Вылазки в смарт-измерительные приборы

Многие инженеры химических которая научилась выполнять расчеты с использованием линейки до сих пор помню, когда большая часть аппаратуры на заводе был пневматический. Удивительно, но около 13% устройств по всему миру по-прежнему полагаться на сжатый воздух для передачи сигнала (рис. 1), согласно последним статистическим данным потушить ARC Advisory Group (Дедхэм, MA; <A HREF = "http://www. arcweb.com "целевых =" _blank "относительной =" NOFOLLOW "> www.arcweb.com </ A>). Остальная часть электронных, из которых лишь около 40% (из тех, установлен) умны.

Так как персональные компьютеры и ноутбуки уже давно низведена линейки на чердак, почему большинство установленных устройств поле не умные, хотя эта технология уже около двух десятилетий? "Отсутствие совместимости с существующим заводом процессов системы управления и проводов, а также отсутствие универсального цифрового протокола [Foundation Fieldbus против Profibus] приходят на ум", говорит Ian Ниммо, президент и соучредитель Пользователь разработки ПО, ориентированного обслуживания (гимн, AZ ; <a target="_blank" href="http://www.mycontrolroom.com" rel="nofollow"> www.mycontrolroom.com </ A>).

Foundation Fieldbus (FF) и шоссе адресно удаленного датчика (HART) являются два умных протоколов устройство, которое обеспечивает легкий доступ к важной информации и функций, таких как идентификатор устройства контроля, устройства диагностики и информации о состоянии, вторичный процесс, и устройство переменных и удаленной настройки устройства и установка. FF использует топологию многоточечной сети, а HART осуществляется в "точка-точка моды. Все они являются достаточно эффективными, если среднее переменных статусе устройства и удаленной настройки являются ключевыми требованиями проекта, но Есть некоторые важные различия рассмотреть.

Когда управление на местном уровне устройств является основным требованием, FF имеет заметное преимущество по сравнению с HART. FF передает все технологические параметры, состояние устройства и конфигурации данных в цифровом формате в 31,25 кб / с, что позволяет передаваемой информации в систему управления такими темпами, что подходит для постоянного и периодического контроля приложений.

С HART, традиционные 4-20 мА (аналоговый) сигнал, используемый для обозначения переменной процесса или сигнала управления выводом, что расширяет его применение базы. Средних переменных состояния устройства и данные конфигурации устройства которые затем передаются на верхней части 4-20 мА сигнал с помощью цифровой HART протокола. "Хотя HART работает на 1200 б / с, его использование непрерывного аналогового сигнала в качестве основного сигнала процесса делает его хорошо подходит для приложений непрерывного и контроля партии", указывает Рон Хелсона, исполнительный директор HART Communications Foundation (Austin, TX ; <a target="_blank" href="http://www.harcomm.org" rel="nofollow"> www.harcomm.org </ A>).

Раскрытие HART потенциал

Обладая более чем 12 миллионов HART-способных установки устройства во всем мире, и 67% доли базовой установки смарт-документа, это может быть сюрпризом, что HART устройства имеют только 20% коэффициента использования. "HART-коммуникационных технологий был включен в большинство умных устройств поставляется в течение последних нескольких лет, даже если пользователь хотел только аналоговый 4-20 мА. Это позволило HART устройства для установки на заводах в больших количествах, но не использовали в цифровом режиме, "объясняет Джо Серафин, компании Honeywell (Финикс, штат Аризона; <a target="_blank" href="http://www.honeywell.com" <rel="nofollow"> www.honeywell.com / >) продукт менеджер HART интеграции. "За последние 18 месяцев, крупные производители системы управления стали серьезно HART использования и финансируемых программ, комплексного HART в системе управления. Поступая таким образом, они раскрыть значение цифровых данных," говорит он.

Мед также вложила много средств в разработку полностью интегрированный HART решение, которое предлагает все преимущества и функции, предоставляемые устройствами HART как постоянного и периодического окружающей среды. Новейшая система релиз фирмы, Experion PKS R-100, включает в себя два новых модулей ввода / вывода, которые занимаются как аналоговых и цифровых сигналов, что позволяет пользователю легко получить доступ ко всем цифровым данным устройством (рис. 2). "Это данные становятся доступными через систему Experion оператора, техническое обслуживание и инженерно-технического персонала", объясняет Серафин. Honeywell также комплексного HART данные в свои приложения по управлению активами для упорядочения задач по обслуживанию и оптимизации пользовательских возможностей.

