Referencje - Zakład Produkcyjny Przemysłu Drzewnego

w w w. a s t o r. c o m . p l
Zakład Produkcyjny Przemysłu Drzewnego WUTKOWSCY Sp. z o.o., Śliwice
System sterowania procesem suszenia drewna
Na etapie projektowania systemu, w oparciu o wyniki naj−
nowszych badań Wydziału Technologii Drewna Akademii
Rolniczej w Poznaniu, dokonaliśmy oceny przydatności za−
stosowania centralnego sterowania procesem suszenia
drewna do produkcji meblarskiej oraz wydajności takiego
systemu. Wynik tego badania zaskoczył nas bardzo. Oka−
zało się bowiem, iż zastosowanie wielofunkcyjnego cen−
tralnego układu sterowania procesem suszenia daje możli−
wość połączenia dwu metod suszenia poprzez wybranie z
każdej z nich tych procedur, która zapewniają uzyskanie
najlepszych warunki w całym procesie. Dzięki temu można
uzyskać najwyższe parametry suszonych elementów przy
zminimalizowaniu odpadów, a także zredukować dodatko−
we czynności związane z suszeniem drewna różnych ga−
tunków z zachowaniem warunków optymalnych dla każde−
go z nich. Niebagatelne znaczenie ma też fakt wykluczenia
czynnika ludzkiego, czyli zaangażowania osoby nadzorują−
cej w trybie ciągłym pracę suszarni, ręcznych zmian para−
metrów procesu − w ten sposób wyklucza się możliwość
popełnienia błędu i narażenia zakładu na straty.
odczytujące wartość temperatury i wilgotności w komorze
suszarniczej. W tym przypadku regulacja czynnika grzew−
czego i wilgotności nastawiana jest ręcznie, a nadzór nad
procesem prowadzi osoba obsługująca suszarnię. Ponie−
waż system pomiarowy tego typu odczytuje tylko dwie war−
tości − temperaturę powietrza i wilgotność w komorze su−
szarniczej, nie pozwala on na kontrolowanie wilgotności
wgłębnej suszonych elementów, a tym samym nie daje
gwarancji jakości drewna użytego do produkcji. Wystąpie−
nie błędów w procesie suszenia z zastosowaniem takiego
układu pomiarowego może powodować straty od 20% do
56% wartości wsadu *. Stąd też, nawet jeśli w początkowej
fazie inwestycji w komorę suszarniczą użytkownik poniesie
mniejsze nakłady finansowe, w trakcie jej użytkowania mo−
że narazić się na niepotrzebne straty, a w efekcie − wzrost
kosztów produkcji.
W fazie przygotowań do omawianej poniżej inwestycji, zna−
jąc specyfikę zakładu, przeprowadziliśmy szczegółowy
przegląd dostępnych na rynku ofert z zakresu urządzeń
sterujących pod kątem następujących kryteriów:
●
niezawodność,
●
prostota obsługi,
●
możliwość wielofunkcyjnego programowania,
●
gwarancja i serwis,
●
kompetencja dystrybutora i jego rzetelność oraz wiary−
godność na rynku,
●
cena podzespołów niezbędnych do realizacji projektu.
Biorąc pod uwagę powyższe kryteria, zdecydowaliśmy się
na zakup sterowników GE Fanuc w firmie ASTOR, zachę−
ceni m.in. opiniami innych klientów firmy, użytkujących te
urządzenia. Niebagatelne znaczenie miała dla nas także
różnorodność oferowanych sterowników, umożliwiająca
wybór sterownika optymalnego pod względem ceny i moż−
liwości technicznych (maksymalne wykorzystanie możliwo−
ści CPU bez konieczności wyposażania sterownika w do−
datkowe moduły).
Istnieją na rynku rozwiązania tańsze pod względem inwe−
stycyjnym, popularnie stosowane w zakładach rzemieślni−
czych, a mianowicie urządzenia kontrolujące proces su−
szenia drewna w komorach izolowanych − konwekcyjnych,
Szafka z urządzeniami sterowniczymi.
Pamiętać też należy, że wady powstałe w procesie susze−
nia nie zawsze ujawniają się zaraz po wyjęciu wsadu z su−
szarni, często zdarza się bowiem, iż są one widoczne do−
piero po obróbce wstępnej drewna, a czasem dopiero w
trakcie użytkowania wyrobu. Z tego też względu profesjo−
nalne układy pomiarowe wyposaża się w trzeci składnik −
system pomiaru wilgotności wgłębnej suszonych elemen−
tów. Pozwala to na ustawienie temperatury i wilgotności w
komorze w taki sposób, aby proces suszenia następował
równomiernie na całej powierzchni oraz wewnątrz suszo−
nych elementów. Zastosowanie pomiaru wilgotności wgłęb−
nej pozwala zmniejszyć straty do około 5 ÷ 15%.
