120°C. Wat overblijft zijn grote blokken/slierten samengeperst product. Vervolgens zal dit door een breker gaan, waarbij alles in kleine stukken gehakt wordt om in de pers te kunnen. In de pers wordt van het product brok gemaakt. Dankzij de hoge temperatuur zal dit proces snel verlopen. De brok die uit de pers komt gaat door naar de koeler.

Pagina: 14

Koeler en kruimelaar

De koeler en kruimelaar zijn de laatste stap in het persproces van meel tot brok. In de koeler wordt de brok die uit de pers komt in korte tijd afgekoeld, waardoor deze harder wordt en hierna meteen opgeslagen kan worden. De koeler heeft een tussenbodem

waardoor een product kan nakoelen en een ander product al

gemaakt en gekoeld kan worden op de tussenbodem. De kruimelaar onder de koeler wordt gebruikt wanneer de klant gekruimelde brok wil.

Afvoer

In dit deel van het proces wordt het eindproduct getransporteerd naar de eindcellen. In dit deel is het ook mogelijk om eventueel verkeerd geperste producten terug te voeren naar de persmeelcel. Onderweg gaat het nog langs een spray-station waar eventueel vloeistoffen tegen het

eindproduct gespoten worden.

Pagina: 15

3 Probleemstelling

Zoals in hoofdstuk 2 reeds werd beschreven zullen de oude PLC’s verdwijnen uit de fabriek. Enkel de Siemens S7 PLC blijft over. Aan deze PLC worden remote control modules

gekoppeld die verspreid worden doorheen de fabriek. In figuur 10 wordt een voorbeeld gegeven van een PLC met remote control

Siemens S7 Master Remote control module A (slave) Remote control module B (slave) Remote control module n (slave) Figuur 10: voorbeeld van een PLC met remote control

Op deze modules worden stap voor stap alle processen onder gebracht. Redenen voor deze vernieuwing zijn hieronder omschreven.

- Software is verouderd.

- Hardware is verouderd, dus geen onderdelen meer leverbaar. - Visualisatie is niet van deze tijd.

- Beperkte betrouwbaarheid door reeds lange levensduur van de hardware. - Uitbreidingen zijn nauwelijks mogelijk.

- Geen remote control waardoor veel met klemmenkasten en lange kabels gewerkt wordt. - Alle I/O in de fabriek is aangesloten op 1 centrale 24 Volt voeding.

- Oude persbedieningen via S5.

- Gevoelig voor ongedierte (door lange kabels).

Er wordt een start gemaakt met het ontwerp en de realisatie van 5 remote control kasten, waar de perslijnen en korrelafvoer in ondergebracht worden. De andere procesdelen zullen in een later stadium volgen.

Plaatsing remote control:

1. Kast K2.10_2.11: In MCC.

2. Kast K2.12: centraal punt bij persen. 3. Kast K2.14: centraal punt bij koelers.

4. Kast K2.20: Silodek persbunkers en persmeelcellen (verdieping 2). 5. Kast K2.22: Silodek eindcellen (bovenste verdieping).

De eerste I/O die ondergebracht zal worden op deze remote control, zal de I/O zijn van perslijn 3. Voor deze perslijn wordt de volgende hardware ontworpen en gerealiseerd:

1. Kast 1.13; motorgroepen perslijn 3: In MCC.

2. Kast 1.03; vermogenschakeling persmotor 3B (bestaande kast, opnieuw tekenen). 3. Kast 1.exp ; softstarter expander (wordt door extern bedrijf geleverd).

Pagina: 16 3.1 Voorwaarden remote control

Om problemen te vermijden is er eerst gekeken naar enkele voorwaarden waarmee rekening gehouden moet worden bij het ontwerp.

Voorwaarden bij het plaatsen van de I/O in de I/O lijst

1. Zoveel mogelijk informatie verzamelen voordat het geplaatst wordt in de lijst. 2. Er dient een duidelijke volgorde van componenten aangehouden te worden. 3. Codes van de I/O moeten op een logische manier gekozen worden.

