C300-ohjaimesta yleiskäyttöiseen I/O: Honeywell Experion PKS rakentaa tehdaslaajuisen prosessiautomaatioketjun

Teollisuustehdasten on kasvavan paineen alaisena lisättävä tuotannon joustavuutta säilyttäen samalla prosessivakaudessa ,toiminnallinen turvallisuus ja laitteiston pitkän aikavälin saatavuuden. Perinteiset ohjausarkkitehtuurit jakavat kuitenkin usein ohjaimet, syöttö-/lähtölaiteet, käyttäjäasemat ja kenttälaitteet erillisiin suunnittelualoihin. Tämä jakautuminen voi lisätä kaapin vaatimuksia, monimutkaistaa käyttöönotto ja tehdä tulevat muutokset kalliimmiksi.

Honeywell Experion Process Knowledge System, jota yleisesti kutsutaan nimellä Experion PKS, ratkaisee nämä haasteet integroidun jakautuneen ohjausjärjestelmän arkkitehtuurin avulla. Alustan keskipisteessä on Experion PKS C300 -ohjain , joka suorittaa säädöllisiä, sekvenssi- ja edistyneitä säätöstrategioita. Kenttärajapinnassa Sarjan C ja Yleiskäyttöiset I/O-teknologiat keräävät prosessisignaalit ja välittävät ohjauskäskyt. Käyttäjäasemat, suunnittelusovellukset, hälytystenhallintafunktiot ja varatieto on integroitu samaan toimintaympäristöön.

Tuloksena on yhtenäinen automaatiokehä, joka ulottuu antureista, venttiileistä ja moottorikäyttöisistä laitteista ohjaimiin, ohjaustilannäytöille ja tehdaslevelin sovelluksiin. Sen sijaan, että I/O-, ohjaus- ja visualisointitoiminnot käsittelisi erillisinä komponentteina, Experion PKS järjestää ne koordinoitujen kerrosten muodossa tehdaslaajuisen prosessiautomaatioinfrastruktuurin osana.

Markkinat C300-ohjain toimii pääasiallisena ohjaussuoritusalustana Experion PKS -arkkitehtuurissa. Se on suunniteltu sovelluksiin, joissa vaaditaan vakavaa, determinististä ja jatkuvasti saatavilla olevaa ohjausta, kuten öljynjalostuksessa, petrokemiallisessa käsittelyssä, sähköntuotannossa, lääkkeiden valmistuksessa, sellun- ja paperintuotannossa, metalliteollisuudessa, vedenkäsittelyssä ja muissa prosessiintensiivisissä teollisuudenaloissa.

Ohjain toimii Honeywellin Control Execution Environment -ympäristössä , tai CEE . Tämä ympäristö tukee ohjaustoimintoja, kuten PID-säätöä, sarjasäätöä, suhteellista säätöä, eteenpäin suuntautuvia strategioita, laitteiden sekvenssiohjausta, lukituksia ja eräkohtaisia logiikkaa. Insinöörit voivat yhdistää nämä toiminnot uudelleenkäytettäviksi ohjausmoduuleiksi, mikä auttaa standardoimaan sovelluskehitystä tuotantoyksiköissä.

Jatkuvia prosesseja varten C300 kykenee koordinoimaan paine-, lämpötila-, virtaus- ja tasot silmukoita samalla kun se hallinnoi toisiinsa liittyvien käyttömuuttujien välisiä vuorovaikutuksia. Eräprosesseissa se voi suorittaa sekvenssejä, laitteiden vaiheita ja sallintalogiikkaa, jotta tuotanto voidaan siirtää turvallisesti yhdestä vaiheesta toiseen. Sen kyky käsitellä useita eri säätömenetelmiä tekee siitä sopivan sekä yksittäisille prosessiyksiköille että laajemmille tehdaskokonaisuuksille.