Другие компании, укрепляя их систем управления и приборов продукции использовать интеллект HART-интеллектуальных устройств области включают Siemens (весна, дом PA: <A HREF = "http://www.sea.siemens.com" целевых = " _blank "относительной =" NOFOLLOW "> www.sea.siemens.com </ A>), которая обеспечивает прямую поддержку разведки HART через свою систему управления Simatic PCS7 процесс, и ABB (Уорминстер, PA; <A HREF =" HTTP: / / www.abb.com "целевых =" _blank "относительной =" NOFOLLOW "> www.abb.com </ A>), что полностью интегрировала полный спектр HART-инструментов в его поле промышленной автоматизации ИТ архитектуры. ABB недавно потратил $ 860 млн для обеспечения того, чтобы системы можно подключить практически к любому протоколу, а также совместимы с устройствами конкурентов.

Устройство поставщики, такие как Emerson Process Management (EPM; Austin, TX; <a target="_blank" href="http://www.emersonprocess.com" <rel="nofollow"> www.emersonprocess.com />; см. врезку) и Корпорация Yokogawa (Ньюнен, GA; <a target="_blank" href="http://www.yokogawa.com" rel="nofollow"> www.yokogawa.com </ A>) откликнулись спрос на легкий доступ HART устройства диагностики и интеграции этих данных в существующих системах управления с введением I / O усовершенствования системы и вспомогательное программное обеспечение.

Конечные пользователи принимают HART технологии на новую высоту для контроля и управления сложными производственными процессами. Так, например, DuPont корпорации (Уилмингтон, DE; <a target="_blank" href="http://www.dupont.com" rel="nofollow"> www.dupont.com </ A>) используется инновационные применения HART на двуокиси титана Делайл завод в Пасс-Кристиан, MS. Это включает использование средств связи HART с существующей системой управления в сложный процесс, который влечет за собой химическое восстановление, очищение, осадков, стирка и хлорирования титана и железа (сульфаты и других металлов). "Практически все растения инструментарий HART-включен, в том числе инструментов, используемых для мониторинга и контроля температуры, давления, уровня и потока," говорит Джо Моффетт, DuPont руководитель проекта. "Ощутимые преимущества включают повышение эффективности растений и безопасности, а также низкие эксплуатационные расходы", добавляет он.

Делайл также с использованием HART основе мониторинга и сигнализации цикла по интеграции жизненным процессом и диагностических данных HART завода инструментов для использования в режиме реального времени безопасности завода блокировки и систем управления. "В дополнение к предоставлению материалов для отказоустойчивых систем безопасности, блокировки, применение снижает частоту и продолжительность тестирования с помощью частичного клапана гладил для проверки безопасной эксплуатации закрытие клапана", объясняет Джейк Оддо, управление технологическими процессами лидер Titanium Technologies Дюпон Div. "Частичное клапан-тактный тестирование автоматизированной процедуры, в которой клапан доведена до проверки клапана, не затрагивая нормального функционирования".

Foundation Fieldbus - вызовы и возможности

Going полностью цифровой имеет свои преимущества. Тем не менее, упорное сопротивление была выявлена. "Многие пользователи унаследованных систем управления с трудом оправдывает целостного модернизации и миграции на новые технологии, такие как FF", говорит Джон Мур вице-президент предприятия ARC Advisory Group и цепи поставок практического решения. Несмотря на то, что технологии FF уже на протяжении около пяти лет, только 250000 FF-включен инструменты используются в настоящее время. "Эта технология не продемонстрировали достаточной ценности для оправдания компаний рвать свои унаследованные системы для установки FF-устройств", говорит Мур.

"Кроме того, экономия предоставляемой FF на монтаж и пространстве на самом деле не подсластить банк, поскольку большая часть проводки, необходимые для подключения HART-устройств уже на месте, а расходы на переподготовку кадров, чтобы узнать FF будет поглощать любой аппаратной экономии , "добавляет Мур. "Для шкалы отзыв в пользу FF, инструмент производители вынуждены предлагать эти устройства по цене, которая сопоставима с HART, наряду с доступными семинары-тренинги для технического обслуживания и эксплуатации персонала", продолжает он.