4. Omschrijving van de componenten dient kort en duidelijk te zijn.

Voorwaarden bij het ontwerp van de kasten

1. De kasten moeten voldoende overcapaciteit in de vorm van ruimte bezitten. 2. Er moet, indien mogelijk, een bepaalde standaard zijn in de kasten.

3. Logische volgorde van uitgangen en ingangen.

4. De kasten zijn overzichtelijk en makkelijk uit te breiden. 5. De kasten moeten stof dicht zijn.

6. Gemakkelijke invoer van kabels.

7. Overzichtelijke klemmenstroken met duidelijke klemnummers. 8. De stuurstroom moet voorzien worden van een interne voeding. 9. Bij het ontwerp rekening houden met EMC vervuiling.

Voorwaarden bij de realisatie

1. De plaatsing van de kasten moet goed doordacht zijn.

2. De draaiende processen in de fabriek mogen enkel bij uitzondering onderbroken worden.

3. Alle in- en uitgaande kabels coderen. 4. Consequent zijn bij aanpassingen.

5. Logische plaatsing van kabelgoten en dergelijke. 6. Oppassen met het gebruik van extra klemmenkasten.

Pagina: 17 3.2 Voorwaarden perslijn 3

Voor het ontwerp van de besturing van perslijn 3 gelden veelal dezelfde voorwaarden als voor het ontwerp van de remote control. Enkele belangrijke voorwaarden op een rij.

Voorwaarden bij het ontwerp

1. De kasten moeten voldoende overcapaciteit in de vorm van ruimte bezitten. 2. De kasten moeten stof dicht zijn.

3. Gemakkelijke invoer van kabels.

4. Logische volgorde in plaatsing van componenten.

5. Overzichtelijke klemmenstroken met duidelijke klemnummers. 6. Tekeningen op een logische en overzichtelijke manier tekenen.

7. Alle typeplaatjes van de motoren van de perslijn in een lijst verwerken. 8. Terugmelding naar de PLC moeten betrouwbaar gemaakt worden.

Voorwaarden bij de realisatie

1. De draaiende processen in de fabriek mogen enkel bij uitzondering onderbroken worden.

2. Alle in- en uitgaande kabels coderen en indien mogelijk in een lijst verwerken. 3. Consequent zijn bij aanpassingen.

Pagina: 18

4 Probleem aanpak

Het project wordt in verschillende stappen uitgevoerd. Tussen elke stap wordt een nieuwe einddatum voor de volgende stap vastgelegd. Er wordt dan telkens een planning gemaakt voor de werkzaamheden.

Stappenplan

Stap 1:

Mechanisch

- Aanbouw hoofdcomponenten perslijn 3

Elektrisch

- Ontwerpen van remote control

- Ontwerpen van motorgroepenkast perslijn 3

- Opnieuw tekenen van vermogensschakeling pers 3B (bestaande ster-driehoek schakeling van perslijn 2)

- Levering van vermogensschakeling expander (softstarter geleverd door extern bedrijf)

Stap 2: Stap 2:

Mechanisch

- Nieuwe koelventilator plaatsen bij perslijn 4 - Brandklep in koeler van perslijn 4

Elektrisch

- Elektrisch ombedraden van koelventilator Stap 3:

Mechanisch

- Aaneenkoppeling van hoofdcomponenten van perslijn 3 - Koelventilator van perslijn 4 wordt koelventilator van perslijn 3

Elektrisch

- Assemblage en plaatsen van de ontworpen kasten - Waar mogelijk bekabelen

Stap 4:

Mechanisch

- Pauze van een week om elektrisch alles rond te krijgen - Voorbereidingen treffen voor ombouw

Elektrisch

- Perslijn 3 zo ver als kan afwerken - Voorbereidingen treffen voor ombouw

Pagina: 19 Stap 5:

Mechanisch

- Perslijn 2 wordt stil gelegd (vrijdag avond of zaterdag)

- Pers 2a wordt verplaatst (1 verdieping naar beneden) en wordt pers 3b - Pers 3b mechanisch aansluiten

