Aktuální vydání

celé číslo

02

2021

Systémy pro řízení vodárenských sítí a ČOV

Hladinoměry

celé číslo

Centum VP R5.0 – harmonizovaný výkon, bezpečnost a otevřenost

Společnost Yokogawa byla v roce 1975 první firmou na světě, která uvedla na trh pod označením Centum decentralizovaný řídicí systém (DCS). Tuto značku neopustila a stále se řídí principem úplné zpětné i dopředné kompatibility všech verzí systému Centum zavedených od roku 1975. Dokáže tedy, i přes inovační skoky v technice, propojit své rané systémy s nejnovější 64bitovou operační platformou Windows 7 a zachovat tak akumulované know-how svých zákazníků. Více než 21 000 instalací systémů DCS ve světě jistě řadí společnost Yokogawa na přední pozice v tomto segmentu trhu.

Zastoupení v ČR

V segmentu automatizace a řízení v průmyslu (Industrial Automation & Control), kam spadá i celá skupina řídicích systémů, působí společnost Yokogawa v České republice prostřednictvím svého zastoupení od roku 1997. Strategie rozmístění kanceláří v Ostravě, Brně a Praze se osvědčila mimo jiné tím, že se podařilo uplatnit řídicí systém Centum v mnoha projektech na českém trhu (tab. 1).

Ve spolupráci s exportními firmami se česká kancelář společnosti Yokogawa podílela dodávkami systémů i přístrojů na zakázkách pro rafinerie v Bělorusku, Sýrii, Iráku, Srbsku a na dalších trzích.

Na Slovensku je společnost Yokogawa významným dodavatelem firmy Slovnaft – MOL. Provozy firem Duslo Šaľa (Slovensko) a Borsodchem Kazinbarczika (Maďarsko) jsou vybaveny téměř výhradně systémy od společnosti Yokogawa. Z dostupných servisních údajů vyplývá, že díky firemní redundantní koncepci Pair & Spare dosahují systémy značky Yokogawa ojedinělé úrovně dostupnosti (bezporuchovosti) vyčíslené na 99,999 99 %.

Centum VP R5.01

Základními komponentami systémů DCS jsou operátorské stanice (HMI), řídicí sběrnice a řídicí jednotky. V září minulého roku uvedla společnost Yokogawa na trh novou verzi DCS pod označením Centum VP R5.01. Jaká hlavní zdokonalení tato nová verze přináší?

Nová verze řídicí jednotky FCS
(Field Control Station)

Nová řídicí jednotka FFCS-V poskytuje oproti předchozímu modelu čtyřnásobný výpočetní výkon a díky synchronnímu chodu dvou procesorových jednotek (CPU) v jednom modulu zajišťuje lepší prostupnost diagnostických dat z provozních přístrojů (field instrumentation), jak ukazuje obr. 1. Procesor vykonávající řídicí výpočet není zahlcován zvětšujícím se objemem diagnostických dat z provozních přístrojů a zaručuje přesné dodržení periody řídicího cyklu (obr. 2), zatímco paralelně a synchronně pracující procesor pro komunikaci s  moduly I/O přednostně připravuje data pro hlavní procesor a následně se věnuje správě diagnostických dat. Společnost Yokogawa neopustila koncept Pair & Spare, tedy uspořádání procesorů v redundantní (zdvojené) sestavě, a jako jediná společnost na trhu dodává tuto spolehlivou sestavu svým zákazníkům. V každém řídicím cyklu pracují na téže úloze čtyři hlavní CPU (na každé kartě dvě). Jestliže komparátor vyhodnotí neshodu u jedné dvojice CPU, okamžitě v téže stejné periodě přebírá úlohu záložní karta, která není ve „spánkovém“ režimu, ale v režimu aktivní zálohy – připravená poskytnout bezchybný výstup z řídicí jednotky FFCS-V.