Некоторые могут сказать, что проблемы обучения людей с использованием технологии FF стоят награды установки. Таково мнение Брайан Джонсон, главный инженер процесс Вулкан Chemicals, Inc (Birmingham, AL; <a target="_blank" href="http://www.vulcan.com" rel="nofollow"> WWW. vulcan.com </ A>). Джонсон быстро бы отметить, что на месте классов, предусмотренных поставщиками и учебные сайты являются экономически эффективных путей достижения техники последнюю скорость по протоколу Fieldbus.

FF принятия обусловлена потребностями пользователей для более эффективного контроля и управления доступом к информации, необходимой для принятия превентивных / интеллектуального содержания. первого проекта FF Вулкан была осуществляться в течение 8-мес период в Вичита, KS, каустической соды производства и было завершено в марте 2003 года. Оно включает в себя преобразование из пневматического сигнала FF в целях облегчения удаленного управления и автоматизации трудоемких задач. $ 1 миллион проекта использовали DeltaV EPM в качестве принимающей распределенной системы управления (DCS) и достиг бесшовных установки устройств на шины с Розмаунт и микродвижения, как часть EPM, а также Yokogawa и Smar (г. Хьюстон, штат Техас; < HREF = "http://www.smar.com" целевых = "_blank" относительной = "NOFOLLOW"> www.smar.com </ A>).

"Мы получаем несколько входов с одного устройства, которое приведет к улучшению управления потоками", говорит Джонсон. "По нашим более эффективного контроля клапанов, мы ожидаем, чтобы перейти от устранения неполадок для интеллектуального обслуживания. Это должно помочь уменьшить время простоя", добавляет он. Хотя еще слишком рано количественной экономической выгоды, Джонсон утверждает, что проводка расходов становится все меньше и ввод в эксплуатацию проще и быстрее.

Ethernet технологии на ходу

Исторически, Ethernet не были рассмотрены альтернативы собственные протоколы для автоматизации производства из-за своей неспособности доставить высокой надежности, безопасности и детерминизма - функции, которые необходимы для развертывания заводе. Но, с введением полной мере включен управления сетями и интеллектуальные функции Ethernet, эта точка зрения очень быстро меняется.

По данным ARC старший аналитик Гарри Форбс, мировой рынок для промышленных устройств Ethernet как ожидается, возрастет на усугубляется темп 84,1% в течение следующих пяти лет. "Это очень отличается от борьбы мирового рынка средств автоматизации в тот же период", отмечает Forbes. Это увеличение в партиях Ethernet устройств можно объяснить высоким уровнем внедрения продукта, особенно со стороны основных поставщиков автоматизации.

"Это быстрое внедрение промышленных устройств Ethernet отражает промышленность быстро переходит от собственности, нескольких сетевых средах, на заводе в единый, основанный на стандартах Ethernet сети", говорит Кэти Хилл, вице-президент и генеральный менеджер Cisco Systems, Inc 'ы (Сан-Хосе, Калифорния; <a target="_blank" href="http://www.cisco.com" rel="nofollow"> www.cisco.com </ A>) Desktop Switching Business Unit.

Cisco недавно выпустила Catalyst 2955 серии Ethernet переключателей (рис. 5) предназначены для выдержать тяготы производства средах, обеспечивая интеллектуальное переключение функциями, которые отвечают данным управления, доступности и безопасности требованиям фабричного производства. Они дают производителям не только преимущества взаимодействия на основе стандартов решения, а также возможность повышения производительности за счет расширения Catalyst интеллектуального переключения услуг по всей компании. Чтобы удовлетворить потребности управления процессами клиентов, питанием и Water Solutions разделения EPM планы развертывания Cisco Catalyst 2955 в клиентских решений для производства электроэнергии и рынки очистки сточных вод, в соответствии с Карлом Стаэб, руководитель отдела коммуникационных технологий.

