จากตัวควบคุมซี 300 ไปยังอินพุต/เอาต์พุตสากล: ฮันนีเวลล์ เอ็กซ์เพอร์ริออน พีเคเอส สร้างห่วงโซ่การควบคุมกระบวนการอัตโนมัติทั่วโรงงาน

โรงงานอุตสาหกรรมกำลังเผชิญแรงกดดันที่เพิ่มขึ้นในการยกระดับความยืดหยุ่นในการผลิต ขณะเดียวกันก็รักษา เสถียรภาพของกระบวนการ ,ความปลอดภัยเชิงฟังก์ชัน และอายุการใช้งานของอุปกรณ์ในระยะยาวให้คงที่ อย่างไรก็ตาม สถาปัตยกรรมระบบควบคุมแบบดั้งเดิมมักแบ่งแยกหน่วยควบคุม อุปกรณ์อินพุต/เอาต์พุต สถานีปฏิบัติการ และอุปกรณ์ภาคสนามออกเป็นโดเมนวิศวกรรมที่แยกจากกัน การแบ่งแยกเช่นนี้อาจทำให้ต้องใช้ตู้ควบคุมมากขึ้น ซับซ้อนขึ้น การว่าจ้าง และทำให้การปรับปรุงในอนาคตมีค่าใช้จ่ายสูงขึ้น

ระบบความรู้ด้านกระบวนการของ Honeywell หรือที่เรียกกันโดยทั่วไปว่า Experion PKS ได้แก้ไขปัญหาเหล่านี้ผ่านสถาปัตยกรรมระบบควบคุมแบบกระจายที่บูรณาการเข้าด้วยกัน ซึ่งแกนกลางของแพลตฟอร์มนี้คือ ตัวควบคุม Experion PKS C300 , ซึ่งดำเนินกลยุทธ์การควบคุมที่สอดคล้องกับข้อบังคับ แบบลำดับขั้น และแบบขั้นสูง Series C และ เทคโนโลยีอินพุต/เอาต์พุตสากล รวบรวมสัญญาณกระบวนการและส่งคำสั่งการควบคุม สถานีปฏิบัติการ แอปพลิเคชันสำหรับวิศวกร ฟังก์ชันจัดการการแจ้งเตือน และข้อมูลทรัพย์สิน ล้วนผสานรวมอยู่ในสภาพแวดล้อมการปฏิบัติงานเดียวกัน

ผลลัพธ์ที่ได้คือห่วงโซ่อัตโนมัติที่เชื่อมต่อกันอย่างต่อเนื่อง ตั้งแต่อุปกรณ์ตรวจวัดภาคสนาม วาล์ว และอุปกรณ์ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ ไปจนถึงตัวควบคุม หน้าจอแสดงผลในห้องควบคุม และแอปพลิเคชันระดับโรงงาน แทนที่จะมองอินพุต/เอาต์พุต การควบคุม และการจำลองภาพเป็นส่วนประกอบที่แยกจากกัน Experion PKS จัดโครงสร้างส่วนเหล่านี้ให้เป็นชั้นที่ประสานงานกันภายในโครงสร้างพื้นฐานสำหรับระบบอัตโนมัติกระบวนการระดับโรงงาน

การ ตัวควบคุม C300 ทำหน้าที่เป็นแพลตฟอร์มหลักในการดำเนินการควบคุมภายในสถาปัตยกรรมเอ็กซ์เพอเรียน พีเคเอส โดยออกแบบมาสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการการควบคุมที่เสถียร แน่นอน และพร้อมใช้งานอย่างต่อเนื่อง รวมถึงการกลั่น กระบวนการปิโตรเคมี การผลิตไฟฟ้า อุตสาหกรรมยา กระดาษและเยื่อกระดาษ โลหะ การบำบัดน้ำ และอุตสาหกรรมอื่นๆ ที่เน้นกระบวนการเป็นพิเศษ

