Control System Architecture of Wood-Based Panels Manufacturing Process Considering the Cost Effectiveness and the Reliability
Elomaa, Olli Juhani (2016)
2016
Automaatiotekniikan koulutusohjelma
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2016-12-07
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201611154713
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201611154713
Tiivistelmä
Keywords: Control system, PLC, Proximity sensors, Reliability, S7-1500, TIA Portal, Variable-frequency drive
Increased competition has increased the need to be more cost effective in the wood-based board manufacturing industry. One way of achieving this is a more cost effective controlling principle. In this thesis the reliability and the costs of the current and recommended controller systems are analysed. Additionally time to implement the controller systems is analysed.
Controller system can be made more cost effective by implementing variable-frequency drive control in the programmable logic controller. This allows more freedom in choosing different vendors supplying variable-frequency drives. Additionally more cost effective proximity sensors used in the field can increase cost effectiveness.
The relative component costs for both systems are calculated and compared. Reliability of the current and the recommended control system are analysed with statistical methods by using the manufacturers’ reliability data. Costs are calculated by using suppliers’ product prices and quotes. More cost effective field devices were tested in a particle board manufacturing plant in order to determine their reliability in a production environment.
The total relative costs of the control system when including direct component and electrical cabinet manufacturing costs can be reduced by 15 % when using the recommended controlling principle. Theoretical reliability of the control system will improve by 0,6 % when using the recommended controlling system. Avainsanat: Ohjausjärjestelmä, Taajuusmuuttajat, TIA Portal, Tunnistavat anturit, PLC, S7-1500
Lisääntynyt kilpailu puupohjaisten levyjen alalla on luonut tarpeen olla entistä kustannustehokkaampi. Yksi keinoista kilpailukyvyn lisäämiseksi on luoda kustannustehokkaampi ohjausjärjestelmä. Tässä työssä analysoidaan tämän hetkisen ohjausjärjestelmän ja kustannustehokkaamman ohjausjärjestelmän luotettavuuksia ja kustannuksia. Lisäksi tutkitaan työn määrään vaikuttavia asioita.
Kustannuksia voidaan muuttaa vaihtamalla ohjausperiaate ohjelmoitavalla logiikalla tapahtuvaksi mahdollistaen valinnan vapauden taajuusmuuttajille. Lisäksi kustannustehokkaammat anturit tuovat kilpailukykyä.
Luotettavuuksia arvioitiin laskennallisilla menetelmillä käyttäen valmistajien toimittamia luotettavuusarvoja. Kustannukset saadaan komponenttien hintatiedoilla, jotka on saatu valmistajien järjestelmistä tai tarjouskyselyillä. Eri valmistajien kustannustehokkaampia kenttäkomponentteja testattiin lastulevy tehtaalla, jotta saataisiin tietää niiden toimintavarmuus käytännössä.
Lopputuloksena suhteelliset kustannukset ovat 15 % pienemmät kustannustehokkaammassa järjestelmässä, kuin alkuperäisessä järjestelmässä. Teoreettinen luotettavuus nousi 0,6 % verran kustannustehokkaammalla järjestelmällä verrattuna nykyiseen ohjausjärjestelmään.
Increased competition has increased the need to be more cost effective in the wood-based board manufacturing industry. One way of achieving this is a more cost effective controlling principle. In this thesis the reliability and the costs of the current and recommended controller systems are analysed. Additionally time to implement the controller systems is analysed.
Controller system can be made more cost effective by implementing variable-frequency drive control in the programmable logic controller. This allows more freedom in choosing different vendors supplying variable-frequency drives. Additionally more cost effective proximity sensors used in the field can increase cost effectiveness.
The relative component costs for both systems are calculated and compared. Reliability of the current and the recommended control system are analysed with statistical methods by using the manufacturers’ reliability data. Costs are calculated by using suppliers’ product prices and quotes. More cost effective field devices were tested in a particle board manufacturing plant in order to determine their reliability in a production environment.
The total relative costs of the control system when including direct component and electrical cabinet manufacturing costs can be reduced by 15 % when using the recommended controlling principle. Theoretical reliability of the control system will improve by 0,6 % when using the recommended controlling system.
Lisääntynyt kilpailu puupohjaisten levyjen alalla on luonut tarpeen olla entistä kustannustehokkaampi. Yksi keinoista kilpailukyvyn lisäämiseksi on luoda kustannustehokkaampi ohjausjärjestelmä. Tässä työssä analysoidaan tämän hetkisen ohjausjärjestelmän ja kustannustehokkaamman ohjausjärjestelmän luotettavuuksia ja kustannuksia. Lisäksi tutkitaan työn määrään vaikuttavia asioita.
Kustannuksia voidaan muuttaa vaihtamalla ohjausperiaate ohjelmoitavalla logiikalla tapahtuvaksi mahdollistaen valinnan vapauden taajuusmuuttajille. Lisäksi kustannustehokkaammat anturit tuovat kilpailukykyä.
Luotettavuuksia arvioitiin laskennallisilla menetelmillä käyttäen valmistajien toimittamia luotettavuusarvoja. Kustannukset saadaan komponenttien hintatiedoilla, jotka on saatu valmistajien järjestelmistä tai tarjouskyselyillä. Eri valmistajien kustannustehokkaampia kenttäkomponentteja testattiin lastulevy tehtaalla, jotta saataisiin tietää niiden toimintavarmuus käytännössä.
Lopputuloksena suhteelliset kustannukset ovat 15 % pienemmät kustannustehokkaammassa järjestelmässä, kuin alkuperäisessä järjestelmässä. Teoreettinen luotettavuus nousi 0,6 % verran kustannustehokkaammalla järjestelmällä verrattuna nykyiseen ohjausjärjestelmään.