ترقية PLC لخط التصنيع في فيتنام | SENTRADO
دراسة حالة مفصلة حول حل الأتمتة الصناعية من SENTRADO والذي يقدم نتائج قابلة للقياس لعمليات التصنيع في فيتنام.
خلفية المشروع والأهداف
قامت شركة تصنيع متنامية في مقاطعة بينه دونغ في فيتنام بتكليف SENTRADO لترقية نظام التحكم في خط الإنتاج الرئيسي الخاص بها، والذي كان يعمل على منصة PLC قديمة لأكثر من 12 عامًا. استخدم النظام القديم بروتوكولات اتصال مملوكة لا يمكن دمجها مع نظام تنفيذ التصنيع (MES) الجديد للشركة، مما حال دون المراقبة في الوقت الفعلي للإنتاج، وتتبع الجودة، وتحليل الفعالية الشاملة للمعدات (OEE).
يقوم خط الإنتاج بأعمال التجميع والاختبار والتغليف الآلي لمكونات الإلكترونيات الاستهلاكية، مع قياس أوقات الدورة بالثواني. كان جهاز التحكم القديم، رغم كفاءته الوظيفية، يفتقر إلى قوة المعالجة المطلوبة للتحكم المتقدم في الحركة الذي يتطلبه نظام المناولة فائق السرعة الجديد، كما أن شبكته المملوكة جعلت من المستحيل توصيل ماسحات الباركود، وأنظمة الرؤية، والأجهزة الذكية الأخرى اللازمة لإمكانيات Industry 4.0.
قدمت SENTRADO هجرة كاملة لنظام التحكم إلى وحدات التحكم Siemens S7-1200 مع عمود فقري لشبكة PROFINET، مما أتاح التكامل السلس مع MES، وأجهزة التحكم الجديدة في الحركة، ونظام HMI/SCADA شامل لرؤية الإنتاج. تم الانتهاء من الهجرة خلال توقف مخطط للإنتاج لمدة أسبوعين، مع التحقق من صحة جميع الأنظمة قبل استئناف الإنتاج الكامل.
المشاكل التي كان علينا حلها
1. عدم توافق البروتوكول
استخدم PLC القديم بروتوكول تسلسلي مملوك لا يمكنه التواصل مع الشبكات الصناعية الحديثة. تطلب تكامل MES اتصال OPC UA، بينما دعم نظام الرؤية الجديد وماسحات الباركود فقط PROFINET و EtherNet/IP.
2. متطلبات التحكم في الحركة
تطلب نظام الالتقاط والوضع فائق السرعة الجديد تنسيقًا دقيقًا للحركة متعددة المحاور مع مزامنة على مستوى الميكروثانية، وهو ما يتجاوز قدرة جهاز التحكم القديم. احتاج العميل إلى PROFINET IRT (الوقت الحقيقي متساوي التزامن) للتحكم الحتمي في الحركة.
3. الحد الأدنى لنافذة التوقف
يعمل خط الإنتاج ستة أيام في الأسبوع بمعدل استخدام مرتفع. ولم يتسنَّ للعميل سوى تخصيص نافذة توقف لمدة أسبوعين لإكمال عملية الترحيل، والتي تشمل التركيب، والتوصيلات الكهربائية، والتحقق من البرمجة، واعتماد الإنتاج.
4. الثغرات في تتبع المنتج
في غياب التتبع المعتمد على الرموز الشريطية، لم يتمكن المصنع من تتبع الوحدات الفردية خلال عملية التجميع. ولم يتم رصد مشكلات الجودة إلا في مرحلة الاختبار النهائي، مما صعّب تحديد السبب الجذري للعيوب أو اتخاذ الإجراءات التصحيحية.
5. رؤية OEE
لم يكن لدى مدير المصنع أي آلية أوتوماتيكية لحساب OEE. حيث كانت أسباب التوقف، وأوقات التغيير، وأعداد الإنتاج تُسجَّل يدويًا على الأوراق، مما أدى إلى إصدار تقارير أداء غير دقيقة ومتأخرة.