Elektrisch

- Pers 2a afkoppelen - Pers 3b aansluiten

- Vermogensschakeling pers 3b omzetten op PLC 2 - Inbedrijfname van perslijn 3

Stap 6:

Mechanisch

- Perslijn 2 wordt verbouwd

Elektrisch

- Perslijn 2 onderbrengen op PLC 2

- Verbouwde onderdelen van de perslijn opnieuw bekabelen - Voorbereidingen treffen voor de ombouw

Stap 7:

Mechanisch

- Perslijn 1 wordt stilgelegd (woensdag of donderdag) - Pers 1b wordt pers 2b en wordt gereviseerd

- Motor van pers 1a komt op pers 2a

Elektrisch

- Pers 1a en 1b afkoppelen - Pers 2a en 2b aansluiten - Inbedrijfname van perslijn 2 Stap 8:

Elektrisch

- Perslijn 4 onderbrengen op PLC 2

- I/O opnieuw bekabelen en aansluiten bij de ombouw - Inbedrijfname van perslijn 4 op nieuwe PLC

Stap 9:

Elektrisch

- Korreltransport perslijn 2 onderbrengen op PLC 2 - I/O opnieuw bekabelen en aansluiten bij de ombouw - Inbedrijfname van korreltransport perslijn 2

Stap 10:

Elektrisch

- Korreltransport perslijn 3 en 4 onderbrengen op PLC 2 - I/O opnieuw bekabelen en aansluiten bij de ombouw - Inbedrijfname van korreltransport perslijn 3 en 4

Pagina: 20 4.1 Aanpak remote control

Om aan de gestelde voorwaarden te kunnen voldoen zijn deze één voor één uitgewerkt.

Aanpak bij het plaatsen van de I/O in de I/O lijst

1. Zoveel mogelijk informatie via machinebouwer / leverancier ontvangen. 2. De bekomen informatie in de volgorde van het proces plaatsen en hieraan

positienummers koppelen.

3. De codes van de componenten koppelen aan een bepaalde standaard.

4. De omschrijving van de componenten niet langer maken dan ± 6 woorden waarin het doel van de component in één oogomslag duidelijk wordt.

Aanpak bij het ontwerp van de kasten

1. De kasten mogen bij het uiteindelijk ontwerp niet meer dan 80 % van de capaciteit in de vorm van ruimte bezitten.

2. Aan de hand van de hoeveelheid en de vorm van de I/O zullen één of meerdere standaard concepten gevormd worden.

3. Bij het ontwerp zullen de uitgangskaarten overal vóór de ingangskaarten geplaatst worden.

4. De lay-out van de kasten zal op een doordachte en overzichtelijke manier ontwikkeld worden en terug te vinden zijn in alle soortgelijke kasten.

5. Er wordt een keuze gemaakt over het merk van de kasten en eventueel extra voorzieningen om de kasten stofdicht te maken.

6. De invoer van weggaande kabels zal gescheiden worden van het voorbedraadde gedeelte in de kast.

7. De nummering van de klemmenstroken gebeurt volgens de standaard binnen het bedrijf.

8. Alle kasten krijgen een eigen 24 V trafo voor de stuurstroom.

9. Gelijkspanning en wisselspanning wordt van elkaar gescheiden in verband met EMC vervuiling.

Aanpak bij de realisatie

1. De plaatsing van de kasten gebeurt in overleg met de machinebouwer en de onderhoudsmonteur.

2. Indien er draaiende processen onderbroken moeten worden zal dit in overleg moeten gebeuren of wanneer de fabriek stil ligt.

3. De kabels worden gecodeerd volgens een specifieke code die in de tekeningen terug te vinden zal zijn.

4. Bij wijzigingen in de kasten dienen de tekeningen aangepast te worden.

5. Bij plaatsing van kabelgoten en andere delen rond de machines zal overleg met de machinebouwer en onderhoudsmonteur noodzakelijk zijn.

