PANOSTUSNOSTURIN TIEDONSIIRRON ARKKITEHTUURI JA TOIMINTA (SELVITYS)

SELVITYS V. 1.2 1 (8) PANOSTUSNOSTURIN TIEDONSIIRRON ARKKITEHTUURI JA TOIMINTA (SELVITYS) Projektin nimi: Projektin lyhenne: Projektinumero: Case: Laatijan nimi: Teollisuuden käynnissäpidon prognostiikka PROGNOS E3SU00351 Panostusnosturi Jari Karppinen Versio: 1.2 Tila: [] Luonnos [x] Ehdotus/muutosehdotus [] Hyväksytty Muutoshistoria: Versio Pvm Tekijä Huomautus 0.1 30.9.2004 J.Karppinen Luonnos 1.0 4.10.2004 J.Karppinen Ehdotus 1.1 4.10.2004 J.Karppinen Lisätty Nero Research 1.2 7.12.2004 J.Karppinen Ylimääräiset otsikkokentät poistettu. JAKELU: Projektiryhmä

2 (8) SISÄLLYSLUETTELO 1. Johdanto...3 1.1 Dokumentin tarkoitus...3 1.2 Lukijakunta ja pätevyysalue...3 1.3 Sanasto...3 2 Nykyisen kunnonvalvonnan toimintaympäristö ja tiedonsiirto...3 2.1 Kohteet...3 2.2 Käyttäjät...4 2.3 Toimintakuvaukset...4 2.3.1 KCI KONECRANES: Maintenance Monitor 1996... 4 2.3.2 NERO RESEARCH... 4 2.4 Tiedonsiirtostandardit ja -liitännät...5 2.4.1 KCI KONECRANES: Maintenance Monitor 1996... 5 2.4.2 NERO RESEARCH... 6 2.5 Sanomat...6 2.5.1 KCI KONECRANES: Kunnonvalvontatietokone Nosturin logiikka... 6 2.5.2 KCI KONECRANES: Nosturin logiikka Kunnonvalvontatietokone... 6 2.5.3 KCI KONECRANES: Vastaanota nosturin tilatiedot... 7 2.5.4 KCI KONECRANES: Vastaanota nosturin kunnonvalvontalaskureiden tiedot... 7 2.6 Käyttöjärjestelmät...8 2.7 Käytettävä laitteisto (hardware)...8 2.8 Dokumentointi...8 3 Huomautuksia...8 4 Viitteet...8 5 Liitteet...8

3 (8) 1. Johdanto Tekesin rahoittamassa kolmivuotisessa tavoitetutkimushankkeessa tämän Casen kohteena on Rautaruukki Raahe Steelin jatkuvavalukoneen panostuksessa käytettävä nosturi. Panostusnosturi on tuotannon jatkuvuuden kannalta kriittinen kone. Sen vikaantuminen toimintakyvyttömäksi johtaa jatkuvavalukoneen tuotannon keskeytymiseen, josta aiheutuu suuret taloudelliset menetykset. Oheisessa kuvassa on panostusnosturin sivuprofiili. Kuva 1. Panostusnosturi 1.1 Dokumentin tarkoitus Tämä dokumentti selvittää panostusnosturin ohjausjärjestelmään ja kunnonvalvontaan kuuluvat nykyisin käytössä olevat tiedonsiirtoväylät ja protokollat. (selvitys 09/2004) Dokumentti kuvaa keskeiset asiat laitteista ja laiteliitynnöistä sekä panostusnosturin kunnonvalvontasovellukselle välitettävät tiedot (tietokantoihin tai tiedostoihin) ja tavasta, miten ne esitetään käyttäjälle ja kunnossapidolle. 1.2 Lukijakunta ja pätevyysalue 1.3 Sanasto Projektin vastuuhenkilöt, Case:n sidosryhmät, Rautaruukki Oyj:n projektihenkilöt, panostusnosturin, sen ohjaus- ja kunnonvalvontajärjestelmien toiminnasta ja huollosta vastaavat henkilöt. 2 Nykyisen kunnonvalvonnan toimintaympäristö ja tiedonsiirto 2.1 Kohteet KCI KONECRANES: Maintenance Monitor 1996. Panostusnosturin kunnonvalvontasovellus. NERO RESEARCH: Panostusnosturin 122 kunnonvalvontajärjestelmä.

