Erityisesti suunniteltujen ohjainten ohjausohjelmistoon perustuvaan ohjaukseen: DeltaV IQ -ohjain edistää DCS-arkkitehtuuria

01Esittely

Jakotuotteiset ohjausjärjestelmät on perinteisesti rakennettu erityisohjaimien ympärille, jotka on suunniteltu tiukasti kytkettyinä laitteistoyhdistelminä, firmwarella ja sovellusohjelmistolla. Tämä arkkitehtuuri on tarjonnut determinististä suorituskykyä vuosikymmeniä, mutta se voi myös sitoa ohjauskapasiteetin, elinkaaren suunnittelun ja järjestelmän laajentamisen tiettyyn laitteiston sukupolveen. Kun tuotantostrategiat muuttuvat joustavammiksi ja teollisuusorganisaatiot pyrkivät digitaaliseen muutokseen, monet tehtaat tarvitsevat ohjausalustaa, joka voi kehittyä ilman pakottavia korvausjaksoja.

Emersonin DeltaV IQ -ohjain täyttää tämän vaatimuksen siirtämällä ohjaussuorituksen palvelinluokan laskentainfrastruktuuri säilyttäen samalla DeltaV-jakautuneen ohjausjärjestelmän yhteydessä käytetyt insinöörimenetelmät ja toimintaympäristöt. Ohjainohjelmisto voidaan ottaa käyttöön riippumattomasti yksitarkoitteisesta ohjainlaitteesta, mikä muodostaa perustan joustavalle kapasiteetin jakamiselle ,laitteiston abstraktiolle ja tehokkaammalle modernisoinnille.

Tämä kehitys on merkittävä vanhoille tehtailla sekä uusille hankkeille. Tehtaat voivat arvioida ohjelmistomääritellyn ohjauksen käyttöönottoa osana vaiheittaista arkkitehtuuristrategiaa sen sijaan, että modernisointi käsittelisiin kokonaan uudelleenrakennusohjelmana. Tuloksena on käytännöllinen silta vakiintuneiden prosessiohjausmenetelmien ja joustavamman laskentamallin välille.

02Ohjausohjelmiston erottaminen erityisesti suunnitellusta laitteistosta

DeltaV IQ -ohjainperiaatteen keskitetty suunnitteluperiaate on ohjausohjelmiston erottaminen kiinteästä, omaa teknologiaa käyttävästä laitteistosta. Perinteisessä jakotuotantosysteemissä (DCS) ohjaustoiminnallisuus on tiukasti sidottu fyysiseen ohjaimen laitteistoon, joten prosessointikapasiteetin lisääminen vaatii yleensä toisen laitteen asentamista, kaapin tilan varaus, sähkö- ja verkkoinfrastruktuurin laajentamista sekä uuden laitteiston käyttöönottoa. Ohjelmistomääritellyn arkkitehtuurin avulla tämä suhde muuttuu siten, että ohjausinstanssit voidaan ajaa hyväksytyllä palvelininfrastruktuurilla.

Tämä abstraktio luo insinööritequipeille joustavamman resurssimallin. Ohjausstrategiat, säätöpiirit, sekvenssilogiikka, turvallisuuslukitukset ja laitteistomoduulit pysyvät tutussa DeltaV-insinööriympäristössä, kun taas alustava laskentataso voidaan hallita infrastruktuurina. Tämä auttaa säilyttämään deterministisen prosessikäyttäytymisen ja vakiintuneet konfigurointityönkulut ilman, että kaikki tulevat kapasiteettipäätökset riippuisivat erityisesti ohjattavasta ohjainkotelosta.

Tämä lähestymistapa tukee myös standardointia hankkeiden välillä. Sen sijaan, että ylläpidettäisiin lukuisia ohjainlaitteiston versioita, organisaatiot voivat sovittaa ohjausjärjestelmien käyttöönoton hallittuun palvelinympäristön elinkaareen. Järjestelmäarkkitehdit voivat erottaa sovellussuunnittelua koskevat päätökset fyysisen laskentaympäristön valinnasta, mikä tekee uudelleen käyttöönottojaksojen suunnittelusta helpompaa ja mahdollistaa yhtenäisten insinööristandardien ylläpitämisen useissa tuotantoyksiköissä.

Ohjelmistolla määritellyn ohjauksen käyttö ei poista tarvetta tarkkaan teolliseen suunnitteluun. Verkkosegmentointi, sekurity , aikasynkronointi, turvavarmuus, varmuuskopiointi ja muutosten hallinta säilyttävät merkityksensä. Sen arvo perustuu siihen, että nämä vaatimukset voidaan täyttää yhdistetyssä arkkitehtuurissa, joka on suunniteltu skaalautumaan ennustettavammin kuin erillisten ohjainlaitteiden kokoelma.

03Skaalautuva kapasiteetti muuttuvien tuotantovaatimusten mukaisesti

Teollisuustilat harvoin pysyvät muuttumattomina. Uusia prosessiyksiköitä lisätään, tuotantokaavat muuttuvat, edistyneet ohjaussovellukset laajenevat ja lisäinstrumentointi lisää prosessidataa. Perinteisessä arkkitehtuurissa jokainen muutos saattaa aiheuttaa tarkkan tarkastelun ohjaimen kuormituksesta, I/O-jakelusta, kaapin saatavuudesta ja varaosavaatimuksista. DeltaV IQ -ohjain esittelee kapasiteettimallin, jossa ohjaustehtäviä voidaan laajentaa palvelinympäristössä, kunhan se noudattaa validoitua järjestelmäarkkitehtuuria ja lisenssikehyksiä.