6. Door een goede voorbereiding zal het gebruik van extra klemmenkasten tot een minimum beperkt worden.

Pagina: 21 4.2 Aanpak perslijn 3

Aanpak van het ontwerp

1. De kasten mogen bij het uiteindelijk ontwerp niet meer dan 80 % van de capaciteit in de vorm van ruimte bezitten.

2. Er wordt een keuze gemaakt over het merk van de kasten en eventueel extra voorzieningen om de kasten stofdicht te maken.

3. Er wordt gekozen voor een invoer van de hoofdstroomkabels langs boven en de stuurstroomkabels langs onder.

4. De componenten worden, indien overzichtelijk, geplaatst volgens positienummer in de I/O lijst.

5. De klemnummers worden gekoppeld aan de positienummers van de componenten. 6. Tekeningen worden getekend volgens de standaard binnen Sommen.

7. Er wordt een lijst samengesteld waarin alle typeplaatjes van de huidige motoren van de desbetreffende perslijn verwerkt worden.

8. De terugmeldingen van de motoren worden gedaan via stroommetingen, waardoor de betrouwbaarheid van de terugmelding optimaal word.

Aanpak bij de realisatie

1. Indien er draaiende processen onderbroken moeten worden zal dit in overleg moeten gebeuren of wanneer de fabriek stil ligt.

2. De kabels worden gecodeerd volgens een specifieke code die in de tekeningen terug te vinden zal zijn. Later wordt hiervan een track en trace document gemaakt.

3. Bij wijzigingen in de kasten dienen de tekeningen aangepast te worden.

4. Bij plaatsing van kabelgoten en andere delen rond de machines zal overleg met de machinebouwer en onderhoudsmonteur noodzakelijk zijn.

Pagina: 22

5 Ontwerp

5.1 Ontwerp remote control

Opbouw van de I/O lijst

De IO lijst vormt de koppeling tussen ontwerper en programmeur. Het is dus belangrijk dat deze duidelijk en overzichtelijk blijft.

De IO lijst is opgebouwd in een logische volgorde van begin van het productieproces

(grondstoffen) tot het einde van het productieproces (eindproduct). Dit wordt gedaan door middel van positie nummers (pos nr). De rest van de kolommen vertellen specifieke

informatie over het desbetreffende onderdeel. Korte uitleg over de kolommen:

Pos nr x . .. : x staat voor de plaats van het component in het proces, beginnend bij 0, eindigend bij 1000

Pos nr .. . x : x staat voor doel of status van het component, zo staat bijvoorbeeld een 0 voor aansturing, een 1 voor inbedrijfmelding, een 3 voor een storingsmelding

Laatste wijziging : Datum wanneer de laatste wijziging bij het component is

aangebracht. Een zeer belangrijk onderdeel voor de koppeling tussen programmeur en ontwerper

Code : Unieke code voor elk onderdeel in de lijst

Type : Type component (bv MO voor motor)

Functie : Functie van het component (bv DI voor dichtsturing)

Omschrijving : Korte omschrijving van het onderdeel

PLC Unit : Plaats waarin de component is ondergebracht

Adres : A voor een digitale uitgang

E voor een digitale ingang PAW voor een analoge uitgang PEW voor een analoge ingang

Byte : Plaats van component onder deze byte in PLC unit

Bit : Plaats van component onder deze bit in PLC unit

Wincc DW : Plaats van component onder dit woord in Wincc

Wincc bit : Plaats van component onder deze bit in Wincc

Proces deel : Plaats van onderdeel in het proces

Signaal : Wordt gebruikt bij analoge signalen (bv 0-10V of 0-20mA)

Vermogen kW : Opgenomen vermogen uit het net bij motoren

I-nom : Opgenomen stroom uit het net bij motoren

Pagina: 23

I/O van perslijn 3

De I/O van perslijn 3 is verkregen door informatieaanvragen bij leveranciers en

machinebouwer. Deze informatie in de vorm van datasheets omvat informatie over de plaats en het type sensoren, de plaatsing en het type van motoren enz.

Om deze informatie in de I/O lijst te zetten, moet deze eerst op volgorde gezet worden. Dit is gedaan doormiddel van een overzichtplaatje van de machinebouwer.