Успехи в области стандартизации

Подключение аналоговых устройств в области цифровых сетей не всегда является простым делом. Тем не менее, новый стандарт от Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк; <a target="_blank" href="http://www.ieee.org" rel="nofollow"> www.ieee . Org </ A>), в настоящее время голосования должны решить некоторые проблемы. С названием "стандарт для Smart Датчик интерфейс для датчиков и приводов - в смешанном режиме, коммуникационных протоколов и электронных датчиков Sheet (TEDS) форматы," Стандарт 1451,4 обеспечит способ включить аналоговые датчики, чтобы связаться с цифровых протоколов. Этот плагин и играть-стандарт установить общий интерфейс для аналоговых датчиков для подключения к цифровой сети. Концепция TEDS определяет интерфейс, а точка 4 добавляет простой, недорогой цифровой протокол читать TEDS от устройства вместе с аналогового сигнала. "Мы говорим о добавлении компьютерный чип, который стоит около $ 1 к устройству и содержит стандартные для считывания информации для каждого устройства, в том числе его атрибутами, диапазон измерения, чувствительность, калибровки данных и другой важной информации", говорит Дэвид Поттер, который возглавляет точка-четыре комитета и платформы менеджер National Instruments (Остин, Техас; <a target="_blank" href="http://www.ni.com" <rel="nofollow"> www.ni.com / >).

Стандарт, как ожидается, будет в начале лета. Поттер рассчитывает, что она будет в значительной степени толчок перехода на цифровые устройства и сети ..

Ранее в этом году Fieldbus Foundation (Остин, Техас; <a target="_blank" href="http://www.fieldbus.org" rel="nofollow"> www.fieldbus.org </ A>), представленный Авторские права на ее устройство описательный язык (DDL) спецификация IEC для включения в международный стандарт в области электроники DDL (EDDL). (DDL является текстовый язык, используемый автоматизации сервисных разработки описаний устройств, которые определяют параметрической информации периферийных устройств и передавать цифровые данные, такие как состояние устройства, обрабатывать данные и информацию о конфигурации). "Утвержденные и выпущенный Международной электротехнической комиссии (IEC, Женева, Швейцария <a target="_blank" href="http://www.iec.ch" <rel="nofollow"> www.iec.ch /> ) в качестве публично доступная спецификация (PAS) 61804-2 EDDL, что скоро станет официальным международным стандартом для цифровых сетей завода, и уже де-факто стандартом для бесчисленных установки по всему миру ", говорит президент Fieldbus Foundation Ричард Тимони.

В другом новаторские усилия по стандартизации, Fieldbus Foundation, HART Communication Foundation и PROFIBUS Nutzerorganisation Е. V. (ПНО; Карлсруэ, Германия; <a target="_blank" href="http://www.profibus.org" rel="nofollow"> www.profibus.org </ A>) приступили к совместной проект по расширению спецификации DDL. "Наша расширения будут строить по спецификации IEC для обеспечения того, чтобы технологии DD продолжает удовлетворять потребности поставщиков и конечных пользователей, предлагая дополнительные возможности для сложных устройств, когда это требуется", Тимони объясняет. Предложено усовершенствования включают добавление расширенных возможностей визуализации для диагностики и калибровки комплекс процедур, таких, как клапан подписей и калибровка датчика кривых.

Кроме того, Фонд начал программу по развитию Фонда шины технические требования к безопасности инструментальной системы (SIS). Организация планирует подготовить спецификации руководства, которое поддерживает разработку технологий безопасности соответствует IEC 61508 руководящих принципов, которые охватывают, связанных с безопасностью системы, электромеханические в природе. Конечные пользователи участвующие в этой инициативе, в том числе ExxonMobil, Saudi Aramco, Shell Global и DuPont, будет разрабатывать руководство пользователя включения IEC 61511 требованиям, которые касаются применения SIS для перерабатывающей промышленности.

"Большинство обрабатывающих отраслей сегодня разработаны и / или примет новые стандарты IEC для SIS в отношении требований к сертификации системы и критерии проектирования", говорит Оддо. Один из ведущих агентств сертификации TUV Rheinland Берлин-Бранденбург (Кельн / Берлин, Германия; <a target="_blank" href="http://www.de.tuv.com" rel="nofollow"> www.de. tuv.com </ A>). "TUV сертификация как FF и HART технологий для использования в SIS, приведет к экономически эффективное решение (для конечного пользователя), сводя к минимуму количество необходимых аппаратных средств, сокращение общего объема ассигнований тестирования, обеспечивая возможности автоматического тестирования и дополнительной диагностики к докладу состояния компонентов системы ", констатирует Оддо.