Emerson (Asco) – Hvilken forskel kan nem integration af pneumatiske systemer og processtyring gøre for dig?

Pneumatiske systemer udgør en vigtig del af mange procesanlæg i sektorer som den kemiske industri samt medicinal- og levnedsmiddelindustrien, og særligt der, hvor der anvendes hjælpemaskiner. Selvom de er en vigtig del af processen, står disse maskiner ofte alene og er ikke tilsluttet processtyringsarkitekturen. Det kan betyde, at hvis der er et problem med maskinens pneumatiske systemer, kommunikeres det ikke tilbage til styresystemet, hvilket kan føre til maskinnedbrud. Anlægget kan derfor fortsætte med at producere produkter, der ikke kan anvendes videre i forarbejdningen eller pakkeprocessen.

Processtyringssystemer kan normalt arbejde med pneumatiske systemer via implementering af et yderligere Fieldbus-netværk som PROFIBUS-DP® eller Modbus® TCP. Denne tilgang tilføjer imidlertid kompleksitet via yderligere konfiguration og datakortlægning, og selvom supplerende diagnostik er mulig, er et yderligere programmeringsmiljø, med dertil hørende omkostninger, ikke ønskeligt og understøtter kun vanskeligt kommunikations- og strømredundans.
I 2016 lancerede Emerson elektronisk styring til pneumatiske systemer. Denne løsning gør det muligt for brugerne nemt at integrere ASCO Numatics ventiløer i serie 580 med Emersons DeltaV styresystemet, så der opnås en samlet Emerson Automation-systemløsning til ind- og udgange og pneumatik i forbindelse med procesanlæg.

Hvad er elektronisk styring?

Ingeniører og projektledere, der arbejder med styring af procesanlæg, der kører løbende eller er batchbaserede, kender de problemer, der er forbundet med idriftssættelse af ind- og udgange i distribuerede styresystemer. Den traditionelle metode involverer enhedstilslutning via kabler med flere ledere, der er tilsluttet klemmeblokke i kontrolkabinetter, hvor hver enkelt tilslutning derefter manuelt trækkes på kryds og tværs til det relevante indgangs-/udgangskort. Efterhånden som systemets kompleksitet øges og antallet af tilslutninger stiger – hvilket uundgåeligt medfører ændringer af ind- og udgange – så opstår der vanskeligheder med at holde styr på de enkelte fysiske tilslutninger i kontrolpanelet. Enhver ændring medfører omkostninger, forsinkelser og som det vigtigste risici i forbindelse med projektet. Tilføjelse af redundans giver anledning til yderligere bekymringer. Desuden kan fremtidig vedligeholdelse og systemændringer blive besværliggjort på grund af personaleudskiftning og manglende kendskab til systemet, hvilket kan give mere nedetid.

Mens manuel styring stadig anses som værende tilstrækkelig i forbindelse med mindre projekter, så sker styring af processer med batches i større skala og med løbende produktion på områder inden for kemisk produktion samt lægemiddel- og fødevarefremstilling – hvor tabt produktion kan resultere i endog meget store omkostninger – nu stadig oftere ved hjælp af processystemer, der er mindre risikobetonende og har pålidelige designstrategier.

Elektronisk styring eliminerer den manuelle og arbejdstunge praksis med kabelføring på kryds og tværs. Kablerne fra det eksterne område føres stadig ind i kontrolkabinettet, men derfra styres tilslutningerne til kontrolenhederne elektronisk. Det er nu muligt at kortlægge hver ind /udgangskanal til enhver kontrolenhed. Emerson administrerer denne kortlægning med deres CHARM-moduler (Characterisation Modules). Disse er i store træk kort, der konverterer fra analog til digital, og er karakteriseret ved at kunne udføre alle signalfunktioner (AI, AO, DI, DO, RTD osv.). De ‘klikkes’ på CHARM-indgangs-/udgangskort (CIOC), som derefter monteres på DIN-skinnens klemmeblok, hvor ledningsføringen arrangeres. Enheden identificeres, og det relevante CHARM-kort indstilles og styres elektronisk via en skjult digial bus til ALLE kontrolenheder i systemet. Fuldt redundante strøm- og kommunikationstilslutninger er inkluderet, og den automatiske registrering af hver indgangs-/udgangskanal betyder, at identifikations-, konfigurations-, fejlfindings- og designændringer nemt udføres af DCS-systemet.