Figuur: Overzichtplaatje, geleverd door de machinebouwer

In bovenstaand overzichtplaatje is de opbouw van de perslijn goed te zien. Met dit plaatje is de I/O van heel de lijn te verdelen van boven naar beneden.

Pagina: 24

PosNr Laatste Wijz.

Code Type Func Type sturi

ng

Omschrijving PLC

unit

Adres byte bit WIN DW

CC bit

Proces deel 502 .05 08-07-10 PMC2 PM VOL PMC2 Volmelder 2.20 E 421 .2 420 .18 PERS2 503 .01 18-11-10 P2-TS1 FRQ EMY P2-TS1 Toevoerschroef freq.reg. aansturing 2.12 A 260 .3 260 .27 PERS2 602 .05 08-07-10 PMC3 PM VOL PMC3 Volmelder 2.20 E 422 .3 420 .11 PERS3 603 .01 08-07-10 P3-TS1 FRQ EMY P3-TS1 Toevoerschroef freq.reg. aansturing 2.11 A 220 .0 220 .24 PERS3 702 .05 03-12-10 PMC4 PM NIVO PMC4 Volmelder 2.20 E 424 .6 424 .30 PERS4 703 .01 03-12-10 P4-TS1 FRQ EMY P4-TS1 Toevoerschroef freq.reg. aansturing 2.12 A 260 .4 260 .28 PERS4

De positienummers die voor perslijn 3 zijn gereserveerd beginnen bij 600 en zijn beschikbaar tot nummer 700. De positienummers zijn ver genoeg uit elkaar gekozen zodat gelijkaardige I/O van de verschillende perslijnen parallel loopt met elkaar. Een voorbeeld hiervan is op figuur 11 weergegeven. Je ziet dat de positienummers van perslijn 2 lopen van 500 tot 600 en de nummers van perslijn 4 lopen van 700 tot 800. Zo is een terugmelding van

bijvoorbeeld uitgang A260.3 te vinden op ingang E260.3. Een gelijkaardig onderdeel komt dus telkens overeen met omschrijving, functie, vorm van code enzovoort.

Figuur 11: voorbeeld van gelijkaardige I/O van verschillende perslijnen

Pagina: 25

Ontwerp hardware remote control

Tijdens het ontwerp is vooral gefocust op 3 zaken, te weten: gemak met aansluiten, logica in de indeling (overzichtelijk) en eenvoudig uit te breiden. Om de grootte van de kasten te bepalen is gekeken naar de hoeveelheid I/O die erin komt. Dit is gedaan door middel van de I/O in verschillende zones te verdelen. Aangezien in dit project niet alle processen onder handen genomen worden is voorlopig gekozen voor 5 verschillende zones. Wanneer er een vervolg komt op dit project, zullen er meer zones volgen.

De verschillende zones op een rij:

1. Kast K2.10_2.11 : Alle I/O in MCC.

2. Kast K2.12 : I/O dat deel uitmaakt van persen, LTV, expander en stoommixers . 3. Kast K2.14 : I/O dat deel uitmaakt van koelers.

4. Kast K2.20 : I/O rond silodek van op 2e verdieping. 5. Kast K2.22 : I/O rond silodek op bovenste verdieping.

Na de verdeling is gebleken dat er drie verschillende types kasten ontworpen dienen te worden aangezien het verschil in hoeveelheid en vorm van I/O.

1. Kast K2.10_2.11 : grote hoeveelheid I/O. 2. Kasten K2.12, K2.14, K2.22 : gemiddelde hoeveelheid I/O. 3. Kast K2.20 : I/O in de vorm van 24V en 230V.

De keuze van het merk van de kasten is gevallen op Rittal. Dit door de goede ervaring met deze kasten en de gegarandeerde kwaliteit hiervan. Aangezien de hoeveelheid stof in de fabriek is deze kwaliteit van groot belang. Ook zijn bij Rittal extra toebehoren zoals regen (stof) goot enz. te verkrijgen.

