Лучшие шины технологий в процесс управления

Измерения и контроля

В этой статье освещаются практические приложения и экономики различных автобусов.

В мировом процессе управления, цифровых технологий, таких как международные стандарты HART, Foundation Fieldbus и Profibus играют более важную роль в промышленных объектов. Эта статья посвящена практическому применению различных fieldbuses и сравнивает стоимость технологий.

Многие статьи были написаны о том, какие шины (или на автобусе, для краткости) является лучшим. Тем не менее, это трудно для любой один технологии для удовлетворения всех потребностей каждого потенциального применения. Каждая технология имеет свои сильные и слабые стороны. Возьмем, например, подключение принтера к персональному компьютеру. Это IEEE 1284 соединение параллельных лучше, чем последовательный порт RS232? Не обязательно - каждого варианта есть свои уникальные особенности, которые делают ее более подходящей для конкретного приложения. Параллельное соединение ограничено расстояние в целом меньше, чем 15 или 20 футов между принтером и компьютером. С другой стороны, Разъем RS232 последовательный, как правило, медленнее, но позволяет больше расстояния между подключенными устройствами. Вопрос в том, нужно или более высокой скоростью. больше расстояния?

Установка и ввод в эксплуатацию

Было бы справедливо сказать, что все шины технологий имеют возможность снизить стоимость установленного технологического оборудования, при условии, завод может адаптировать свою работу и стандартной практикой работы (SOP), чтобы воспользоваться данной технологии. Давайте использовать, как, например, деятельность обычно выполняется в ходе проверки цикла управления процессами и ввод в эксплуатацию клапана или передатчик, который может включать:

физический осмотр устройства

конфигурации устройства

проверка проводки непрерывности

проверка работоспособности устройства (4-20 мА проверить или проверить замыкания контактов)

проверки сигнализации точки поездки

подтверждения того, что показания оператора отображения совпадают с фактическими данными.

В традиционных ввода в эксплуатацию (без автобуса технологий), инженерная команда отправляется на поле с ручными инструментами и конфигураций, если устройства находятся на "умные", и вручную документ обработки данных и оборудования условиям. До проверки и ввода в эксплуатацию, инженеры проводят много времени заполнения листов спецификации на заказ оборудования. Поставщики обязаны записать эти листы в свои системы закупок на заказ и доставить документы. Однако, как время работы над проектом изменения могут возникать в процессе разработки, которые влияют конфигурации прибора. Эти изменения не могут превратить его в спецификации, инструмента до его отправки. Суть заключается в том, что ручной ввод и проверку задачи могут быть подвержены ошибкам, и поэтому требуют строгого меры для того, что прибор настроен правильно и правильно установлена.

При использовании инструменты, которые изготовлены специально для одной шины технологии, станки поставляются поставщиками или третьими сторонами может упростить проектирование, поставки и монтажа. Некоторые из этих инструментов позволит инженерам для передачи данных в электронном виде через поставщиков. Эти данные могут быть использованы в ходе проверки документа и ввода в эксплуатацию флаг какой-либо оперативных данных, которые не являются такими же, как проектной информации. Некоторые системы могут сделать это автоматически через Интернет сканирования, проверки и сравнения характеристик.

Некоторые приложения могут выполнить цикл испытаний, чтобы имитировать действие передатчик в то время как техник отслеживает данные о консоли или инструментальная система обслуживания. Кроме того, некоторые приложения содержат аудита, которые позволяют отслеживать и вести учет в электронном виде, так что ручной документации не требуется. Это электронная запись, исключает дублирование усилий, особенно для multipleshift запуска команд, которые в конечном итоге экономит время.

Для того чтобы воспользоваться этими преимуществами, компания должна изучить свои инженерные методы работы, навыков и ЧП, так как некоторые традиционные инженерные методы и ввод в эксплуатацию, не может способствовать шины конструкций. При проектировании процесса, трубопроводов и приборов диаграмме (P

Автобус технологий требуют дизайн расчеты, чтобы обеспечить достаточное напряжение и ток доступны по всей длине автобуса, тем более, что автобус может иметь множество инструментов от различных поставщиков проводных к нему. На сегодняшний день 4-20 мА петли инструментом были так по-инженерных, что многочисленные соединения-инструмент редко вопрос - каждый инструмент имеет одну пару проводов, выбранных для них в большей механических ограничений, чем электрический ток ограничения, на которые он обеспечивает власть.

Инженерно-конструкторские

Учебные классы и программные средства, имеющиеся у поставщиков и автобусов комитетов по стандартам, чтобы помочь в разработке шины и установку. Различные технологии шины часто имеют особые требования техники. Тем не менее, автобусы рассматриваемых в данной статье, не требует никаких специальных типов проводов, таких, как коаксиальный кабель, двойной осевой кабель или 10-база T Ethernet кабель. Высокого качества, экранированная витая пара проводов, как правило, все, что требуется для установки. В случае интерфейс привода датчика (АСИ) автобус, раскрученные, неэкранированный электрический провод является предпочтительным.

