Чем плавная интеграция пневматических систем и систем управления процессом может быть полезна для вас?

Пневматические системы являются неотъемлемой частью многих заводов обрабатывающей и химической промышленности, медико-биологической отрасли, производств пищевых продуктов и напитков, особенно в тех отраслях, где используются вспомогательные машины. Несмотря на то, что эти машины являются неотъемлемой частью процесса, они часто являются автономными и не подключаются к архитектуре управления процессом. Это может означать, что в случае возникновения проблем с пневматическими системами машины она может не сообщить об этом в систему управления, что приведет к поломке машины. В это время завод может продолжать производить продукцию, которая уже не сможет пройти дальнейшую переработку или упаковку.

Текущая архитектура

Системы управления технологическими процессами обычно позволяют подключать пневматические системы путем внедрения дополнительной сети Fieldbus, например PROFIBUS DP или Modbus TCP. Однако этот подход повышает сложность системы из-за дополнительной конфигурации и сопоставления данных, и, хотя дополнительная диагностика возможна, вторая среда программирования (вместе с сопряженными с ней затратами) нежелательна и может затруднять связь и резервирование питания.

В 2016 г. компания Emerson представила электронную кроссировку для пневматических систем. Это решение позволяет пользователям легко интегрировать пневмоострова ASCO Numatics серии 580 с системой управления DeltaV компании Emerson для создания комплексного решения автоматизации Emerson с системой ввода-вывода и пневматической системой для обрабатывающих заводов.

Что такое электронная кроссировка?

Инженеры по системам управления и менеджеры проектов, работающие на обрабатывающих заводах с непрерывным или серийным производством, знакомы с проблемами ввода в эксплуатацию систем ввода-вывода в распределенных системах управления. Традиционный способ заключается в подключении полевого устройства с помощью многожильного кабеля, подключенного к клеммным блокам в шкафах управления, с последующей кроссировкой каждого соединения вручную к соответствующей плате ввода-вывода. По мере увеличения сложности системы и накопления количества соединений - с множеством неизбежных изменений в системе ввода-вывода - возникают трудности в отслеживании каждого физического соединения на коммутационной панели. Каждое изменение влечет за собой дополнительные расходы, задержки, а самое главное - риски для проекта. Резервирование сопряжено с еще большими трудностями. Более того, дальнейшие обслуживание и модификация системы часто осложняются при смене персонала: новые сотрудники не знают тонкостей системы, что может увеличить простои.

В то время как кроссировка вручную по-прежнему считается целесообразной для небольших проектов, управляющие крупномасштабными серийными и непрерывными производствами химической, фармацевтической и пищевой промышленности, где потеря продукции может привести к действительно масштабным убыткам, все чаще обращаются к более защищенным от рисков и надежным стратегиям проектирования технологических систем.

Электронная кроссировка позволяет отказаться от ручного трудоемкого процесса традиционной кроссировки. Кабели, идущие от полевого оборудования, по-прежнему подключаются к коммутационной панели, но подключения к контроллерам уже регулируются электронным способом. Теперь любой канал ввода-вывода можно назначить любому контроллеру. Компания Emerson осуществляет это назначение с помощью модулей CHARM (CHARacterisation Modules - модули характеризации). По существу, они аналогичны платам цифрового преобразования, которые могут быть настроены на выполнение функции любого сигнала (AI, AO, DI, DO, RTD и т. д.). Они подключаются к платам ввода-вывода CHARM (CHARM I/O Cards - CIOC), которые, в свою очередь, монтируются на клеммные блоки на DIN-рейках, где организована проводка полевых устройств. Полевое устройство идентифицируется, и осуществляется настройка соответствующей платы CHARM и ее электронная кроссировка к ЛЮБОМУ контроллеру системы посредством скрытой цифровой шины. В систему входит полностью резервируемое питание и соединение связи, а автоматическое обнаружение каждого канала ввода-вывода означает, что идентификация, конфигурация, диагностика и проектные изменения легко выполняются с помощью DCS.