Het ontwerp van de kasten verloopt verder door tekeningen te maken waarbij alle

voorwaarden in acht genomen worden. Aangezien deze tekeningen bij elkaar bijna honderd bladzijden in beslag nemen, zijn slechts de tekeningen van 1 remote control kast als bijlage bijgevoegd. Een voorbeeld van de lay-out van het ontwerp is te vinden op figuur 12.

Pagina: 26 Figuur 12: ontwerp van de lay-out lay-out na realisatie

Pagina: 27 5.2 Ontwerp perslijn 3

Hardware motorgroepen

Deze nieuwe perslijn is anders dan andere perslijnen in de fabriek. De hoeveelheid I/O is veel groter doordat gebruik gemaakt wordt van een LTV en een expander, waar veel meer

motoren en sensoren gebruikt worden om het proces te controleren dan bij traditionele perslijnen.

Figuur 13: traditionele perslijn met stoommixer en 2 persen

Figuur 14: perslijn 3 met stoommixer, LTV, expander en één pers

Figuur 13 beeld een traditionele perslijn af, met een dubbele pers. Figuur 14 geeft de opbouw van perslijn 3 weer. Het is, zowel voor de ontwerper als de programmeur een uitdaging om met deze nieuwe onderdelen aan de slag te gaan.

Pagina: 28 Om een start te kunnen maken met het ontwerp van de kast met alle motorgroepen zijn eerst alle onderdelen in een lijst verwerkt.

Onderdeel Vermogen

(kW)

Bijzonderheden Bewaking

Toevoerschroef 2,2 frequentiegeregeld OK contact frequentieregelaar

Stoommixer 9,5 sterdriehoek Driehoek-relaiscontact

Verwarmingslint stoommixer 1,3 230Vac Relaiscontact

Mengmotor 1,1 frequentiegeregeld OK contact frequentieregelaar

Mengmotor koelmotor 0,047 230Vac PKZ contact

LTV verwarmingslint 3,3 230Vac Relaiscontact

LTV uitdraaimotor 4 frequentiegeregeld OK contact frequentieregelaar

LTV uitdraaimotor koelmotor 0,047 230Vac PKZ contact

Expander oliekoeler 0,25 400Vac Stroommeting met OK contact

Expander schuif oliepomp 0,75 400Vac Stroommeting met OK contact

Expander afzuiger 2,2 400Vac Stroommeting met OK contact

Expander breker 7,5 sterdriehoek Driehoek-relaiscontact

Koeler sluis boven koeler 0,75 400Vac Stroommeting met OK contact

Koeler afzuigventilator 18,5 sterdriehoek Relaiscontact/ analoge stroommeting

Koeler luchtregelklep 0,12 open-dicht sturing Stroommeting met OK contact

Sluis onder filterkast 1 400Vac Stroommeting met OK contact

Schroef onder filterkast 0,37 400Vac Stroommeting met OK contact

Koeler verdeler 0,37 400Vac Stroommeting met OK contact

Koeler oliepomp uitdraagbodem 1,1 400Vac Stroommeting met OK contact

Kruimelaar doseerrol 1,5 400Vac Stroommeting met OK contact

Kruimelaar rol 1 5,5 sterdriehoek Driehoek-relaiscontact

Kruimelaar rol 2 11 sterdriehoek Driehoek-relaiscontact

Kruimelaar verzamelschroef 0,75 400Vac Stroommeting met OK contact

Korrelschroef 2,2 400Vac Stroommeting met OK contact

Korrelelevator 3 400Vac Stroommeting met OK contact

Voeding schrauwen kast 25A 400Vac

Na deze informatie verzameld te hebben is het ontwerp een kwestie van tekeningen maken waarbij alle motoraansturingen verwerkt worden op de juiste manier volgens de standaard binnen Sommen.

Pagina: 29 Figuur 15: Lay-out van de motorgroepenkast

Pagina: 30

Overige ontworpen hardware Vermogensschakeling pers 3:

Zoals in hoofdstuk 2.3 is omschreven zal pers 2a verplaatst worden naar perslijn 3. De kast met een ster-driehoekschakeling waar deze 160kW motor van de pers werd aangestuurd blijft op de zelfde plaats in de MCC staan. Deze kast is ooit uitgebrand en gedeeltelijk vernieuwd, zoals op figuur 16 te zien is, maar er zijn nooit tekeningen van gemaakt. Er zijn dan ook nieuwe tekeningen van gemaakt. De aansturing en terugmeldingen komen op de remote control in de MCC.