закон Ома является основой для многих конструкторских расчетов. Fieldbus сегментов состоят из одной пары проводов от системы управления на поле (также называется "HomeRun"). В этой области устройств, помещенных в непосредственной близости от HomeRun кабель для подключения к нему через шпор. Программные средства могут помочь инженером в различных видах деятельности, начиная от суммы всех шпоры на отрезке с разработкой чертежей, которые наилучшим образом поддерживать установки и технического обслуживания. В некоторых случаях эти механизмы могут обеспечить элементарный диаграммы сети "из коробки".

Использование шины технологий значительно уменьшает количество проводки, которая работает с контроллером процесса на местах. Хотя проводка может быть одна область, в которой затраты могут быть снижены, стоимость может варьироваться в зависимости от того, приложение с нуля или модифицированной, и является ли растение использовали удаленного ввода / вывода стойки в прошлом. На первый взгляд может показаться, что развертывание технологии полевых шин на месте удаленного ввода / вывода дает мало или нет экономической выгоды в связи с аналогичной схеме проводки штате этих вариантов именно, одна пара проводов, работает из-под контроля номер в поле для нескольких инструментов, как показано на рисунке 2.

При определении установленной стоимости, необходимо рассмотреть следующие вопросы: стоимость кабеля, который сам по себе не может быть значительным; труда, который может составлять до двух третей от установленной стоимости, а также инфраструктуры, которая необходима, существует ли один или пару 100 пар проводов в перспективе. Инфраструктура, необходимые для кабельных лотков и строительство опор, и может быть значительно дороже при проведении сотен пар проводов.

Дополнительные факторы необходимо учитывать при принятии решения, следует ли использовать шины технологии. Remote I / O позволяет разработчику поставить отдельных обычного ввода / вывода ближе к процессу, тем самым снижая проводки к диспетчерской. Однако, если удаленного ввода / 0 Оборудование должно быть установлено в районах, подверженных суровых условиях окружающей среды, или в секретном область, которая требует специальных шкафов и / или чистки, значительные расходы могут возникнуть во время установки. Fieldbus устройств, как и их обычными аналогами, доступны во взрывозащищенном упаковки и предназначены для установки в суровых условиях на местах. Они могут быть подключены к той же системе на месте удаленного ввода / вывода

Экономия в проводку связанных с шины технологии, понесенных из каждой пары проводов теперь соединяет 16 или более документов в системе управления. Фактическое количество документов зависит от дизайна таких критериев, как собственной безопасности и шины типа. Даже искробезопасные (IS) схем (которые обычно требуют не более четырех инструментов быть подключены к одному сегменту) обеспечить экономию средств, если они настроены с автобусом технологии. Например, обычные устройства требуют одна пара собственных барьеров безопасности для каждого прибора, а шины требуется только одна пара собственных барьеров безопасности для всех документов на отрезке. Это не только уменьшает количество барьеров от 8 до 2 (в качестве примера 4 устройств на сегмент), но и экономит пространство шкафа для размещения дополнительных барьеров.

В случае AS-я автобус, который в основном предназначен для дискретных приборов, значительно упрощается монтаж схемы и значительное сокращение к контактам также может быть реализован. Типичные включения / выключения клапанов как правило, имеет 5 или 6 проводов, поддержка 2 концевые выключатели, а также электромагнитных продукции. В зависимости от I / O поставщиком, выход может потребовать дополнительных панелей проводку самостоятельно предохранитель и распространить власть через I / O контакта, если контакт сухой (то есть, не проводится внутреннее питание от платы ввода-вывода), что требует значительное место панель и проверки времени из-за большого числа прекращенных и проводов.

Как правило, один реактор может быть выше на 20-30 включения / выключения клапанов для облегчения сырьевой переводы, температурный контроль, контроль давления, вязкости контроля и оптимизации других параметров процесса. Если каждый включения / выключения устройства 6 проводов, а затем 30 устройств потребуется 180 проводников, а также все связанные терминал связи, предохранителей и других электрических компонентов - все они требуют более комфортным. Использование шины AS-Я могу предложить рентабельности в этом случае.

Одним из основных свойств процесса шины является возможность доставить власти на местах документов, как и возможность 2-проводной передатчик. AS-я шина, которая соединяет до 31 устройств на сегмент, будет осуществлять питание всех устройств в этом сегменте. Продукты доступны, например, от короткого замыкания блоки защиты терминала, который может быть использован в каждом подключении поле документа, шпоры. Это устройство проводки устраняет необходимость в отдельных слияния каждого поля устройства (рис. 3).

