Nuo specializuotų valdiklių iki programinės įrangos apibrėžtos valdymo sistemos: DeltaV IQ valdiklis tobulina DCS architektūrą

01Įvadas

Skirstytosios valdymo sistemos tradiciškai buvo sukurtos remiantis specializuotais valdikliais suprojektuotais kaip glaudžiai sujungtos aparatinės įrangos, programinės įrangos firmwaro ir programinės įrangos kombinacijos. Ši architektūra dešimtmečius užtikrino nustatytą našumą, tačiau ji taip pat gali susieti valdymo pajėgumus, gyvavimo ciklo planavimą ir sistemos plėtrą su konkrečia aparatinės įrangos kartos ribomis. Kai gamybos strategijos tampa lankstesnės ir pramonės organizacijos siekia skaitmeninės transformacijos, daugelis gamybos įmonių reikalauja valdymo infrastruktūros, kuri galėtų vystytis be priverstinio, trikdžių sukeliančio pakeitimo ciklų.

„Emerson“ DeltaV IQ valdiklis atsako į šį reikalavimą perkeldamas valdymo vykdymą į serverių klasės skaičiavimo infrastruktūra išlaikant DeltaV paskirstytosios valdymo sistemos inžinerines praktikas ir eksploatacinę aplinką. Valdymo programinė įranga gali būti diegiama nepriklausomai nuo vienos specializuotos valdymo įrangos, kuriant pagrindą lankstiai talpos skirstymui ,aparatūros abstrakcijai ir efektyvesniam modernizavimui.

Šis vystymasis yra svarbus esamiems objektams taip pat ir naujiems projektams. Įmonės gali įvertinti programinės įrangos apibrėžtą valdymą kaip dalį etapinės architektūros strategijos, o ne laikyti modernizavimą visišku pakeitimu. Rezultatas – praktinis tiltas tarp įsitvirtinusių procesų valdymo disciplinų ir lankstesnio skaičiavimo modelio.

02Valdymo programinės įrangos atskyrimas nuo specializuotos aparatinės įrangos

DeltaV IQ valdiklio centrinis projektavimo principas – tai valdymo programinės įrangos atskyrimas nuo fiksuotos, proprietarinės aparatinės įrangos platformos. Įprastoje DCS sistemoje valdymo funkcionalumas glaudžiai susijęs su fizinio valdiklio įranga, todėl apdorojimo galios padidinimas dažniausiai reiškia dar vieno įrenginio įdiegimą, spintos vietos skyrимą, elektros ir tinklo infrastruktūros išplėtimą bei naujos aparatinės įrangos paleidimą. Programinės įrangos apibrėžta architektūra pakeičia šį santykį, leisdama valdymo egzemplioriams veikti patvirtintoje serverių infrastruktūroje.

Inžinerijos komandoms šis abstrakcijos lygmuo sukuria lankstesnį išteklių modelį. Valdymo strategijos, reguliavimo kilpų logika, sekos valdymo logika, tarpusavio bloškimo mechanizmai ir įrangos moduliai išlieka pažįstamoje DeltaV inžinerinėje aplinkoje, tuo tarpu pagrindinį skaičiavimų sluoksnį galima valdyti kaip infrastruktūrą. Tai padeda išsaugoti nustatytą procesų elgseną ir įprastus konfigūravimo darbo eigas, nepriverčiant kiekvieno ateities našumo sprendimo priklausyti nuo specializuoto valdiklio korpuso.

Šis požiūris taip pat palaiko standartizavimą visuose projektuose. Vietoje daugybės valdiklių aparatinės įrangos versijų priežiūros organizacijos gali suderinti valdymo sistemų diegimą su kontroliuojamu serverių gyvavimo ciklu. Sistemos architektai gali atskirti sprendimus dėl programinės įrangos dizaino nuo sprendimų dėl fizinės skaičiavimo platformos, todėl lengviau planuoti atnaujinimų ciklus ir užtikrinti vienodas inžinerines normas keliuose gamybos vienetuose.

Programinėmis priemonėmis apibrėžiamas valdymas nešalina reikalavimo taikyti tvarkingą pramoninį projektavimą. Tinklo segmentavimas, kibernetinė sauga , laiko sinchronizavimas, atsarginės sistemos, atsarginiai duomenys ir pakeitimų valdymas išlieka būtini. Jo privalumas yra tas, kad šiuos reikalavimus galima įvykdyti sujungtoje architektūroje, kuri suprojektuota taip, kad ji būtų prognozuojamai mastoma lyginant su atskirų valdiklių prietaisų rinkiniu.

03Mastomasis pajėgumų modelis keičiamoms gamybos sąlygoms

Pramoninės įmonės retai lieka nekintamos. Pridedami nauji moduliai, keičiamos gamybos receptūros, pažangiosios valdymo programinės įrangos plėtojamos ir papildoma įranga padidina technologinio proceso duomenų kiekį. Pagal įprastą architektūrą kiekvienas pokytis gali sukelti išsamią valdiklių apkrovos, įvesties/išvesties (I/O) paskirstymo, spintelių prieinamumo ir atsarginių dalių poreikio analizę. DeltaV IQ valdiklis įveda pajėgumų modelį, kuriame valdymo darbo apkrova gali būti plečiama serverių aplinkoje, remiantis patvirtinta sistemos architektūra ir licencijavimo sistema.