Figuur 16: vermogensschakeling pers 3

Vermogensschakeling expander:

De kast voor de expander wordt door een extern bedrijf ontworpen en gemaakt en zal worden aangestuurd via Profibus. De hoofdcomponenten van deze besturing zullen bestaan uit een softstarter met een overneemrelais.

Siemens touchpanels:

Voor de operators in de fabriek zijn Siemens touchpanels geprogrammeerd waarop actuele informatie over de perslijn te zien is. De

operators in de fabriek kunnen de persen i.v.m. veiligheid alleen via deze panels starten.

Figuur 17: Siemens touchpanel

Pagina: 31

Vetsmering:

De persen, expander en LTV worden gesmeerd door voedselveilig vet. Dit gebeurt

automatisch door middel van smeerunits die aangestuurd worden door speciale printplaten. Met de komst van de nieuwe perslijn zouden er 2 printplaten bij komen. Aangezien deze niet meer in de kast geplaatst konden worden is hiervoor een nieuwe kast ontworpen en

gerealiseerd. Figuur 18 geeft een beeld van de oude vetsmering, daarnaast is de nieuwe kast weergegeven.

Figuur 18: detail van oude vetsmeringskast Nieuwe vetsmeringskast met handbediening en indicatie

Pagina: 32 5.3 Kabelplan

In een grote fabriek als Theeuwes mengvoeders is een kabelplan van groot belang. In de fabriek is overlast van ongedierte bijna niet tegen te gaan, vandaar dat het regelmatig gebeurt dat er aan kabels geknaagd wordt en hierdoor storingen ontstaan. Dit zijn vaak vervelende storingen waarbij eerst uitgezocht moet worden via welke weg de kabels lopen. Vaak lopen de kabels ook nog via oude klemmenkasten waarvan vervolgens geen tekeningen gemaakt zijn. Het gevolg is dat er veel tijd verloren gaat bij relatief simpele storingen.

Om dit probleem tegen te gaan is besloten om een document op te stellen met als doel het verloop van de bekabeling in beeld te brengen. Er wordt tijdens het realiseren van het project bijgehouden hoe kabels gelegd worden. De kabelbenaming is in het ontwerp van de kasten reeds opgenomen. Deze informatie wordt na elke fase van het project in een

document verwerkt. Dit document beschrijft het startpunt en het eindpunt van de kabel, maar ook waar de kabel eventueel nog passeert. Dit alles kost tijd maar zal in de toekomst bij eventuele storingen tijd besparen.

Kabelplan Kast A Kast B Tijdelijk handgeschreven document V e rl o o p v a n b e k a b e lin g

Pagina: 33

6 Realisatie

6.1 Realisatie remote control

De eerste stap na het ontwerp is het assembleren van de besturingskasten.

Aangezien de I/O van perslijn 3 op deze kasten aangesloten wordt, zullen deze dus gemaakt en geplaatst moeten worden vóór dat de motorgroepenkast van de nieuwe perslijn

aangesloten wordt.

Wanneer de kasten in de fabriek geplaatst zijn, zijn deze eerst aan elkaar gemaakt door middel van de Profibuskabel. Het initialiseren van de modules is in het weekend gedaan omwille van het feit dat de PLC even uit gezet moest worden. Hierna is begonnen met het plaatsen van de I/O op de modules.

Bij de verdeling van de Profibus was tijdens de voorbereidingen besloten om een Profibus-hub te gebruiken. De plaats van deze Profibus-hub is gekozen in kast K2.10_2.11, omdat dit een centraal en logisch startpunt is. De verdeling van de weggaande Profibus kabels was vooraf niet vastgelegd en heeft tijdens de realisatie van het project voor problemen gezorgd. De kabel met de langste lengte (en met de meeste slaves) was op een onlogische manier gelegd waardoor er problemen ontstonden met de communicatie. Dit probleem is opgelost door op een zaterdag de paarse Profibuskabel opnieuw te leggen langs een logischere en kortere weg. Figuur 20 geeft de huidige Profibusverdeling weer.

