Výrobna cihel společnosti Heluz v moravském Hevlíně patří k nejmodernějším v Evropě. V roce 2009 zde byl otevřen zcela nový výrobní provoz na výrobu přesných broušených cihelných bloků. Tento článek seznamuje čtenáře s tím, jaké automatizační prostředky zde byly použity a jaké jsou zkušenosti z jejich uvádění do provozu.

O společnosti Heluz

Společnost HELUZ cihlářský průmysl, v. o. s., je rodinný podnik, který vyrábí cihlářské výrobky pro hrubou stavbu budov. V současné době má výrobní závody ve třech lokalitách. V Dolním Bukovsku, kde sídlí centrála společnosti, je cihlářská výroba, výroba vodorovných konstrukčních dílů, roletových překladů a stavebních prvků pro komíny. V Cihelně Libochovice u Prahy se vyrábějí cihelné bloky, doplňky a také keramické stropní panely Heluz. V Hevlíně u Znojma jsou dva výrobní provozy, které vyrábějí kompletní cihlářský sortiment. Nový provoz Hevlín II je jeden z nejmodernějších cihlářských závodů v Evropě a produkují se zde zejména cihelné bloky s výbornými tepelněizolačními vlastnostmi. Jedinečná cihlářská hlína, potřebná pro jejich výrobu, se těží v bezprostřední blízkosti výrobních objektů.

Výrobky společnosti Heluz si pravidelně odvážejí ocenění z českých i mezinárodních veletrhů a výstav. Výroba je řízena systémem jakosti ISO 9001:20001. Výrobky patří do skupiny „zdicí prvky kategorie 1“ s přísnými tolerancemi rozměrů a na domácí i zahraniční trh jsou uváděny se značkou shody CE.

Technologický postup výroby cihel

Postup výroby cihel je asi každému znám. Jen pro připomenutí: cihlářská hlína se nakope krumpáčem, navlhčí se, nechá přes zimu odležet, potom se důkladně promísí, nohama našlape do dřevěných forem… Tak takový výrobní postup už patří dávné minulosti.

Základní výrobní operace zůstaly zachovány jako před staletími, ale celá výroba v moderních cihelnách je plně mechanizovaná a automatizovaná. V Hevlíně, podobně jako jinde, prochází cihlářská hlína, vytěžená buldozerem, nejprve linkou přípravy suroviny, kde se do ní přidávají příměsi a voda. Příměsi, to jsou buničina, piliny, popílek, polystyren a podobné látky, které zlepšují tepelněizolační vlastnosti cihel a pomáhají při jejich výpalu. Surovina se mele kolovým mlýnem a ukládá v odležovacích boxech, kde se vyrovnává její vlhkost. V Hevlíně jsou v odležovacích boxech zásoby hlíny až na deset dní. To je důležité pro to, aby se její vlastnosti stačily důkladně ustálit. Hlína se potom dále jemně mele, homogenizuje a dovlhčuje v jemných válech. Z nich už jde do šnekového lisu, na jehož výstupu je forma, která dává budoucímu výrobku tvar. Nekonečný pás vystupující z lisu se drátovým odřezávákem dělí na požadovaný rozměr budoucích cihel, s odpovídajícím přídavkem na smrštění materiálu během sušení. Syrové cihly, ještě vlhké a měkké, se skládají na palety a na vozíku projíždějí sušárnou. Doba průjezdu sušárnou závisí na typu vyráběného produktu; přibližně je to patnáct hodin. Za sušárnou se výsušky překládají na pecní vozíky a odjíždějí do pece. Ta je v Hevlíně tunelová, vytápěná plynem. Zde se cihly vypalují při teplotě 880 až 890 °C po dobu sedmnácti až osmnácti hodin. Vypálené cihly se třídí, brousí, skládají na palety, balí do fólie, opatřují štítkem a odvážejí se na expediční skládku.

V Hevlíně jsou dva kompletní provozy na výrobu cihel. Oba vyrábějí cihly podobným postupem, ale liší se kapacitou a stupněm automatizace. Starý provoz je schopen vyrábět 400 t cihelných výrobků denně, nový má denní kapacitu 800 t výrobků.

Automatizace výroby

Výroba cihel bývala spojena s množstvím těžké manuální práce. V moderních cihelnách je to již úplně jinak. Nový závod v Hevlíně obsluhuje jeden člověk v přípravě suroviny, jeden člověk na lisu, který se stará také o výměnu forem, jejich údržbu a čištění, jeden člověk na sušárenské a pecní lince a řidič vysokozdvižného vozíku. K nim patří ještě mistr, který řídí provoz a stará se o běžnou údržbu. To jsou všichni pracovníci ve výrobě: celkem jich je pět.

Pro to, aby tomu tak mohlo být, musí být celá výroba cihel plně automatizovaná.