4 (8) 2.2 Käyttäjät Kunnonvalvontasovellukset on tarkoitettu nosturin toiminnasta ja huollosta vastaaville Rautaruukin henkilöstölle. Näihin kuuluvat henkilöt, jotka suorittavat päivittäistä/jatkuvaa prosessinohjausta ja kunnonvalvontaa sekä henkilöt, jotka seuraavat tämän tutkimustilanteen kehittymistä laajemmin. 2.3 Toimintakuvaukset 2.3.1 KCI KONECRANES: Maintenance Monitor 1996 Kaiken kaikkiaan panostusnostureita on terässulatolla yhteensä kuusi (6) kappaletta. Nostureiden ohjausjärjestelmien "ytimen" muodostavat Siemensin S5 -logiikat, jotka on esitetty kuvan 2 oikeassa laidassa. Logiikoilta lähetetään kunnonvalvontatiedot radiolinkkien välityksellä ja edelleen sulaton valokaapelin kautta toistimelle, johon on kytketty sekä tehtaan lähiverkko että kunnonvalvontatiedot vastaanottava Windows NT-tietokone. Kuva 2. Kunnonvalvonnan järjestelmäarkkitehtuuri 2.3.2 NERO RESEARCH Panostusnosturiin 122 on asennettu neljä kiihtyvyysanturia kahdelle nostoyksikölle eli yhteensä kahdeksan anturia. Antureista signaalit on johdettu VMT signaalinkäsittelyyksiköille, joissa niistä irroitetaan kaksi piirrettä: kokonaistehoarvo (0-1000 Hz) sekä verhokäyrä-rms, jonka suodinalue riippuu pisteestä. Sähkömoottorin osalta suodinalue on valittu niin, että laakerin ominaistaajuus on suodattamattomalla kaistalla. Vaihteessa on

5 (8) ryntötaajuus suodattamattomalla kaistalla. Yhteensä on käytössä siis 16 piirrettä, jotka on yhdistetty kahdeksan ryhmiksi (1 per nostokone) kuvaamaan toimintatilaa. Järjestelmän käyttöönotto käynnistettiin neljän viikon alkuopetuksella, jolloin kerättiin 8 piirteen vektoreita ja yhdistettiin ne samaan tietokantaan. Nostokoneita pidetään siis samankaltaisina. Alkuopetuksen jälkeen on siirrytty testaustilaan. Luokittelija on muodostettu LVQ-algoritmilla. Järjestelmää opetetaan uutuustilanteissa uusilla näytteillä sen tulkinnan perusteella, jonka käyttäjä antaa kuitatessaan tapahtumia. Uutuustilanteiden kohdalla järjestelmä lähettää lyhytviestin (SMS) valittuihin GSMnumeroihin, jos uutuusarvo on riittävän suuri. Tunnettuja vikatilanteita ei ole vielä ollut toistaiseksi, mutta myös silloin lähtisi lyhytviesti. 2.4 Tiedonsiirtostandardit ja -liitännät 2.4.1 KCI KONECRANES: Maintenance Monitor 1996 Nostureiden S5-logiikoiden ja kunnonvalvonta-tietokoneen välinen liikennöinti hoidetaan laajasti tuetulla Sinec H1 -kommunikointiprotokollalla. Logiikoilta sanomat lähtevät aluksi sarjaliikenneväylää RS/Ethernet -muuntimeen, josta on Ethernet -kaapelointi edelleen radiolinkeille. Radiolinkit on toteutettu Aironetin ARLAN -verkkomoduuleilla. Kunnonvalvontatietokoneessa, joka vastaanottaa sanomat radiolinkeiltä valokaapelin ja toistimen kautta, käytetään Siemensin Sinec H1 CP1413 -verkkoliitäntäkorttia. Sinec H1-protokollan viestikentät on määritelty tarkasti mm. Etherealin Display Filter Reference -websivustolla: Kentän nimi Tyyppi Kuvaus h1.dbnr Unsigned 8-bit integer Muistilohkon numero h1.dlen Signed 16-bit integer Pituus 16-bittisinä tavuina h1.dwnr Unsigned 16-bit integer Muistilohkon osoite h1.empty Unsigned 8-bit integer Tyhjä kenttä h1.empty_len Unsigned 8-bit integer Tyhjän kentän pituus h1.header Unsigned 16-bit integer H1-Otsikko h1.len Unsigned 16-bit integer Pituusindikaattori h1.opcode Unsigned 8-bit integer Operointikoodi h1.opfield Unsigned 8-bit integer Operaation tunnistin h1.oplen Unsigned 8-bit integer Operaation pituus h1.org Unsigned 8-bit integer Muistityyppi h1.reqlen Unsigned 8-bit integer Pyynnön pituus h1.request Unsigned 8-bit integer Pyynnön tunnistin h1.reslen Unsigned 8-bit integer Vasteen pituus h1.response Unsigned 8-bit integer Vasteen tunnistin h1.resvalue Unsigned 8-bit integer Vasteen arvo