Ši galimybė gali sutrumpinti kelį nuo projekto projektavimo iki paleidimo naudoti. Inžinieriai gali priskirti naujas valdymo funkcijas be būtinybės nedelsiant įdiegti dar vieno fizinio valdiklio kiekvienam papildomam reikalavimui. Ši lankstumas ypač vertingas modulinėse įmonėse, bandymų gamyklose ir daugiau nei vieno produkto gamybos procesuose, nes valdymo poreikis gali augti etapais, o ne vienu kartu didėjant visai sistemai.

Centrinis apdorojimas taip pat pagerina matomumą dėl išteklių naudojimo. Nuosekli infrastruktūros sluoksnio architektūra gali supaprastinti pajėgumų planavimą ir sumažinti įrangos variantų skaičių, kuriuos turi palaikyti techninės priežiūros komandos. Atsarginių komponentų strategija gali būti sutelkta į mažesnį patvirtintų komponentų rinkinį, o inžinerijos komandos gali planuoti plėtrą remdamiesi tiksliais skaičiavimo ir sistemos ribų rodikliais, o ne spėliodamos kiekvieno šaukštuko pagalba.

Skirtas nauji projektai , ši architektūra suteikia galimybę pasiekti kompaktiškesnį valdymo sprendimą. Esant esamoms gamybos vietovėms („brownfield“), ji suteikia galimybę įdiegti naują pajėgumą kartu su esamais DeltaV įrenginiais. Abiem atvejais verslinė vertė kyla iš to, kad valdymo ištekliai labiau pritaikomi gamybos poreikiams, sumažinamas neefektyviai naudojamas pajėgumas ir ribojama nereikalinga įrangos dauginimasis.

04Atsparumas, dubliavimas ir gyvavimo ciklo modernizavimas

Prieinamumas yra pagrindinis procesų automatizavime, nes valdiklio pertrauka gali paveikti produkto kokybę, įrangos saugą ir gamyklos našumą. Todėl serveriuose paremta valdymo sistema turi užtikrinti daugiau nei tiesioginę skaičiavimo galią. DeltaV IQ valdiklis sukurtas remiantis atspariosios diegimo principais , įskaitant klaidoms atsparia infrastruktūra ir dubliuota sistemos konfigūracija, kad valdymo užduotys liktų prieinamos net tada, kai atskiri aparatiniai komponentai reikalauja techninės priežiūros.

Ši architektūra taip pat gali pagerinti ciklo valdymas . Tradicinės valdymo įrangos atnaujinimai gali reikšti įrangos keitimą, laidų montavimą, spintų darbus ir tiksliai suplanuotus sustabdymo langus. Kai valdymo programinė įranga yra atskleista nuo serverio platformos, įrangos atnaujinimai ir programinės įrangos tobulinimas gali būti planuojami kaip susiję, bet atskiri veiksmai. Šis atskyrimas suteikia turto savininkams daugiau galimybių nustatyti modernizavimo eiliškumą ir gali sumažinti infrastruktūros pokyčių operacinį poveikį.

DeltaV versija 16 dar labiau stiprina šią kryptį pagerindama sistemos mastelio keičiamumą, kibernetinę saugą ir modernizavimo galimybes. Gerai reguliuojamo gyvavimo ciklo programoje programinės įrangos apibrėžtos valdymo įrangos pagalba galima standartizuoti programinės įrangos pataisymus, kontroliuoti versijų valdymą, atlikti rezervinės kopijos kūrimą ir atkūrimo planavimą. Šios praktikos vis tiek turi atitikti gamyklos patvirtinimo reikalavimus, pokyčių valdymo procedūras bei taikomus pramonės reguliavimus.

Kibernetinė sauga reikalauja ypatingos dėmesio, nes konsolidacija keičia rizikos profilį. Gamyklos turėtų taikyti gilesnės apsaugos priemonės , sustiprinti pagrindinės infrastruktūros saugumą, apribojti administracinį prieigą, palaikyti patikrintus atsarginius duomenų egzempliorius ir stebėti sistemos būklę. Kai šios priemonės įtraukiamos dar projektavimo etape, programinės įrangos apibrėžtos modelis gali sujungti operacinę atsparumą su stipresniu gyvavimo ciklo nuoseklumu.

05Išvada

DeltaV IQ valdiklis reiškia svarbų pokytį DCS architektūroje: valdymo galimybė laikoma programine įranga, kuri gali veikti patvirtintoje, atsparioje skaičiavimo infrastruktūroje, o ne kaip funkcija, visam laikui pririšta prie vieno specialaus įrenginio. Šis modelis gamintojams gali padėti efektyviau plėsti pajėgumus, standartizuoti infrastruktūrą ir suderinti įrangos atnaujinimą su programinės įrangos modernizavimu.

Stipriausius rezultatai bus pasiekti tik griežtai įgyvendinant. Reikia kartu įvertinti našumą, perteklinės galios valdymą, kibernetinį saugumą, patvirtinimą, tinklų sujungimą ir gyvavimo ciklo valdymą. Plantams, kurie siekia palaipsniui skaitmeninti savo veiklą, DeltaV IQ valdiklis siūlo praktišką kelią nuo įrangos riboto valdymo link lankstesnės ir programinės įrangos apibrėžtos automatizacijos aplinkos – neprarandant inžinerinės tęstinumo, kuris yra būtinas kritiniams technologiniams procesams.