V novém provozu v Hevlíně je vše řízeno programovatelnými automaty Simatic S7 od společnosti Siemens (obr. 1). Každý PLC ovládá svou část výroby: své PLC tedy mají příprava materiálu, lisovna, linka za lisovnou, pracoviště, kde se cihly skládají na pecní vozy, pracoviště, kde se cihly z pecních vozů odebírají, pec, sušárna a kolejová doprava. Tyto PLC spolu komunikují prostřednictvím Ethernetu a předávají statistická a diagnostická data o výrobě do nadřazeného systému. Samostatný PLC má korečkový bagr. Jediné programovatelné automaty v Hevlíně, které nenesou značku Siemens, byly dodány jako součást zařízení na separaci spalin a odvod odpadní vody.

Měniče frekvence jsou od firmy SEW Eurodrive (obr. 2). Výjimkou jsou měniče pro velké pohony kolového mlýna, lisu a pro odtahové ventilátory pece, kde jsou použity měniče Allen Bradley (Rockwell Automation). PLC s měniči komunikují proZávod střednictvím sítě Profibus. Pro případ poruchy jsou některé měniče opatřeny by-passem, tzn. že pohon lze připojit bez řízení přímo k síti a po nezbytně dlouhou dobu tak udržet zařízení v chodu.

Zajímavou automatizační úlohou je měření vlhkosti suroviny v kolovém mlýně. Využívá se zde skutečnost, že v závislosti na vlhkosti zpracovávané suroviny se mění odpor proti pohybu mlýna. Měří se tedy výkon elekromotoru mlýna a z něj se určuje vlhkost materiálu. Je-li příliš malá, přidává se do materiálu další voda, dokud odpor mlýna nedosáhne požadované hodnoty.

Dalším komunikačním systémem, který řídicí systém používá, je AS-Interface. Ten je určen pro komunikaci se snímači, spínači a akčními členy. Moduly pro tuto sběrnici jsou od firmy ifm electronic.

Veškeré technologické celky lze ovládat z operátorského pracoviště ve velínu (obr. 3) nebo na místě prostřednictvím operátorských panelů (obr. 4). Ty jsou také značky Simatic.

V průběhu celého technologického procesu se několikrát vyskytuje manipulace s polotovary cihel. To bývala dříve v cihelnách, vedle ruční manipulace s vozíky, nejtěžší manuální práce. V Hevlíně vše obstarávají roboty, konkrétně od firmu Fanuc (obr. 5). Roboty odebírají cihly za lisem, skládají je na sušárenské vozíky, za sušárnou je překládají na pecní vozíky a jsou také na paletizační a balicí lince. Roboty mají svůj vlastní řídicí sytém a mohou pracovat samostatně, bez nutnosti připojení na řídicí počítač. Do nadřazeného systému předávají data prostřednictvím Ethernetu. Programy lze měnit z operátorského panelu a hotové programy zálohovat na polovodičovou paměť přes rozhraní USB. Roboty dokážou cihly přesně uchopit a podle potřeby otáčet. To je důležité např. při skládání výsušků na pecní vozíky, protože správné poskládání cihel na pecní vozík pomáhá optimalizovat proces jejich výpalu.

Všechna výrobní zařízení jsou vybavena potřebnou bezpečnostní technikou, která chrání obsluhu před úrazem. Kromě krytů a plotů okolo nebezpečných zařízení jsou to bezpečnostní spínače, světelné závory nebo lankové spínače. Vysoce automatizovaná výroba je vhodná zejména pro velkosériovou výrobu. Výrobní sortiment cihelny Hevlín II je však poměrně široký (přibližně 150 druhů cihel) a cihelna musí umět pružně zareagovat na měnící se poptávku. Obvykle se počítá s tím, že jeden druh cihel se bude vyrábět deset až dvanáct dní, ale není výjimkou, že se výroba mění častěji, i jen po dvanácti až dvaceti hodinách. Co obnáší změna typu vyráběného produktu? Jediné, co je třeba udělat manuálně, je výměna formy na lisu. Programy v PLC se upraví jednoduše tak, že se vyberou již hotové a vyzkoušené z knihovny programů a odešlou do PLC. Je-li třeba něco ručně doladit, lze změny uložit pro příští použití. Změna typu vyráběného produktu tedy není nijak složitá.

Realizace projektu

Stavba nového provozu v Hevlíně v bezprostředním sousedství starého závodu začala na zelené louce v roce 2007. Projekt včetně jeho realizace měla na starosti německá firma Keller HCW. Nový závod byl uveden do provozu na jaře 2009. Celkově zde firma Heluz proinvestovala 850 milionů korun.

Závěrem

Výrobky společnosti Heluz se uplatňují nejen na domácím trhu, ale i v zahraničí. Inovace v sortimentu směřují především ke zlepšení tepelněizolačních vlastností cihel určených pro výstavbu nízkoenergetických a pasivních domů. Základem úspěchu výrobků Heluz je kvalita nejen podložená tradicí a dlouholetými zkušenostmi, ale spojená také s moderní výrobní a automatizační technikou.

Převzato z Automa 52: Bartošík P. 26.4.2011