Когда клапаны являются инструментом выбора, их потребности в энергии здоровенный сделать невозможным искробезопасности с AS-я. Однако, использование взрывозащищенного проводки методы, которые широко распространены в США, позволяет AS-я документов, которые необходимо между собой в опасных зонах. Кроме того, твердотельные AS-я выключатели имеют никаких контактов и производят не дуги, что позволяет устанавливать эти продукты без проводника сил-офф. Сокращение сил-офф может значительно снизить расходы на ремонтные работы в поле, когда неисправный прибор должен быть заменен. В обычных установках, где механические контакты используются, водопроводов печать-офф необходимо, если площадь классификация предусматривает оборудование взрывозащищенное исполнение. В таблице 1 приводятся типичные экономии затрат на осуществление AS-я автобус. Этот тип шины идеально подходят для использования при высоком уровне устройства диагностики не требуется, и устройства дискретный характер.

Пока эта статья на имя экономии, которая может быть реализована, когда автобус технология применяется. Остальная часть статьи описывает критерии, используемые для оценки и в конечном итоге выбрать наиболее подходящих для применения технологии полевых шин, в том числе расходов, передовые диагностические функции и контроль в этой области.

Критерии выбора Fieldbus

Итак, что шины должны быть выбраны для применения? Не следует всегда пытаться найти общий знаменатель и силу посадки приложение, использующее только один технологии полевых шин. Легко сделать вывод, что если у вас есть нормативные, а также включение / выключение требованиям, Foundation Fieldbus, который может обрабатывать как, это руки вниз победителя. Тем не менее, позиционер Foundation Fieldbus может быть дороже, чем AS-я вкл / выкл (табл. 2). Foundation Fieldbus может быть хорошим выбором, если Есть только несколько включения / выключения клапанов. Но смесь равномерно распределены включения / выключения и регулирования клапанов, и, если диагностические возможности Foundation Fieldbus которые не требуются для включения / выключения клапанов, это может быть экономически более эффективно использовать как Foundation Fieldbus и AS-я автобусов.

В середине 1990-х, некоторые пользователи решили шины они не хотят поддерживать несколько технологий автобус. Вместо этого они применили один автобус технологии во всех приложениях. Это решение было часто основаны на стоимости, а именно - высокая стоимость средств, которые, как считается, необходимы для устранения неполадок сообщений на шины, а также их предполагаемых расходов по поддержке и установке нескольких шины технологий. Тем не менее, позднее он был реализован, что специализированные инструменты (для устранения неполадок) редко требуется, и, в крайнем случае, можно взять напрокат. Кроме того, сервисная компания, может быть заключен для устранения автобус. HART представляет собой цифровой протокол для обычных умные приборы. Пользователи редко требуется никаких специальных инструментов тест для устранения HART коммуникации.

Стоимости. Хотя разница в стоимости между обычным и шины устройств, как правило, не существенны, некоторые шины продукты имеют высокую цену. Когда проект в настоящее время инженерии, затраты на оборудование могут поступать от различных центр бухгалтерского учета, чем затраты на строительство. Таким образом, это необходимо для управления проектами быть в курсе, какие элементы фактором в общей стоимости проекта, а также понять, что несмотря на закупку оборудования для автобусов технология может быть несколько выше, общая установленная стоимость системной шины будет меньше.

Расширенная диагностика. Для этого также важно понимать, что в течение жизненного цикла растения, дополнительная экономия в текущее обслуживание будут реализованы. Различные технологии шины имеют различные уровни диагностические возможности, которые могут быть одним из критериев внимание при выборе шины одна над другой для конкретного приложения. Например, Фонд позиционеры Fieldbus клапан открывает значительные возможности диагностики на AS-выключатели я клапана. Хотя Foundation Fieldbus позиционеры целевого управления (или модуляции) приложений, они также могут быть использованы на клапаны запорные, где гладил скорости или клапан подписи способность (прокладки управляющие сигналы, давления и / или положения клапана, чтобы диагностировать проблему) необходимо из-за критический характер применения. Такие возможности диагностики можно определить клапан проблемы из-за, например, трение, вызванное ухудшением сальники или ненадлежащее выбора контроллера. Кроме того, инженер должны купить дорогой кусок диагностическое оборудование, подключить его к основной оперативной точек на клапан, и контролировать ключевые переменные регулирующий клапан, неся значительные затраты и время простоя.

с высоким коэффициентом трения - упаковка должна быть скорректирована

стендовых установлен слишком низкий - скамья-множества нуждается в корректировке

низкая нагрузка сиденья, с высоким коэффициентом трения и стендовых поехал

никаких сообщений из-за пара-конденсата каналом утечки в печать.