PLC 2.00 Master Remote control Module 2.10_2.11 Remote control Module 2.12 Remote control Module 2.14 Remote control Module 2.20 Profibus hub Remote control Module 2.22 Siemens touchpanel Siemens touchpanel Siemens touchpanel Siemens touchpanel Siemens touchpanel Siemens touchpanel 8 E Softstarter expander 8 E Schrauwen vloeistofdosering

Pagina: 34 6.2 Realisatie perslijn 3

De deadline voor perslijn 3 was vastgelegd en goedgekeurd door alle partijen. Echter, naar mate de deadline naderde bleek dat deze door de constructeur niet gehaald kon worden. Er werd dus een nieuwe datum vastgelegd, wat ook ons als installateurs meer ruimte gaf. Een grote tegenvaller gedurende het project was dat er beslissingen genomen werden tijdens het werk. Dat wil zeggen dat de constructeur plaatsing van belangrijke onderdelen als sensoren en dergelijke niet van te voren op papier had gezet. Zo zijn er bijvoorbeeld

onderdelen op het laatste moment nog verplaatst, wat vaak leidde tot lastige situaties. Tijdens de testfase van het project bleek de stroommeting van de pers niet te kloppen. De stroom die de pers verbruikt werd gemeten aan het driehoekrelais van de

ster-driehoekschakeling. Deze meting werd daarna softwarematig vermenigvuldigd.

Nu bleek, wanneer de motor belast werd, de stroom van de stroommeting niet overeen te komen met de werkelijke stroom (gemeten met een stroomtang).

Over 1 kant van de spoelen van de motor is een condensatorbatterij geplaatst. De stroom werd ook aan deze kant gemeten, waardoor de gemeten stroom lager is dan de werkelijke motorstroom. Er ontstond een discussie waar de stroommeting dan geplaatst moest

worden. Onder het netrelais, waarna de meting vermenigvuldigd moet worden, of boven het netrelais, waar de meting de stroom aangeeft die uit het net onttrokken wordt.

Om de juiste motorstroom te krijgen, zal de stroom gemeten moeten worden onder het netrelais. Wanneer er boven het netrelais gemeten wordt, wordt het opgenomen vermogen, en niet de werkelijke motorstroom gemeten. De stroom, gemeten over het netrelais, moet softwarematig nog wel verdubbeld worden.

Pagina: 35

7 Conclusies en aanbevelingen

7.1 Conclusies

Het ontwerp van de hardware is volgens de gestelde voorwaarden verlopen. Mede doordat de voorbereiding van dit deel van het project goed was, zijn hier geen noemenswaardige problemen naar voren gekomen.

Tijdens de realisatie zijn echter nog enkele problemen naar voren gekomen. Maar deze problemen zijn opgelost en worden meegenomen in het ontwerp van volgende projecten. De planning van ons, als installateurs, hing in grote lijnen af van de constructeur. De

constructeur had wel een planning gemaakt, maar hier werd niet aan voldaan, of er zat geen logische volgorde in, waardoor er installatieuren verloren zijn gegaan.

7.2 Aanbevelingen

Om moeilijke situaties te voorkomen zullen er bij de voorbereiding van een project als dit afspraken op papier gezet moeten worden die door alle partijen goedgekeurd worden. Bij een probleem kan dit een eventuele onenigheid voorkomen.

De planning is een moeilijk punt wanneer deze afhangt van de planning van een

constructeur. Wanneer de constructeur zich aan de planning houdt is er weinig aan de hand. Echter, wanneer dit niet gebeurt, kan de eigen gemaakte planning vaak niet gehaald worden. Ook hier is overleg en afspraken maken een belangrijke punt.

Pagina: 36

8 Bijlagen

8.1 Bijlage 1

Pagina: 37 8.2 Bijlage 2

Pagina: 38 8.3 Bijlage 3