Сембаев А.Б. — Руководитель Отдела АСУТП, Сотник А.В. — Вед. Инженер АСУТПТОО «Контур Про»
г.Астана
В данной статье предпринята попытка построения системы диспетчеризации и управления чистых производственных помещений на примере медицинского предприятия по розливу иммунобиологических препаратов в Республике Казахстан.
Чистым помещением является такое помещение, в котором счетная концентрация взвешенных в воздухе частиц поддерживаются в определенных пределах. Основным принципом при вентиляции воздуха чистого помещения является создание в нём избыточного давления по отношению к смежным с ним помещениям, а также высокая кратность воздухообмена в нем.
Для правильного чтения материала, в дальнейшем изложении будут использоваться следующие сокращения и понятия:
- КЧП, ЧП — комплект чистых помещений; чистые помещения;
- Стандарт GMP (Good Manufacturing Practic -надлежащая производственная практика) — система норм, правил и указаний в отношении производства лекарственных средств;
- SCADA система (Supervisory Control and Data Acquisition System ) -система диспетчерского управления и сбора данных;
- HMI (Human Machine Interface -человеко-машинный интерфейс) — интерфейс между оператором и машиной, управление и мониторинг оборудования;
- PLC (Programmable Logic Controller ) — контроллер с программируемой логикой;
- AHU (Air Handling Unit — Воздухобрабатывающий агрегат) – обычно это центральный кондиционер либо приточно-вытяжная установка;
- АРМ Оператора — состоит из одного или нескольких компьютеров (серверов) с предустановленным лицензионным программным обеспечением и со SCADA-системой;
В рамках строительства данного биофармацевтического завода по выпуску иммунобиологических препаратов, предстояло построить систему диспетчеризации, с решением следующих задач:
— обеспечить управление микроклиматом и контроль критических параметров инженерных систем КЧП классов B, C, D и зон класса А (в соответствии с классификацией GMP), путем внедрения компьютеризированных систем;
— осуществить сбор, хранение и предоставление персоналу информации о параметрах КЧП (температура, влажность и состояние попеременной блокировки дверей);
— установить задания и контроль за параметрами КЧП;
— получать предупредительные и аварийные сообщения при выходе контролируемых параметров за установленные пределы;
— проводить формирование и печать отчетов параметров КЧП в производственном процессе по установленной форме;
— разграничить права пользователей в системе в соответствии с матрицей доступа.
— пройти после завершения всех пусконаладочных работ Валидацию по стандарту GMP. Результаты и заключения должны быть оформлены протоколами.
Для выполнения данного проекта были применены программные решения от компании Siemens AG, входящие в системную платформу Simatic, а именно:
- SIMATIC WinCC (предназначена для визуализации и управления процессами, производственными циклами, машинами и установками);
- SIMATIC Logon (централизованное корпоративное управление пользователями WinCC в соответствии с FDA, CFR 21 Part 11);
- Audit (управление изменениями, создание журналов аудита для инжиниринговой системы и системы исполнения в соответствии FDA и GMP);
- WinCC/User Archives (пользовательские архивы. Управление записями данных пользователя в произвольных архивах пользователя);
- STEP 7 Basic (для работы с программируемыми контроллерами SIMATIC S7 1200).
Также использовалось программное обеспечение для работы с сенсорными панелями EasyBuilder Pro — мощный визуальный редактор проектов для операторских панелей Weintek.
Аппаратная архитектура системы включает в себя:
- АРМ Оператора – Сервера DELL, c Windows Server 2019;
- Центральные шкафы автоматизации с ПЛК Simatic S7 1200 (BMS, EMS);
- Терминалы с сенсорными панелями Weintek;
- КИПиА (датчики давления, влажности и температуры) в чистых помещениях и в тех. помещениях с AHU;
- Сетевые компоненты и коммутаторы. Элементы системы соединены между собой с помощью сетей Ethernet по протоколам ProfiNet и ModBus IP.
В качестве основного контроллерного оборудования были выбраны линейка Simatic контроллеров S7-1200, так как, на наш взгляд, данные PLC имеют лучшее соотношение качество/цена.