Контроль в этой области. В настоящее время Foundation Fieldbus имеет самые передовые диагностические функции; AS-я только имеет возможность предупредить сбой связи. В различной степени, Foundation Fieldbus, HART, Profibus и DeviceNet автобусы имеют безотказное возможности, которые позволяют устройству, чтобы перейти к его безопасное положение в случае полного выхода из строя шины.

При рассмотрении безотказное функционирование, Foundation Fieldbus в настоящее время является единственной технологией, которая позволяет регулирования, таких, как пропорциональной, интегральной и производные (PID) контроля в этой области. Foundation Fieldbus позволяет также сокращение численности занятых в связи шины стека, позволяя второе устройство для контроля сообщений, если устройство не основной. Эта возможность позволяет шине работать независимо от системы управления. Таким образом, ни одного отказа устройства может нарушить работу устройства затрагивает. На сегодняшний день Foundation Fieldbus единственный стандарт, который позволяет контролировать на шины сегмента. Устройств, в основе экспертной Тореег, общаться друг с другом, а также отправлять и получать информацию и с контроллера системы контроля.

Другие вопросы. Потому что fieldbuses процесса управления предназначены для надежной, можно рассчитывать на хороший цифровой связи без необходимости какого-либо специального оборудования, если дизайн правилам. Конечно, следует учитывать капитальные затраты, установленные стоимости жизненного цикла и стоимости шины. снижение стоимости жизненного цикла можно, но зависит от готовности персонала завода изменить методы работы и ЧП использовать самые современные диагностические возможности Foundation Fieldbus.

Наконец, с технической точки зрения, необходимо определить требования к установке. Например, если искробезопасных цепей требование, то AS-я это плохой вариант. Необходимо также рассмотреть, какие шины (или fieldbuses) системы управления совместим с. Если система не имеет интерфейс для конкретной технологии полевых шин, то, что технология не может быть рассмотрено. Например, инженер управления процессом можете преобразовать завод с одного автобуса на другой технологии (например, Modbus для AS-я), используя один из многих коммерчески доступных преобразователей (часто упоминается как "черные ящики). Однако это добавляет еще один момент сбоя, а также может предотвратить диагностической информации области устройств от правильно передается оператору консоли. Новые государственных систем самых современных контроля поддержку нескольких технологий автобуса, в то время старшего распределенной системы контрольно-платформ зачастую лишь подключить с помощью черного ящика и требуют отдельных средств на внедрение и обслуживание автобусов.

Дополнительные технологии

Установка шины технология не ракетостроение, но требует некоторых переподготовки, которая находится в пределах компетенции инженеров и техников. Некоторые могут задаться вопросом, почему технологии полевых шин необходимо в первую очередь. Очевидно, экономии средств и простоя производства один может оправдать инвестиции. Завод простоя может стоить свыше $ 1000 / мин, а также возможность проехать или диагностировать проблемы быстрее - или даже раньше из строя - можно добавить прибыли в нижней строке.

При более высоком уровне автобусов преподносится сейчас, таких как промышленные Ethernet, некоторые могут задаться вопросом ли процесс fieldbuses, таких как Profibus PA и Foundation Fieldbus, устареет. Вопрос является спорным. Profibus DP было вокруг даже дольше, чем Profibus PA. Она осуществляется для подключения Profibus PA сегментов с более высокой скоростью. Промышленный Ethernet, в форме фонда Ethernet Fieldbus высокоскоростной, комплекты нового поколения стандартов. Эти более высокие скорости сетей, хотя и называется fieldbuses, вряд ли будут заменить процесс fieldbuses, вместо этого они будут увеличивать их. На данный момент, Ethernet и других высокоскоростных сетей не имеют возможности предоставить поле власти документов и не могут эксплуатироваться во взрывоопасных зонах. Эти потребности могут быть удовлетворены только сегодня процесс шины технологий.

ЭДУАРД SMIGO, PROCONEX

ЭДУАРД SMIGO является директором-технических систем на PROCONEX (103 предприятия Д-р; Ройерсфорд, PA 19468, телефон: (610) 495-1835, факс: (6io) 495-1895, E-почта: <A HREF = "mailto: изд . smigo@proconexdirect.com "> ed.smigo @ <proconexdirect.com />), представитель Фишер Розмаунт Системы управления и Фишер, как Emerson Process Management компаний. Он имеет 22 лет опыта работы в процессе управления и отвечает за продвижение новых технологий на основе консультаций и обучения. До своей нынешней должности, Smigo руководил группой PROCONEX техники. Он получил степень бакалавра в электрической инженерной техники из штата Пенсильвания, Univ. ("Капитал" Кампус, Harrisburg, PA) и является членом Американского общества приборостроителей и прошлое района Это Образование председателя этого общества.