Teknologien har mange fordele, fra de første designfaser over idriftssættelsen og til den procesorienterede produktionscyklus. Da digitale og analoge ind-/og udgange af alle typer kan forbindes med specifikke kontrolenheder i alle projektets faser uden manuelle ændringer af ledningsføring, er omkostninger til udstyr og design mere forudsigelige fra starten. Designændringer – tilføjelse af nye ind-/udgange eller ændring af typer af ind-/udgange – kan klares uden store omkostninger til arbejde og forstyrrende ændringer af ledningsføringer. Projekter bliver mere målbare, og sikkerheden kan håndteres på forsvarlig vis. Konfiguration og diagnostik håndteres af en enkelt integreret softwareplatform – Emerson DeltaV Explorer. Det vigtigste er, at de samlede driftsomkostninger reduceres betydeligt, målt på øget driftssikkerhed, procespålidelighed og øget maskintilgængelighed.

Integration af pneumatiske ventiløer i automatiske systemer med CHARM-teknologi

Med CHARM-moduler i serie 580 har ingeniører og projektledere, der arbejder med produktionsprojekter, der kører løbende eller er batchbaserede, en nem, omkostningsbesparende og hurtig tilgang til integration af pneumatiske systemer i processtyringsmiljøet. Netenheden gør enkel tilslutning fra det eksterne område til Emerson DeltaV™ DCS-systemet nemmere, og har elektronisk styring, nativ konfiguration og diagnostik plus indbygget redundans – i en ægte integreret systemarkitektur.

Med introduktionen af ASCO Numatics’ 580 CHARM-netenheden er pneumatiske systemers integration med elektronisk styring for første gang mulig i en enkel netværksplatform – én samlet løsning og én leverandør. 580 CHARM-netenheden forbindes direkte med DeltaV-systemet via CHARM-basispladen og kombinerer nativt automatisk registrering og elektronisk styring via redundant strøm- og kommunikationstilslutning, og omfatter på den måde alle DeltaV-systemets native diagnostiske funktioner. Fra DCS styres hver pilotventil på nøjagtig samme måde som de andre systemind- og udgange. DCS-systemet kan identificere og styre alle de pneumatiske tilslutninger via en enkelt redundant tilslutning med op til 48 ventilsolenoideudgange tilsluttet hver enkelt CHARM-enhed.

580 CHARM-enheden forbindes med ASCO Numatics, serie 500, ventiløerne. Disse højtydende, retningsbestemte “plug-in” kontrolventiler har den højeste flowkapacitet i deres produktstørrelse, og det minimerer pladskrav til maskinen og sænker systemomkostningerne. Der findes et omfattende udvalg af tilbehør og muligheder til nem installation, konfiguration og ændring.

Omkostninger og tid påvirkes positivt af den forenklede maskinarkitektur

Når sammenlignet med et manuelt, kabelforbundet procesfremstillingssystem til batchproduktion og løbende produktion, er fordelene ved en CHARM-teknologibaseret løsning med elektronisk styring både indlysende og overbevisende. Når pneumatik kræver integration og løsningen sammenlignes med indføringen af en fieldbus som PROFIBUS-DP®, er fordelene endnu mere overbevisende med det brugervenlige, opgavebaserede teknologimiljø, som DeltaV tilbyder.

Med elimineringen af et sekundært netværk kan der opnås betydelige besparelser i forbindelse med komponenter, tilknyttede ind- og udgange, ledningsføring og idriftsættelsestid. Emersons samlede netværksløsning betyder, at ansvar for produkter, dokumentation og support er samlet et sted, og det giver besparelser på personale, programmeringsressourcer og systemoplæring. Et mindre antal komponenter og direkte tilslutning betyder reduceret risiko for systemnedbrud. Designændringer gennem projektudvikling og fremtidig fejlfinding gøres nemmere med integreret, intelligent styring med automatisk registrering og tydelige fejlmeddelelser på arbejdsstationen. Nedetid reduceres betydeligt med integreret fejlfinding direkte på ventiløen eller ved visning på DeltaV-systemernes arbejdsstationer. Pålidelig redundant tilslutning giver forsvarlig sikkerhed og reducerer nedetid på grund af vedligeholdelse. Flere overbevisende fordele omfatter fleksibilitet i processtyringen på grund af CHARM-ind-/udgangene fra spændings- og strømfølere til alarmer og pilotventiler, der deler den samme DeltaV Explorer-konfiguration og er tilgængelige i ‘skyen’ for alle kontrolenheder i netværket.

Disse faktorer kombinerer en tæt integreret løsning til ind- og udgange med pneumatiske ventiløer, der leverer større komplet projekt- og driftssikkerhed, omfattende styringsoptimering samt procespålidelighed.