Nová redundantní brána pro připojení periferních systémů (UGS)

Brána UGS (Unified Gateway Station) umožňuje připojit k hlavní řídicí sběrnici jiné systémy, jako např. řídicí systém Stardom, programovatelný automat typu FA-M3 nebo systémy od jiných výrobců. Operátorovi se poté zobrazují na obrazovce všechny řídicí i sledovací smyčky identickým způsobem bez ohledu na značku hardwaru poskytujícího data. Přes jednu stanici UGS lze do systému připojit až 256 externích regulátorů, programovatelných automatů (PLC) i jiných jednotek anebo systémů a zpracovávat až 100 000 proměnných. Stanice v jedné sekundě načte data z 6 400 vstupů a nastaví 640 výstupů. Stanice UGS má vlastní správu alarmů (výstražných hlášení), generovaných podle dat přicházejících z připojených jednotek. Ty lze připojovat, odepínat a měnit bez nového spouštění systému, což je jedna z původních vlastností DCS.

Velmi rychlá řídicí i datová sběrnice Vnet/IP

K otevřené sběrnici Vnet/IP s rychlostí 1 Gb/s lze připojovat také prvky mimo skupinu Centum (obr. 3). Otevřenost zde není na úkor bezpečnosti řízení, protože řídicí data jsou přenášena v jiném pásmu než data z otevřené podnikové sítě. Po sběrnici lze přenést až milion proměnných se zaručenou synchronizací všech stanic každých 5 ms a potvrzeným obnovením údajů na obrazovkách ovládacích stanic systému do 1 s při jakékoliv jeho zátěži. 

Další přednosti systému

Systém Centum VP, včetně verze R5.0, se vedle již uvedených předností vyznačuje z hlediska projektanta i uživatele ještě mnoha dalšími, jimiž jsou zejména:

–   kompaktní konstrukce řídicích jednotek FCS s velmi výkonnými procesory a moduly I/O (vstupně-výstupní karty) s různou hustotou; moduly I/O lze instalovat do vzdálených prostor s nebezpečím výbuchu s klasifikací zóna 2 podle ATEX (IEC), popř. Class I Div. 2 podle ANSI,

–   funkční bloky: standardizovaný software a možnost simultánního programování (concurrent configuration) zkracují dobu potřebnou k tvorbě aplikačního programu,

–   údržba za provozu: diagnostický software systému Centum VP jako takového poskytuje v každém okamžiku přehlednou informaci o stavu jednotlivých komponent systému; diagnostický software pro správu přístrojů PRM (Plant Resource Manager) vedle toho prostřednictvím protokolu HART, Foundation Fieldbus, popř. Profibus spravuje databázi přístrojů až na úroveň parametrů přístroje,

–   virtuální test funkce s použitím simulace: simulační funkce v systému jsou užitečnou podporou při odlaďování softwaru a urychlují uvedení řídicího systému do provozu,

–   otevřená struktura a velká spolehlivost: díky použité technice a celkovému konceptu je systém Centum VP oceňován zákazníky, kteří kladou důraz na spolehlivost a možnost propojení s prvky ostatních výrobců,

–   integrace různých sběrnic: komunikační rozhraní systému Centum VP podporuje i nejnovější typy průmyslových sběrnic pro přenos dat z přístrojů i povelů pro údržbu (funkce Maintenance Control Command – MCC).

Ucelený koncept – Lifecycle Excellence

Jednotlivé prvky řídicího systému Centum VP doplňuje zastřešující koncept Lifecycle Excellence, integrující řídicí systémy značky Yokogawa do jednoho kompaktního celku. Cílem je, aby řídicí systém nebo systém měření a regulace v závodě byl během doby svého provozního života využíván optimálně, s maximálními výsledky a s maximální bezpečností. Koncept Lifecycle Excellence zahrnuje i fázi projektu, takže se již od samého počátku jeho návrhu přihlíží k co nejdokonalejšímu využití vlastností a funkcí řídicího systému ve vazbě na provozovaný technologický proces, správu zařízení a bezpečnost a ochranu zdraví obsluhy. V konceptu Lifecycle Excellence se prolínají, jak ukazuje obr. 4, tři základní segmenty:

–   Asset Excellence – správa a údržba zařízení (automatizačních prostředků),

–   Safety Excellence – péče o ochranu zdraví, bezpečnost a životního prostředí (HSE protection),

–   Production Excellence – řízení výroby s cílem maximálně využít kapacitu technologického zařízení při zachování kvality produktu.