Эта технология предоставляет множество преимуществ на всех этапах - от первоначального проектирования до ввода в эксплуатацию, а затем в течение всего срока работы обрабатывающего производства. Поскольку цифровой или аналоговый узел ввода-вывода любого типа может быть привязан к конкретным контроллерам на любом этапе проекта без прокладки проводов вручную, расходы на оборудование и проектирование могут быть более предсказуемыми с самого начала. Изменения в проекте - добавление новых вводов-выводов или изменение их типов - можно внести без серьезных трудовых затрат и дорогостоящих прерываний в работе из-за изменения в прокладке проводов. Масштабирование проектов облегчается, и гарантируется безопасность. Конфигурация и диагностика осуществляются с помощью единой интегрированной программной платформы - DeltaV Explorer компании Emerson. Важно, что за счет повышения уверенности в операциях, надежности процесса и доступности машин существенно снижается общая стоимость владения.

Интеграция пневмоостровов в системы автоматизации с технологией CHARM

Модули CHARM серии 580 позволяют инженерам по системам управления и менеджерам проектов работать над проектами непрерывного и серийного производства с помощью простого, экономичного и скоростного подхода к интеграции пневматических систем со средой управления технологическим процессом. Узел позволяет использовать единое подключение полевых устройств к системе DeltaV DCS компании Emerson, предлагающей электронную кроссировку, собственную конфигурацию и диагностику, а также встроенное резервирование для получения действительно интегрированной архитектуры системы.

С появлением модуля ASCO Numatics 580 CHARM интеграция пневматических систем с электронной кроссировкой стала возможной в рамках единой сетевой платформы - одного пакета и одного решения от одного поставщика - впервые в отрасли. Модуль 580 CHARM непосредственно подключается к системе DeltaV через базовую панель CHARM и по умолчанию сочетает в себе автоматическое обнаружение и электронную кроссировку через соединение с резервированием питания и связи, используя все собственные возможности диагностики DeltaV. В системе DCS управление каждым управляющим клапаном осуществляется в точности так же, как и в случае других системных вводов-выводов. Система DCS может идентифицировать и регулировать все пневматические соединения через единое подключение с резервированием. К каждому узлу модулей CHARM можно подключать до 48 выходов электромагнитных клапанов.

Узел модулей 580 CHARM взаимодействует с пневмоостровами ASCO Numatics серии 500. Эти высокопроизводительные легко подключаемые пневмораспределители имеют самую высокую пропускную способность для своего размера, что помогает сохранить компактность машины и снизить затраты на систему. При этом полный ассортимент принадлежностей и опций обеспечивает простоту установки, конфигурации и модификации.

Преимущества упрощенной архитектуры оборудования для сокращения расходов и экономии времени

По сравнению с системой серийного или непрерывного производственного процесса, использующей ручную кроссировку, преимущества решения на основе технологии CHARM с электронной кроссировкой очевидны и привлекательны. Когда пневматическая система требует интеграции, то при сравнении решения с внедрением шины Fieldbus, такой как PROFIBUS-DP, преимущества еще более убедительны благодаря простой в использовании и основанной на описании задач среды, предлагаемой системой DeltaV.

Устранение дополнительной сети обеспечивает значительную экономию компонентов, связанных вводов-выводов, проводки и времени на ввод в эксплуатацию. Решение Emerson с единой сетью означает единую ответственность за продукцию, документацию и поддержку с экономией затрат на персонал, программные ресурсы и обучение по системе. Уменьшение числа компонентов и прямое подключение снижает риск отказа системы. Изменения проекта в ходе его развития и устранение проблем в будущем облегчаются благодаря встроенному интеллектуальному управлению с автоматическим обнаружением и диагностикой, использующей простые сообщения на рабочих станциях. Время простоев существенно снижается благодаря встроенной диагностике, осуществляемой непосредственно на пневмоострове или отображаемой на рабочей станции системы DeltaV. Надежное резервируемое соединение обеспечивает безопасность и уменьшает время простоев на обслуживание. К другим привлекательным преимуществам относятся гибкость в управлении процессом благодаря модулям ввода-вывода CHARM, отвечающих за многочисленное оборудование, от датчиков напряжения и тока до сигналов тревоги и управляющих клапанов, использующих ту же конфигурацию DeltaV Explorer и доступных в "облаке" для каждого контроллера в сети.

Сочетание этих факторов обеспечивает глубоко интегрированное решение ввода-вывода и пневмоостровов, которое обеспечивает большую уверенность в процессе и операциях, всеобъемлющую оптимизацию управления и надежность обработки.

www.asco.com