ตัวควบคุมทำงานด้วยระบบ สภาพแวดล้อมการดำเนินการควบคุม , หรือ CEE ของฮันนีเวลล์ ซึ่งสภาพแวดล้อมนี้รองรับฟังก์ชันการควบคุมต่างๆ เช่น การควบคุมแบบ PID การควบคุมแบบคาสเคด การควบคุมแบบอัตราส่วน กลยุทธ์การควบคุมแบบฟีดฟอร์วาร์ด การจัดลำดับอุปกรณ์ การล็อกความปลอดภัย และตรรกะที่เกี่ยวข้องกับการผลิตแบบแบตช์ วิศวกรสามารถรวมฟังก์ชันเหล่านี้เข้าด้วยกันเป็นโมดูลควบคุมที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ ซึ่งช่วยให้การพัฒนาแอปพลิเคชันมีมาตรฐานทั่วทั้งหน่วยการผลิต

สำหรับกระบวนการแบบต่อเนื่อง ตัว C300 สามารถควบคุมลูปความดัน อุณหภูมิ อัตราการไหล และระดับพร้อมทั้งจัดการปฏิสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรการดำเนินงานที่เกี่ยวข้องได้ ในแอปพลิเคชันแบบแบตช์ ระบบสามารถดำเนินลำดับขั้นตอน ระยะการทำงานของอุปกรณ์ และตรรกะเงื่อนไขที่จำเป็นเพื่อย้ายกระบวนการผลิตไปยังขั้นตอนถัดไปอย่างปลอดภัย ความสามารถในการจัดการหลายสาขาวิชาการควบคุมทำให้ระบบเหมาะสมทั้งกับหน่วยกระบวนการเดี่ยวและสถาปัตยกรรมระดับโรงงานโดยรวม

ความพร้อมใช้งานมีความสำคัญอย่างยิ่งในระบบที่การหยุดทำงานของตัวควบคุมอาจก่อให้เกิดการสูญเสียการผลิตหรือสถานการณ์การดำเนินงานที่ไม่ปลอดภัย C300 รองรับ การกำหนดค่าซ้ำซ้อน ซึ่งตัวควบคุมสำรองสามารถเข้ารับหน้าที่ควบคุมแทนตัวควบคุมหลักได้เมื่อตัวควบคุมหลักไม่สามารถใช้งานได้ ทั้งยังสามารถออกแบบเส้นทางเครือข่ายสำรอง การจัดวางแหล่งจ่ายไฟ และการออกแบบ I/O ให้มีความซ้ำซ้อนได้ตามระดับความสำคัญของกระบวนการ

การเชื่อมต่อเพิ่มเติมยังขยายบทบาทของตัวควบคุมออกไปอีก ผ่านอินเทอร์เฟซการสื่อสารที่รองรับ C300 สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลกับอุปกรณ์ภาคสนามอัจฉริยะ ไดรฟ์ความถี่แปรผัน หน่วยแบบรวม (package units) และระบบของบุคคลที่สามได้ แทนที่จะทำหน้าที่เป็นโปรเซสเซอร์แบบแยกตัว มันทำหน้าที่เป็นจุดรวมข้อมูล (integration point) ที่แปลงข้อมูลจากภาคสนามให้กลายเป็นการควบคุมอย่างสอดประสานและข้อมูลเชิงปฏิบัติการ

แม้ว่าคอนโทรลเลอร์จะดำเนินกลยุทธ์การควบคุมอัตโนมัติ แต่ประสิทธิภาพของระบบนั้นยังขึ้นอยู่กับวิธีการเชื่อมต่อสัญญาณจากภาคสนามด้วย การออกแบบอินพุต/เอาต์พุตแบบดั้งเดิมจำเป็นต้องใช้โมดูลชนิดต่าง ๆ กันสำหรับอินพุตแอนะล็อก เอาต์พุตแอนะล็อก อินพุตดิจิทัล และเอาต์พุตดิจิทัล ดังนั้น คำนิยามของสัญญาณจึงจำเป็นต้องกำหนดให้เสร็จสิ้นตั้งแต่เนิ่น ๆ เพื่อให้สามารถระบุรายละเอียดของตู้ควบคุม ชุดขั้วต่อ (terminal assemblies) และจำนวนช่องสัญญาณ (channels) ได้อย่างถูกต้อง

การเปลี่ยนแปลงทางวิศวกรรมในช่วงปลายมักทำให้วิธีการนี้เกิดความไม่ต่อเนื่องบ่อยครั้ง การจัดประเภทสัญญาณอุณหภูมิใหม่เป็นสัญญาณชนิดอื่น การเพิ่มเอาต์พุตของวาล์ว หรือการย้ายตำแหน่งของอุปกรณ์วัดอาจจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ที่ต่างออกไป มีการปรับสายไฟใหม่ และต้องทำงานกับตู้ควบคุมเพิ่มเติม การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้อาจส่งผลต่อการทดสอบรับรองโรงงาน การกำหนดตารางเวลาการก่อสร้าง และสต็อกอะไหล่