Podsumowując, na proces suszenia mają wpływ trzy za−
sadnicze czynniki − temperatura powietrza, jego wilgotność
oraz wilgotność wgłębna suszonych elementów. Aby w peł−
ni zsynchronizować wymienione czynniki w procesie su−
szenia, należy zastosować system sterujący urządzeniami
stanowiącymi wyposażenie komory suszarniczej. Tempera−
turą należy sterować tak, aby umożliwić optymalne odparo−
wywanie wilgoci z suszonego drewna, zaś wilgotnością po−
wietrza w taki sposób, aby proces suszenia przebiegał rów−
nomiernie i nie pozwalał na zasklepienie się powierzchnio−
we wsadu, co uniemożliwiłoby odprowadzenie wilgoci z
głębszych warstw drewna.
Wystąpienie tego błędu w procesie suszenia naraża produ−
centów na największe straty, ponieważ ujawniają się one
dopiero w późnej fazie produkcji, a nawet w czasie użytko−
wania wyrobu, powiększając straty nie tylko o bardzo wy−
mierne koszty robocizny i energii potrzebnej w produkcji,
ale także o nieprzyjemności związane z przyjmowaniem
reklamacji. Opłaca się więc zainwestować w sprawdzony,
profesjonalny system, pomimo początkowych wysokich,
wydawałoby się, kosztów wyposażenia komory suszarni−
czej w centralny układ sterowania. Rozwiązanie to przyno−
si bowiem ewidentne korzyści eksploatacyjne, mniejsze
koszty produkcji oraz możliwość wykorzystania komory w
pracy ciągłej.
W omawianej instalacji zastosowano sterownik programo−
walny VersaMax Micro firmy GE Fanuc Automation. Umoż−
liwia on uzależnienie przebiegu procesu suszenia od po−
miarów początkowych, co jest istotne z uwagi na fakt, że z
komory suszarniczej korzysta się w różnych porach roku.
Przykładowo, latem wsad drewna składowanego na terenie
otwartym jest powierzchniowo suchy i w dni słoneczne ma
znaczną temperaturę. W tym więc przypadku, po dokona−
niu wstępnych pomiarów wilgotności, sterownik automa−
tycznie zmodyfikuje pierwszy etap procesu suszenia, a
więc rozpocznie od zwiększenia wilgotności wsadu, tak aby
umożliwić odparowywanie głębszych warstw drewna.
Z kolei w zimie, przy temperaturze zewnętrznej w granicach
−15˚C, wsad składowany na otwartym terenie jest zamro−
żonym − wówczas sterownik rozpocznie proces suszenia
od równomiernego ogrzania wsadu do odpowiedniej tem−
peratury pozwalającej na odparowywanie − suszenie.
Zdarzyć się też może, iż do komory trafi wsad o dużej róż−
nicy wilgotności w sztaplach − tu pierwszym zadaniem ste−
rownika będzie doprowadzenie do uzyskania maksymalnie
jednolitej wilgotności wsadu, co pozwoli na prawidłowe,
czyli równomierne wysychanie całości.
VersaMax Micro umożliwia także zachowanie optymalnych
warunków suszenia dla różnych gatunków drewna. Sterow−
nik kontroluje w trybie ciągłym temperaturę powietrza w ko−
morze, sterując otwieraniem zaworów układu grzewczego
oraz kierunkiem obrotów wentylatorów w taki sposób, aby
całość wsadu była równomiernie przewietrzana, a zatem
równomiernie suszona.
Jednocześnie, sprawdzając poziom wilgoci i poziom wysu−
szenia wgłębnego wsadu, steruje on nasyceniem powietrza
wilgocią poprzez uchylanie i zamykanie klap wentylacyj−
nych oraz otwieranie i zamykanie zaworów wodnych.
Zaprogramowany proces suszenia może być wstrzymany w
każdej chwili, np. z powodu braku energii elektrycznej. Po
wznowieniu pracy cykl rozpocznie się od momentu wstrzy−
mania bez konieczności ponownego ręcznego uruchamia−
nia, odnosząc się do wartości odczytanych z układów po−
miarowych − a nie, jak to się dzieje w przypadku innych
sterowników, zapoczątkuje cykl od zera. Taka procedura
minimalizuje ryzyko poniesienia przez firmę strat w wyniku
zdarzeń nieprzewidzianych.
Zespół suszarni.