Saatavuus on erityisen tärkeää asennuksissa, joissa ohjainkatkos voisi aiheuttaa tuotantotappioita tai vaarallisen käyttötilanteen. C300 tukee varmuuskopioidut konfiguraatiot joiden avulla varaosainen ohjain voi ottaa ohjaustehtävät hoitaakseen, jos pääohjain ei ole käytettävissä. Varmuuskopioituja verkkopolkuja, virransyöttöjärjestelmiä ja I/O-ratkaisuja voidaan myös integroida prosessin kriittisyyden mukaan.

Yhteysmahdollisuudet laajentavat ohjaimen roolia entisestään. Tuen alla olevien viestintäliittymien kautta C300 kykenee vaihtamaan tietoja älykkäiden kenttälaitteiden, taajuusmuuttajien, kokonaisuuslaitteiden ja kolmannen osapuolen järjestelmien kanssa. Sen sijaan, että se toimisi itsenäisenä prosessorina, se muodostuu integraatiopisteeksi, joka muuntaa kenttätiedot koordinoituun ohjaustoimintoon ja käyttöön liittyvään tietoon.

Vaikka ohjain suorittaa automaatiostrategian, järjestelmän tehokkuus riippuu myös siitä, miten kenttäsignaalit kytketään. Perinteiset I/O-ratkaisut vaativat erillisiä moduulityyppejä analogisille tulosignaaleille, analogisille lähtösignaaleille, digitaalisille tulosignaaleille ja digitaalisille lähtösignaaleille. Siksi signaalimäärittelyt on tehtävä varhain, jotta kaapit, liitoskokoonpanot ja kanavamäärät voidaan määrittää oikein.

Myöhäiset tekniset muutokset häiritsevät usein tätä lähestymistapaa. Esimerkiksi lämpötilatulon uudelleenluokittelu toiseksi signaalityypiksi, venttiilitulosteen lisääminen tai mittarin sijainnin muuttaminen saattavat vaatia erilaista laitteistoa, uudelleen suunniteltua johdotusta ja lisätyötä kytkinlaatikoissa. Nämä muutokset voivat vaikuttaa tehdashyväksyntätestaukseen, rakennusaikatauluihin ja varaosavarastoihin.

- Ei, ei, ei. Yleiskäyttöinen I/O on suunniteltu vähentämään tätä riippuvuutta signaalityypin ja fyysisen laitteiston välillä. Yksittäisiä kanavia voidaan määrittää vaaditun I/O-toiminnon mukaan, mikä mahdollistaa yhden standardoidun alustan käytön erilaisten kenttäsignaalien käsittelyyn. Teknisiä tiimejä voidaan määrittää tai muokata kanavatoimintoja järjestelmän konfiguroinnin kautta sen sijaan, että jokaisen muutoksen yhteydessä vaihdettaisiin perinteisiä erikoistuneita moduuleja.

Tämä joustavuus on erityisen hyödyllinen suurissa projekteissa, joissa prosessisuunnittelu, laitteiden valinta ja pakettiyksiköiden tiedot kehittyvät edelleen toteutuksen aikana. Kaapit ja I/O-kokoonpanot voidaan suunnitella yhtenäisemmin, kun taas lopulliset kanava-asetukset tehdään lähempänä käyttöönottoa. Tämä lähestymistapa tukee myöhäiset suunnittelumuutokset ilman että aiheutetaan laajoja fyysisiä muutoksia.

Yleiskäyttöinen I/O voi myös vähentää moduuliversioiden määrää, joita huoltosivuston on varattava. Yhtenäisempi laitealusta yksinkertaistaa varaosien suunnittelua ja antaa teknikoille suuremman joustavuuden vioittuneen kanavan korvaamisessa tai olemassa olevan asennuksen laajentamisessa. Tehtaissa, joissa toimii useita tuotantoyksiköitä, standardointi voi parantaa huollon yhdenmukaisuutta ja vähentää vanhentuneiden tai sopimattomien varaosien varastointiriskiä.