ฮันนี่เวลล์ I/O อเนกประสงค์ ถูกออกแบบมาเพื่อลดการพึ่งพาแบบนี้ระหว่างชนิดของสัญญาณกับฮาร์ดแวร์ทางกายภาพ แต่ละช่องสัญญาณสามารถตั้งค่าได้ตามหน้าที่อินพุต-เอาต์พุตที่ต้องการ ทำให้แพลตฟอร์มมาตรฐานเดียวสามารถรองรับสัญญาณภาคสนามที่หลากหลายได้ ทีมวิศวกรสามารถกำหนดหรือปรับเปลี่ยนหน้าที่ของแต่ละช่องสัญญาณผ่านการตั้งค่าระบบ แทนที่จะต้องเปลี่ยนโมดูลเฉพาะทางแบบดั้งเดิมทุกครั้งที่มีการเปลี่ยนแปลง

ความยืดหยุ่นนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในโครงการขนาดใหญ่ ซึ่งการออกแบบกระบวนการ การเลือกอุปกรณ์วัด และข้อมูลเกี่ยวกับหน่วยแบบรวม (package unit) ยังคงพัฒนาต่อเนื่องระหว่างการดำเนินงาน ตู้ควบคุมและชุดอุปกรณ์ I/O สามารถวางแผนได้โดยใช้การออกแบบที่เป็นมาตรฐานมากขึ้น ในขณะที่การกำหนดช่องสัญญาณสุดท้ายจะเสร็จสมบูรณ์ใกล้กับระยะเวลาก่อนเริ่มใช้งานจริง แนวทางนี้สนับสนุน การเปลี่ยนแปลงแบบแปลนในช่วงปลาย โดยไม่ก่อให้เกิดการปรับเปลี่ยนโครงสร้างทางกายภาพอย่างกว้างขวาง

I/O อเนกประสงค์ ยังช่วยลดจำนวนรุ่นของโมดูลที่แผนกบำรุงรักษาจำเป็นต้องจัดเก็บไว้ แพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์ที่ใช้ร่วมกันมากขึ้นทำให้การวางแผนอะไหล่สำรองง่ายขึ้น และมอบความยืดหยุ่นแก่ช่างเทคนิคในการเปลี่ยนช่องสัญญาณที่เสียหาย หรือขยายการติดตั้งที่มีอยู่ได้มากขึ้น สำหรับโรงงานที่ดำเนินการหลายหน่วยผลิต การทำให้เป็นมาตรฐานสามารถยกระดับความสอดคล้องในการบำรุงรักษา และลดความเสี่ยงจากการเก็บอะไหล่ที่ล้าสมัยหรือไม่เหมาะสม

เมื่อ I/O อเนกประสงค์ ถูกติดตั้งใกล้อุปกรณ์กระบวนการมากขึ้น ทำให้สามารถลดความยาวของสายไฟในสนามได้ด้วย ทั้งยังอาจต้องใช้สายเคเบิลแบบหลายแกนน้อยลงระหว่างกล่องต่อสายในสนามกับห้องควบคุมกลาง ซึ่งช่วยลดแรงงานในการติดตั้ง งานการต่อปลายสาย และความซับซ้อนในการวินิจฉัยปัญหา

การผสานรวมกันของระบบควบคุม C300 โมดูล I/O ที่ยืดหยุ่น และสภาพแวดล้อมการปฏิบัติงาน Experion ไม่เพียงแต่เป็นการรวมผลิตภัณฑ์ที่เข้ากันได้เท่านั้น แต่ยังสร้างโซ่ระบบอัตโนมัติร่วมกัน ซึ่งการวัดค่ากระบวนการ การคำนวณการควบคุม สัญญาณเตือน สถานะของอุปกรณ์ และคำสั่งจากผู้ปฏิบัติงาน ล้วนจัดการอยู่ภายในบริบทของระบบที่ประสานงานกันอย่างสอดคล้อง