Данные контроллеры, наиболее востребованные из линейки Simatic. Преимущества этого исполнения: универсальность, широкий функционал и умеренная цена. По техническим возможностям S7-1200 уступают более мощным S7-1500, но они хорошо зарекомендовали себя в решении большинства технологических задач. Модульная конструкция контроллера S7-1200 дает возможность создания устройства под конкретное производство за счет выбора комплектации (с официального сайта производителя).
В качестве контроллеров AHU были выбраны контроллеры PCO компании CAREL. По причине оптимального соотношения цены и качества.
Компания CAREL имеет большой опыт в управлении вентиляцией и кондиционирования, и ПО, прошивки постоянно обновляются. Данные контроллеры распространены в щитах управления AHU различных производителей приточных установок.
Данная серия представлена программируемыми контроллерами с поддержкой диспетчерского управления. На основе такого оборудования можно организовать мощное, современное и эксплуатационно-гибкое управление системами вентиляции и кондиционирования воздуха, которое можно легко интегрировать в системы автоматизации управления (BMS), так и в «закрытые» системы диспетчерского управления» (с официального сайта производителя).
В качестве сенсорных панелей управления HMI были выбраны сенсорные панели MT8150XE компании Weintek. Данные сенсорные панели имеют оптимальное соотношение цены и качества. По нашему опыту внедрения данных панелей в медицинских учреждения подтвердили высокую отказоустойчивость. Также поддерживают протоколы и стандарты Simatic. Что обеспечивает стабильность и согласованность работы с основным контроллерным оборудованием.
SCADA система создавалась на основе Технического задания Заказчика, пожеланий эксплуатационного персонала. Соблюдались нормы по созданию визуализации производственных процессов, также соблюдения рекомендации цветопередачи Человеко-Машинного интерфейса.
С данным программным решением просто работать персоналу: визуализация SCADA имеет интуитивно понятный интерфейс, доступ к требуемой информации обеспечивается быстро. Информация представлена в табличном виде, а также в виде графиков (ниже приведены примеры экранов с АРМ Оператора):
 | |
| Рис. 1. Окно визуализации и управления Приточно-вытяжной установкой ПВ1 КЧП; | |
 | |
| Рис. 2. Графики основных параметров Приточно-вытяжной установки ПВ1 КЧП, для оперативного выявления внештатной работы AHU; | |
  | |
| Рис. 3. Сформированные отчеты о производственном процессе по установленной форме; | |
  | |
| Рис. 4. Кадры с панелей управления по месту; | |
 | |
| Рис. 5. План помещений основного производственного блока, на плане выведены основные параметры и состояние дверей в КЧП; | |
 | |
| Рис. 6. Визуализация счетчиков частиц основного производственного блока КЧП; |
Для сбора, визуализации, хранения и передачи данных используется резервирование на аппаратном уровне. Все тревоги и события регистрируются, оператор имеет возможность просмотреть их как в режиме реального времени, так и в архиве.
Аварийные сигналы имеют два состояния: (желтый цвет) и авария (красный цвет). Аварийный сигнал предупреждает оператора о выходе параметра за заданные пределы. Получив его, оператор должен подтвердить тревогу. Также он имеет возможность ввести комментарий для каждого подтвержденного сигнала тревоги.
 |
| Рис. 7. Аварийные сигналы и события регистрируются в базе данных на сервере; |
 |
| Рис.8. • АРМ Оператора. Диспетчерский пункт на данном объекте. |
Заключение:
Проект был разработан на основе требований технического задания и пользователей данного предприятия. При ее формировании учитывались требования стандарта GMP. Всё оборудование и программное обеспечение прошли Валидацию на соответствие стандартов GMP.
В результате внедрения системы, построенной на базе Simatic, были обеспечены преимущества, необходимые в производстве с его строгими требованиями. Как оператор, так и руководство предприятия имеют возможность просматривать данные о технологическом процессе за любой промежуток времени и в удобном для них виде. Сигналы с датчиков и исполнительных устройств теперь доступны в режиме реального времени.
При использовании в проекте данного перечня оборудования смежных производителей со стандартизированными интерфейсами связи, было достигнуто повышение показателя высокое качество по оптимальной цене.
Также были использованы проверенные временем программные алгоритмы на контроллерах c.PCO CAREL именно специализирующихся на приточно-вытяжных системах.
В сложившейся экономической и политической ситуации данное оборудование можно легко приобрести в Казахстане. Так как данное оборудование очень распространено в сфере автоматизации и диспетчеризации производственных процессов.