نهجنا والبنية المعمارية للنظام
استبدلت SENTRADO نظام التحكم التقليدي بمنصة Siemens S7-1200 باستخدام CPU 1215C كمتحكم رئيسي، متصل عبر شبكة PROFINET IRT بوحدات الإدخال والإخراج الموزعة، ومحركات السيرفو، ولوحات HMI، وأجهزة الطرف الثالث. وتوفر شبكة PROFINET IRT الاتصال الحتمي المطلوب للتحكم المتزامن في الحركة متعددة المحاور، بأوقات دورة تقل عن 1 مللي ثانية لتنسيق الحركة بين محاور الالتقاط والوضع.
يوفر خادم OPC UA المدمج في S7-1200 واجهة بيانات موحدة وآمنة إلى نظام MES، حيث ينقل أعداد الإنتاج، وأوقات الدورات، ونتائج الجودة، وأحداث التوقف، ومقاييس OEE في الوقت الفعلي. وتقوم ماسحات الرموز الشريطية في كل محطة بقراءة معرّفات الوحدات وتمريرها إلى PLC، والذي يتتبع كل منتج خلال تسلسل التجميع، ويسجل معاملات العملية ونتائج الاختبار مقترنة بذلك الرقم التسلسلي في سجل بيانات محلي.
يتضمن نظام HMI لوحتين من SIMATIC Comfort Panels في محطات المشغل بالإضافة إلى محطة عمل WinCC RT Advanced SCADA لمشرف الإنتاج. يوفر SCADA لوحات معلومات OEE في الوقت الفعلي، ومخططات باريتو لتحليل وقت التوقف، وجدولة الإنتاج، ومخططات اتجاهات الجودة. تم تصنيع لوحات التحكم في منشأة SENTRADO مع جميع VFDs ومحركات السيرفو وتوزيع الطاقة مسبق التوصيل والاختبار، مما يقلل من وقت التركيب في الموقع خلال فترة الإغلاق التي تستغرق أسبوعين.
أبرز ميزات هندسة النظام
- Siemens S7-1200 CPU 1215C مع PROFINET IRT
- شبكة PROFINET IRT للحركة متعددة المحاور الحتمية
- خادم OPC UA للتكامل الموحد مع MES
- تتبع المنتجات بناءً على الباركود في كل محطة تجميع
- محركات سيرفو V90 مع SINAMICS لحركة الالتقاط والوضع
- WinCC SCADA مع لوحات معلومات OEE في الوقت الفعلي
- لوحات مسبق توصيلها للتركيب السريع أثناء الإغلاق
- تكامل نظام الرؤية عبر PROFINET
معلمات النظام والتكوين
| نظام التحكم | Siemens SIMATIC S7-1200 |
| وحدة التحكم | 1 × CPU 1215C DC/DC/DC |
| إجمالي نقاط I/O | 280+ (AI: 24, AO: 8, DI: 160, DO: 88) |
| محاور الحركة | 4 × محاور سيرفو (PROFINET IRT) |
| بروتوكول الاتصال | PROFINET IRT / OPC UA / Modbus TCP |
| لوحات HMI | 2 × TP700 Comfort + 1 محطة عمل SCADA |
| خزائن التحكم | 2 × IP54 |
| محركات السيرفو | 4 × SINAMICS V90 (1.5kW) |
| زمن الدورة | 8 ثوانٍ (تم تقليله من 14 ثانية) |
| واجهة MES | OPC UA مع اتصال مشفر |
| تتبع المنتجات | باركود في 6 محطات |
| مراقبة OEE | حساب آلي في الوقت الفعلي |
المكونات والأجهزة الرئيسية
Siemens CPU 1215C
6ES7215-1AG40-0XB0
وحدة تحكم الخط الرئيسي