Tämä ominaisuus voi lyhentää projektisuunnittelun ja käyttöönoton välistä aikaa. Insinöörit voivat jakaa uusia ohjaustoimintoja ilman, että jokaiseen lisävaatimukseen tarvitaan välittömästi erillistä fyysistä ohjainyksikköä. Tämä joustavuus on erityisen arvokasta modulaarisille laitoksille, kokeilulaitoksille ja monituotteisille toiminnoille, koska ohjaustarpeen kasvu voi tapahtua vaiheittain eikä yhdellä kerralla suuren laajennuksen muodossa.

Keskitetty laskenta parantaa myös resurssien käytön näkyvyyttä. Yhtenäinen infrastruktuurataso voi yksinkertaistaa kapasiteetinsuunnittelua ja vähentää laitteistovarianttien määrää, joita huoltotiimitä on tuettava. Varaosastrategiaa voidaan keskittää pienempään joukkoon hyväksyttyjä komponentteja, kun taas insinööritiimit voivat suunnitella laajennusta mitattavien laskentakapasiteettien ja järjestelmärajojen perusteella eikä arvioiden perusteella kunkin kaapin osalta.

Käytettäväksi uudisrakentamishankkeet , arkkitehtuuri tarjoaa tien tiukempaan ohjausjalanjälkeen. Vanhoille tehtailla se tarjoaa vaihtoehdon uuden kapasiteetin lisäämiseksi olemassa olevien DeltaV-varusteiden rinnalle. Molemmissa tapauksissa liiketoiminnallinen arvo syntyy siitä, että ohjausresurssit sovitetaan tarkemmin tuotannon vaatimuksiin, mikä vähentää käyttämättömän kapasiteetin määrää ja rajoittaa tarpeetonta laitteistojen moninkertaistumista.

04Kestävyys, varmuuskopiointi ja elinkaaren modernisointi

Saavutettavuus on perustavanlaatuinen tekijä prosessiautomaatiossa, jossa ohjainkeskeytys voi vaikuttaa tuotteen laatuun, laitteiston turvallisuuteen ja tehtaan käsittelykapasiteettiin. Palvelinteknologiaan perustuva ohjausmalli täytyy siis tarjota enemmän kuin pelkkää laskentatehoa. DeltaV IQ -ohjain on suunniteltu kestävän käyttöönoton periaatteiden , mukaan lukien virheenkestävän infrastruktuurin ja varmuuskopioituun järjestelmäsuunnitteluun perustuen, jotta ohjaustehtävät pysyvät saatavilla, vaikka yksittäisiä laitteisto-osia pitäisi huoltaa.

Arkkitehtuuri voi myös parantaa elinkaarihallinta . Perinteisten ohjainlaitteiden päivitykset saattavat vaatia laitteiston vaihtoa, johdotustyötä, kaapin muokkaamista ja tiukkoja pysäytysikkunoita. Kun ohjausohjelmisto erotetaan palvelinalustasta, laitteiston päivitys ja ohjelmiston kehitys voidaan suunnitella toisiinsa liittyvinä, mutta erillisinä toimintoina. Tämä erottelu antaa omaajille enemmän vaihtoehtoja modernisointitoimintojen ajoittamiseen ja voi vähentää infrastruktuurimuutosten operaatiivista vaikutusta.

DeltaV-versio 16 vahvistaa tätä suuntausta entisestään parantamalla järjestelmän laajennettavuutta, kyberturvallisuutta ja modernisointikykyä. Hyvin hallitun elinkaarisuunnitelman puitteissa ohjelmistomääritellyt ohjaimet voivat tukea standardoituja korjauspäivityksiä, hallittua versiohallintaa, varmuuskopiointimenettelyjä ja palautussuunnittelua. Nämä käytännöt on edelleen noudatettava tehdasvalidaatiovaatimuksia, muutosten hallintamenettelyjä ja sovellettavia teollisuusmääräyksiä noudattaen.

Kyberturvallisuus vaatii erityistä huomiota, koska konsolidointi muuttaa riskiprofiilia. Tehtaiden tulee soveltaa monitasuojauksen ohjausmekanismit , vahvista isäntäinfrastruktuuria, rajoita hallintapääsyä, säilytä varmennetut varmuuskopiot ja seuraa järjestelmän kunnon tilaa. Kun nämä toimet otetaan käyttöön suunnitteluvaiheessa, ohjelmistomääritelty malli voi yhdistää toiminnallisen kestävyyden vahvempaan elinkaaren yhtenäisyyteen.

05Yhteenveto

DeltaV IQ -ohjain edustaa merkittävää siirtymää DCS-arkkitehtuurissa: ohjauskyky käsitetään ohjelmistoksi, joka voi suorittaa kelpaavalla ja kestävällä laskentainfrastruktuurilla eikä sitä ole pysyvästi sidottu yhteen erityiseen laitteeseen. Tämä malli voi auttaa valmistajia laajentamaan kapasiteettia tehokkaammin, standardoimaan infrastruktuurin ja koordinoimaan laitteiston uusimisen ohjelmiston modernisoinnin kanssa.

Voimakkaimmat tulokset saavutetaan kurinalaisella toteutuksella. Suorituskyvyn, turvavarauksen, kyberturvallisuuden, validoinnin, verkkoyhteyksien ja elinkaaren hallinnan arviointi on tehtävä yhdessä. Kasvavassa digitaalisessa muutoksessa toimiville tehtailla DeltaV IQ -ohjain tarjoaa käytännöllisen tavan siirtyä laitteistopohjaisesta ohjauksesta joustavampaan ja ohjelmistomääriteltävään automaatioympäristöön – ilman että kriittisten prosessitoimintojen vaatima suunnittelujatkuvuus menetetään.