6 (8) 2.4.2 NERO RESEARCH VMT-yksiköiltä signaalit tuodaan ma viesteinä Gantner Electroncsin e.bloxx I/O - moduuleille, joista piirrearvot siirretään Profibus PA -kenttäväylästandardin liityntämoduulin kautta Profibus PA-väylälle, johon on kytketty sähkötilassa oleva kunnonvalvonta-pc. Gantner Electronicin e.bloxx -järjestelmä on kehitetty hajautettuja tiedonkeruusovelluksia varten. Järjestelmässä on erilaisia mittausmoduleja mm. useille tunnetuille anturi- ja prosessiviestityypeille. Lisäksi järjestelmään saa moduleja, joiden korkea mittausnopeus mahdollistaa liittää järjestelmään myös kunnossapidossa usein tarvittavia nopeita mittauksia. e.bloxx järjestelmä on liitettävissä standardeilla liitynnöillä osaksi automaatiojärjestelmiä. Gantner Electronicilta löytyy myös ohjelmointia varten valmis dll, jolla liittyminen väylään ja ohjelmointi helppoa. 2.5 Sanomat Seuraavissa sanomakuvauksissa muoto A tarkoittaa kirjainta ja muoto 9 numeroa. 2.5.1 KCI KONECRANES: Kunnonvalvontatietokone Nosturin logiikka Nosturin logiikka hyväksyy seuraavat komennot: Kentän nimi Muoto Arvot/Rajat Kommentti Operointikoodi A C Nosturin numero 999 1,2,... Operointikoodi A R Reset Laitteiston numero 99 1,2,.. Varalla A... Yhden sanoman pituus on aina 26 tavua. Reset -komentoa käytetään nollaamaan nosturin kunnossapitolaskurit. Laitteiston numerolla tarkoitetaan, mitä laitteistoa aiotaan nollata. 2.5.2 KCI KONECRANES: Nosturin logiikka Kunnonvalvontatietokone Nosturin logiikka lähettää seuraavat tilatiedot: Kentän nimi Muoto Arvot/Rajat Kommentti Operointikoodi A S Tilaviesti nosturilta Nosturin numero 999 1,2,3... Nosturin numero Grab A load status A N Grab A not loaded L Grab A loaded Grab B load status A N (Grab B Not loaded) L (Grab B Loaded) Virheluokka 9 0 Varoitus 1 Kriittinen (Nosturi pysähtyi)

7 (8) Virhekoodi 999 000 Ei virhettä 001 Virhe Sillan koordinaatti 999999 Sillan koordinaatti Vaunun koordinaatti 99999 Vaunun koordinaatti Nostimen A koordinaatti 99999 Nostimen A koordinaatti (Nostimen B koordinaatti) 99999 (Nostimen B koordinaatti) Varalla A Varakenttä Yhden sanoman pituus on aina 32 tavua. 2.5.3 KCI KONECRANES: Vastaanota nosturin tilatiedot Kunnonvalvontatietokone vastaanottaa vastaavat tilatiedot: Kentän nimi Muoto Arvot/Rajat Kommentti Operointikoodi A S Tilaviesti nosturilta Nosturin numero 999 1,2,3... Nosturin numero Grab A load status A N Grab A not loaded L Grab A loaded Grab B load status A N (Grab B Not loaded) L (Grab B Loaded) Virheluokka 9 0 Varoitus 1 Kriittinen (Nosturi pysähtyi) Virhekoodi 999 000 Ei virhettä 001 Virhe Sillan koordinaatti 999999 Sillan koordinaatti Vaunun koordinaatti 99999 Vaunun koordinaatti Nostimen A koordinaatti 99999 Nostimen A koordinaatti (Nostimen B koordinaatti) 99999 (Nostimen B koordinaatti) Varalla A Varakenttä Yhden sanoman pituus on aina 32 tavua. 2.5.4 KCI KONECRANES: Vastaanota nosturin kunnonvalvontalaskureiden tiedot Kunnonvalvontatietokone vastaanottaa kunnonvalvontalaskureiden tiedot: Kentän nimi Muoto Arvot/Rajat Kommentti Operointikoodi A C Vastaanota laskurit nosturilta Nosturin numero 999 1,2,3... Nosturin numero Kunnonvalvontalaskuri A+9 - Laskureiden arvot

8 (8) 2.6 Käyttöjärjestelmät Windows NT 2.7 Käytettävä laitteisto (hardware) 2.8 Dokumentointi KCI KONECRANES:in kunnonvalvontajärjestelmän laitteistoarkkitehtuuri on esitetty kuvassa 2. NERO RESEARCH:in laitteistoarkkitehtuurin kuvaus on esitetty kappaleessa 2.4.2. Panosnosturin tiedonsiirron arkkitehtuuri ja toiminta (tämä dokumentti). 3 Huomautuksia KCI KONECRANES:in kunnonvalvontasovelluksen kehitysohjelmisto sekä sovelluksen tarvitsemien tietokantojen luontiin, tallennuksiin ym. ylläpitoon kehitetyt sql-kieliset tiedostot ovat KCI KONECRANESIN omaisuutta. Sovelluksen käyttöliittymäkuvat on tarvittaessa saatavana VTT Elektroniikasta. 4 Viitteet KCI Konecranes, Maintenance Monitor Communication Specification, Version 1.0, 16.9 1996. Sivut 3-7. Novotek Finland Oy, Gantner - Uusi e.bloxx -järjestelmä, Lehdistötiedote, 15.11.2002. [http://www.dosesoft.fi/html/ajankohtaista/tiedotteet/151102_ebloxx%20.htm] 5 Liitteet LIITTEET