ในระหว่างขั้นตอนวิศวกรรม โมดูลควบคุมและหน้าจอแสดงผลที่เกี่ยวข้องสามารถพัฒนาได้โดยใช้ฐานข้อมูลร่วมกันและข้อตกลงการตั้งชื่อที่สอดคล้องกัน สิ่งนี้ช่วยลดการป้อนข้อมูลซ้ำซ้อน และสนับสนุนความสอดคล้องกันระหว่างการกำหนดค่าตัวควบคุมกับอินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร ขณะทำการเดินระบบ เทคนิคเกียนสามารถติดตามสัญญาณจากจุดเชื่อมต่อภาคสนามผ่านช่องทาง I/O และตรรกะการควบคุมไปยังหน้าจอแสดงผลของผู้ปฏิบัติงาน ทำให้การตรวจสอบวงจร (loop checks) และการวินิจฉัยข้อบกพร่องมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

ในระหว่างการดำเนินงาน สถานี Experion แสดงเงื่อนไขกระบวนการ สัญญาณเตือน และสถานะของอุปกรณ์ให้บุคลากรในห้องควบคุมทราบ ข้อมูลบริบทช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานเข้าใจไม่เพียงแต่ว่าตัวแปรใดๆ เคลื่อนออกจากช่วงที่คาดไว้ แต่ยังระบุได้ว่าหน่วยกระบวนการ วงจรควบคุม หรือทรัพย์สินที่เกี่ยวข้องใดอาจต้องได้รับการตรวจสอบ การใช้หลักการจัดวางหน้าจออย่างสอดคล้องกันและการจัดการสัญญาณเตือนอย่างเป็นระบบ ช่วยเสริมสร้างความตระหนักรู้สถานการณ์ทั้งในภาวะการผลิตปกติและเหตุการณ์ผิดปกติ

สถาปัตยกรรมนี้ยังสร้างรากฐานสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพของโรงงาน ข้อมูลกระบวนการที่เชื่อถือได้สามารถส่งไปยังระบบบันทึกประวัติศาสตร์ แอปพลิเคชันควบคุมขั้นสูง เครื่องมือตรวจสอบประสิทธิภาพ และระบบจัดการทรัพย์สิน ทีมบำรุงรักษาสามารถใช้ข้อมูลการวินิจฉัยเพื่อระบุอุปกรณ์ที่เสื่อมสภาพหรือปัญหาการสื่อสาร ขณะที่ทีมผลิตสามารถวิเคราะห์แนวโน้มการดำเนินงานและข้อจำกัดต่าง ๆ ได้

การวางแผนตลอดอายุการใช้งานยังคงมีความสำคัญเท่าเทียมกัน ตัวควบคุม โมดูลอินพุต/เอาต์พุต ชุดขั้วต่อ แหล่งจ่ายไฟ และส่วนประกอบการสื่อสารควรจัดการเป็นส่วนหนึ่งของห่วงโซ่ระบบอัตโนมัติทั้งหมด การรักษาบันทึกความเข้ากันได้ ระดับเฟิร์มแวร์พื้นฐาน โมดูลสำรองที่ผ่านการทดสอบแล้ว และขั้นตอนการทำงานที่มีเอกสารประกอบ ระบบสำรอง สามารถลดระยะเวลาในการฟื้นฟูและลดความเสี่ยงในการดำเนินงานที่เกิดจากฮาร์ดแวร์ที่เสื่อมสภาพ

ฮันนี่เวลล์ Experion PKS เชื่อมต่ออุปกรณ์วัดภาคสนาม ยูนิเวอร์แซล อินพุต/เอาต์พุต ตัวควบคุม C300 และแอปพลิเคชันในห้องควบคุมภายในสถาปัตยกรรมระบบอัตโนมัติกระบวนการแบบรวมศูนย์ ซี๓๐๐ จัดหาความสามารถในการควบคุมแบบกำหนดเวลาแน่นอน การควบคุมแบบกำหนดเวลาแน่นอน สมรรถนะที่จำเป็นสำหรับกระบวนการอุตสาหกรรมที่มีความสำคัญยิ่ง ขณะที่ Universal I/O มอบความยืดหยุ่นที่จำเป็นในการจัดการกับข้อกำหนดสัญญาณที่เปลี่ยนแปลงได้ และการดำเนินโครงการแบบโมดูลาร์