Należy tu podkreślić jeszcze jedną korzyść wynikającą z
zastosowania sterownika VersaMax Micro − globalne za−
rządzanie procesem suszenia umożliwia znaczne skróce−
nie czasu trwania procesu. Energia niezbędna do zasilania
suszarni dostarczana jest tylko wtedy, gdy jest potrzebna, a
czas przebywania wsadu w suszarni zmniejsza się o około
1/3 (warunkowane jest to przekrojem suszonych elemen−
tów), co bezpośrednio prowadzi do ewidentnego obniżenia
kosztów produkcji. Ponadto VersaMax Micro nie wymaga
wyposażenia w liczne urządzenia peryferyjne, jak to ma
miejsce przy sterownikach innych firm, gdzie sam układ
sterujący jest wprawdzie tańszy, ale łączny koszt instalacji
jest równy lub większy od proponowanej, a w dodatku za−
montowanie większej liczby urządzeń współpracujących
zwiększa ryzyko wystąpienie awarii.
Instalację centralnego sterowania procesem suszenia
można z powodzeniem wykorzystać w już istniejących su−
szarniach starego typu. Nakłady, jakie będzie musiał w tym
wypadku ponieść przedsiębiorca inwestujący w moderni−
zację, są minimalne w stosunku do budowy nowego obiek−
tu lub zakupu całej suszarni w wyspecjalizowanych zakła−
dach produkcyjnych, koszt adaptacji wynosi bowiem w
przybliżeniu około 20% ceny nowej suszarni (mowa tu o
cenach zakupu). W ogólnym rozrachunku, biorąc pod uwa−
gę zyski płynące z minimalizacji strat i uzyskania ciągłości
pracy suszarni, nie wymagającej stałego dozoru, inwesty−
cja zwróci się w bardzo krótkim czasie. Sprawa wygląda
podobnie w przypadku adaptacji jakichkolwiek istniejących
pomieszczeń gospodarczych, będących w użytkowaniu za−
kładów przemysłu drzewnego. Do celów suszarniczych
można przystosować budynki murowane czy też pomiesz−
czenia o konstrukcjach stalowych. Koszt takiej inwestycji
powiększony jest naturalnie o wyposażenie w urządzenia
wentylacyjno−grzewcze oraz w niezbędne instalacje wodne
i elektryczne, lecz i w tym wypadku, szacunkowo rzecz bio−
rąc, koszt całości inwestycji nie powinien przekroczyć 50%
wartości nowo zakupionej suszarni. Nie można też wyklu−
czyć możliwości budowy takich obiektów od podstaw, na
bazie istniejącego i sprawdzonego już projektu.
Omówiony w artykule centralny układ sterujący można, po
niewielkim dostosowaniu programowym, z powodzeniem
stosować do zarządzania wszelkimi procesami suszarni−
czymi, takimi jak proces suszenia płodów rolnych, runa le−
śnego czy też w przemyśle tytoniowym i zielarskim. Tak
różnorodne zastosowanie jest możliwe dzięki podobień−
stwom w konstrukcjach wszystkich suszarni i wszechstron−
ności sterowników VersaMax, które znakomicie obrazuje
omawiany proces suszenia drewna. Przy budowie oprogra−
mowania zarządzającego suszarnią wzięliśmy bowiem pod
uwagę aż 16 gatunków drewna, dla każdego gatunku przy−
jęto zakres grubości elementów od 16 do 100 mm, zaś dla
każdej grubości możliwość zastosowania trzech procesów
intensywności suszenia w zależności od przeznaczenia
wysuszonych elementów (meblarskie, budowlano−dekora−
torskie, konstrukcyjno − budowlane itp.); a każdy z takich
procesów jest zarazem uzależniony od wilgotności mierzo−
nej początkowo.
O ogromnych możliwościach wykorzystania sterownika i
podległych mu urządzeń, a zarazem o skali oszczędności,
jakie można uzyskać racjonalnie planując wsady do su−
szarni, przekonał się już użytkownik opisywanej instalacji −
firma Wutkowscy Sp. z o.o. Obecnie na wyposażenie w
centralny układ sterowania czeka następna suszarnia, a już
dziś w Zakładzie Drzewnym w Śliwicach powstają dwie ko−
lejne suszarnie z zastosowaniem sterowania opartego na
sterowniku VersaMax Micro.
Optymalizacja warunków suszenia drewna na każdym eta−
pie procesu prowadzi nie tylko do uzyskania produktu wy−
sokiej jakości, ale także − poprzez skrócenie czasu przeby−
wania drewna w suszarni − do znaczącego obniżenia
kosztów.
Obecnie można już stwierdzić, iż zminimalizowanie odpa−
dów powstających w wyniku nieprawidłowego suszenia
oraz skrócenie do minimum czasu pracy suszarni, przy jed−
noczesnym zachowaniu najwyższych parametrów susze−
nia, prowadzi do zwrotu nakładów poniesionych przez in−
westora w naprawdę krótkim czasie.
Katarzyna Sekudewicz − MS−auto
* Dane oparte na badaniach Wydziału Technologii Drewna
Akademii Rolniczej w Poznaniu.
ELEMENTY SYSTEMU
VersaMax Micro
w w w. a s t o r. c o m . p l