محرك سيرفو SINAMICS V90
6SL3210-5FB10-1UF0
مشغل سيرفو PROFINET
SIMOTICS S-1FL6
1FL6042-2AF21-1AA1
محرك سيرفو لعمليات الالتقاط والوضع
TP700 Comfort HMI
6AV2124-0GC01-0AX0
لوحة لمس للمشغل
WinCC RT Advanced
6AV2104-0DA06-0AA0
SCADA مع خيار OEE
SCALANCE XC208
6GK5208-0BA00-2AC2
محول PROFINET IRT
SITOP PSU6200
6EP3333-7SB00-0AX0
مزود طاقة ثابت 24V/10A
قاطع تماس SIRIUS 3RT2
3RT2025-1BB40
قاطع تماس المحرك مع ملامسات مساعدة
مراحل المشروع
التصميم والبرمجة
6 أسابيعمواصفات الأجهزة، وتطوير البرمجيات قبل الإغلاق
تصنيع لوحات التحكم
3 أسابيعلوحات تحكم موصلة مسبقاً ومختبرة بالكامل في SENTRADO
التحضيرات قبل الإغلاق
2 أسابيعصواني الكابلات، البنية التحتية للشبكة، إعداد MES
أسبوع الإغلاق 1
1 أسبوعإزالة النظام القديم، تركيب لوحات التحكم الجديدة، التوصيلات
أسبوع الإغلاق 2
1 أسبوعتشغيل الطاقة، فحوصات I/O، التشغيل التجريبي، التحقق من الإنتاج
الدعم بعد التشغيل
4 أسابيعمهندس في الموقع لتحسين الأداء والضبط
التدريب
1 أسبوعتدريب فريق المشغلين والصيانة
الدعم المستمر
12 شهراًالتشخيص عن بعد وخدمة الضمان
النتائج القابلة للقياس
تم التحقق من بيانات الأداء بعد تشغيل النظام والتشغيل المستمر.
من 14s إلى 8s لكل وحدة
رؤية بيانات الإنتاج في الوقت الفعلي
تتبع آلي لـ OEE والجودة
إمكانية التتبع على مستوى المحطة والكشف المبكر
قبل وبعد: مقارنة محددة كمياً
| المقياس | قبل | بعد | التغيير |
|---|---|---|---|
| زمن الدورة لكل وحدة | 14 ثانية | 8 ثوانٍ | −40% |
| تكامل MES | آلات مستقلة، لا توجد بيانات | تكامل MES في الوقت الفعلي بنسبة 100% | متصل |
| إدخال البيانات يدوياً | تتبع OEE الورقي | 0 إدخال يدوي (آلي) | −100% |
| معدل العيوب | خط الأساس | انخفاض بنسبة 30% (الاكتشاف المبكر) | −30% |
| رؤية الإنتاج | ملخص نهاية الوردية | لوحات معلومات OEE في الوقت الفعلي | مباشر |
البيانات مبنية على تقارير تكليف المشروع والقياسات التشغيلية المستمرة. اسم العميل متاح بموجب اتفاقية عدم الإفصاح.
التأثير على النتائج النهائية
تجاوز نظام الأتمتة المُسلَّم جميع أهداف الأداء المحددة في العقد، حيث حقق إنتاجية أعلى، واستهلاكاً أقل للطاقة، وجودة منتجات محسنة مقارنة بالعمليات الأساسية. وأفاد العميل بتحقيق عائد كامل على الاستثمار ضمن فترة الاسترداد المتوقعة، ومنذ ذلك الحين تعاقد مع SENTRADO لمراحل إضافية من توسعة المصنع.
هل لديك مشروع مشابه؟
سواء كنت بحاجة إلى ترحيل كامل لنظام DCS، أو خزائن تحكم PLC مخصصة، أو حل أتمتة متكامل، فإن مهندسينا مستعدون للمساعدة. احصل على استشارة وعرض أسعار مجانيين اليوم.