Kun Yleiskäyttöinen I/O käytetään lähempänä prosessilaitteita, kenttäkaapelointia voidaan myös lyhentää. Kenttäliitoslaatikoiden ja keskitettyjen ohjaustilojen välillä tarvitaan vähemmän moniytimisiä kaapeleita, mikä auttaa vähentämään asennustyön, päätteiden kiinnitystyön ja vianetsintäkompleksisuuden määrää.

C300-ohjausjärjestelmän, joustavan I/O:n ja Experion-käyttöympäristön yhdistelmä muodostaa enemmän kuin yhteensopivien tuotteiden kokoelman. Se luodaan yhteinen automaatioketju, jossa prosessimittaukset, ohjauslaskelmat, hälytykset, laitteiden tilat ja käyttäjäkomennot hallitaan koordinoitussa järjestelmäkontekstissa.

Suunnitteluvaiheessa ohjausmoduulit ja niitä vastaavat näytöt voidaan kehittää käyttäen yhteisiä tietokantoja ja nimeämiskonventioita. Tämä vähentää toistuvaa tietojen syöttöä ja auttaa säilyttämään johdonmukaisuuden ohjainkonfiguraation ja ihmisen–koneen rajapinnan välillä. Käynnistysvaiheessa teknikot voivat jäljittää signaalin sen kenttäpäätyksestä I/O-kanavan ja ohjauslogiikan kautta operaattorin näyttöön, mikä tekee silmukkatarkistuksesta ja vian diagnosoimisesta tehokkaampaa.

Käytössä Experion-asemat esittävät prosessiehtoja, hälytyksiä ja laitteiston tilaa valvontahuoneen henkilökunnalle. Kontekstuaalinen tieto auttaa operaattoreita ymmärtämään ei ainoastaan sitä, että muuttuja on poikennut odotetulta alueeltaan, vaan myös sitä, mikä prosessiyksikkö, ohjaussilmukka tai liittyvä omaisuus saattaa vaatia huomiota. Johdonmukaiset näyttöperiaatteet ja hälytysten käsittely voivat tukea tilannetietoisuutta sekä normaalissa tuotannossa että poikkeavissa tapahtumissa.

Arkkitehtuuri luo myös perustan tehdasoptimointiin. Luotettavia prosessitietoja voidaan toimittaa historian tallennusjärjestelmiin, edistettyihin säätösovelluksiin, suorituskyvyn seurantatyökaluihin ja varallisuuden hallintajärjestelmiin. Huoltotiimit voivat käyttää diagnostiikkatietoja heikentyneiden mittalaitteiden tai viestintäongelmien tunnistamiseen, kun taas tuotantotiimit voivat analysoida toimintasuuntauksia ja rajoitteita.

Elinkaarisuunnittelu säilyy yhtä tärkeänä. Säätimet, I/O-moduulit, liitinryhmät, virransyöttölaitteet ja viestintäkomponentit tulisi hallita osana kokonaisuutta automaatioketjuun. Yhteensopivuustietojen, firmware-perustason, testattujen varaosamoduulien ja dokumentoitujen varmuuskopiointi menettelyjen säilyttäminen voi lyhentää palautumisaikaa ja vähentää käytössä olevan vanhenevan laitteiston aiheuttamia toiminnallisia riskejä.

- Ei, ei, ei. Experion PKS yhdistää kenttälaitteet, universaalisen I/O:n, C300-ohjain ja ohjauskeskuksen sovellukset yhtenäisessä prosessiautomaatioarkkitehtuurissa. C300 tarjoaa deterministisen säädön suorituskyky, jota vaativat kriittiset teollisuusprosessit, kun taas yleiskäyttöinen I/O tarjoaa joustavuuden, jota tarvitaan muuttuvien signaali vaatimusten hallintaan ja modulaariseen projektin toteutukseen.