Divize GlobalMES Solution Network (GMSN) společnosti Yokagawa současně k podpoře optimálního využití informací o chování technologického procesu a stavu technologických zařízení na patřičných úrovních řízení závodu či podniku dodává různě zaměřené sady softwaru. Jednotlivé specializované softwarové sady lze rozdělit do tří oblastí, jimiž jsou:

–   Advanced Process Control (sady ExaRge, ExaSmoc, ExaCoast, ExaSpot),

–   Advanced Operation Assistance (ExaPlog, CAMS/AAASuite, ExaPilot),

–   Plant Information Management System (ExaQuantum, ExaQuantum Batch).

Součástí systému Centum VP je také software CAMS (Consolidated Alarm Management System), jehož úkolem je účinně klasifikovat důležitost výstrah a zprůhledňovat celkový pohled na provoz a výrobu. Tento software na základě volitelných priorit třídí alarmy (výstražná hlášení), sdružuje je do skupin a ulehčuje operátorovi jejich správu. K dispozici jsou i funkce umožňující alarmy statisticky vyhodnocovat podle parametrů zadaných uživatelem.

Ucelený sortiment v kombinaci s příslušným know-how dovoluje firmě Yokogawa nabídnout zákazníkům po celém světě, včetně České republiky, kompletní sadu prostředků k naplnění konceptu Lifecycle Excellence. Tato nabídka je podložena i mnoha referencemi.

Koncept Lifecycle Excellence je součástí dlouhodobé globální strategie VigilantPlant, kterou společnost Yokogawa začala naplňovat v roce 2005 a která má být završena do roku 2015, kdy firma oslaví výročí 100 let od svého založení. 

Společnost Yokogawa

Yokogawa je firma působící prostřednictvím osmnácti výrobních podniků, 81 společností a více než 650 inženýrsko-obchodních poboček po celém světě. Byla založena v roce 1915 a v současnosti je firmou s vlastním vývojem pokrokových produktů pro jednotlivé oblasti podnikání s více než 7 000 patenty a chráněnými vzory. Základními obory podnikání jsou průmyslová automatizace (Industrial Automation & Control), zkoušení a měření (Test & Measurement) a informační systémy pro průmysl (Information Systems & Industry Support).  

Ing. Pavel NovákYokogawa GesmbH, Praha

Obr. 1. Toky dat v distribuovaném řídicím systému Centum VP R5.0

Obr. 2. Uspořádání dvou procesorů v jednotce FCS (a) a časový průběh jejich činnosti (b)

Obr. 3. Zapojení řídicích a ovládacích jednotek v systému Centum VP R5.0 (HIS – Human Interface Station, SCS – Safety Control System, ENG – Engineering Station, FCS – Field Control Station, UGS – Unified Gateway Station)

Obr. 4. Koncept Lifecycle Excellence společnosti Yokogawa

Tab. 1. Příklady použití distribuovaného řídicího systému Centum v České republice

Momentive Sokolov

 

výroba kyseliny akrylové

šest linek na výrobu akrylátových disperzí

bezpečnostní systém

Epispol Ústí nad Labem

dva provozy na výrobu epoxidových pryskyřic

Spolana Neratovice

linka na odstraňování dioxinové zátěže (v současnosti ukončila provoz)

Lučební závody Kolín

výroba sinhydridu (katalyzátor)

Paramo, HS Kolín

rekonstrukce mísírny olejů Mogul (právě dokončený projekt)

Kronospan Ostrava

výroba formaldehydových pryskyřic

BC-MCHZ Ostrava

dvě linky na výrobu vodíku (PSA)

výroba kyseliny dusičné