Aktuální vydání

celé číslo

02

2021

Systémy pro řízení vodárenských sítí a ČOV

Hladinoměry

celé číslo

Distribuované řídicí systémy a automatizace v chemickém průmyslu

DCS versus PLC

V minulosti byly distribuované řídicí systémy (DCS) velké, nákladné a rozsáhlé. Ve snaze snížit náklady byli inženýři nuceni používat programovatelné automaty a operátorská rozhraní – PLC (Programmable Logic Controller) a HMI (Human Machine Interface). Jejich implementace však v současnosti mohou být pro stejnou úlohu naopak nákladnější než DCS. Integrace nezávislých PLC a operátorských rozhraní v procesní výrobě totiž vyžaduje mnoho úsilí a času. Toto úsilí je vyvíjeno ve snaze spíše zajistit spolupráci jednotlivých zařízení než zlepšovat operátorské řízení výroby, snižovat náklady, zvyšovat kvalitu výroby a ziskovost provozu.

Systém PLC a HMI může jednotlivě podporovat CPU a související vstupy a výstupy, aplikační programy HMI, systém pro správu výrobních dávek, systém pro správu alarmů, redundanci na všech úrovních, historizaci, opti­malizaci podnikových aktiv, správu zařízení atd. Tyto funkce však musí být synchronizovány a udržovány manuálně. Aby mohla být akceptována změna jedné funkce, musí být ostatní aktualizovány. Když je např. přidán vstupně-výstupní bod včetně řídicí logiky, je nutné přidat nebo změnit element v HMI a v databázích historie a alarmů, a to z různých vývojových programovacích prostředí.

Komplikace přinášejí také častější změny nastavení alarmů např. v řídicí smyčce, protože neexistuje automatické spojení mezi PLC a HMI. Systém správy alarmů a aplikační program HMI potom musí být po každé změně v PLC znovu aktualizovány.

Systémy DCS umožňují jednoduše implementovat celý systém řízení procesní výroby integrováním všech databází a funkcí do jednotného systému, který je vytvářen, konfigurován a řízen ve stejném prostředí. 

System 800xA

System 800xA dále rozšiřuje rámec tradičních DCS integrací všech automatizačních funkcí v jediném vývojovém a operátorském prostředí. System 800xA na základě koncepce Aspect Object integruje tradičně oddělené systémy DCS a bezpečnostní systémy.

Charakteristiky System 800xA jsou:

–   Jednotná platforma pro automatizaci v energetice, pro automatizaci procesní výroby a pro bezpečnostní systémy. Bezpečnostní řídicí jednotka umožňuje kombinovat bezpečnostní smyčky s řídicími úlohami dokonce v rámci stejné řídicí jednotky.

–   Podpora komunikačních protokolů podle normy IEC 61850 pro energetiku.

–   Distribuovaný, fyzicky robustní a funkčně spolehlivý pro maximální dostupnost.Možnost vytvořit systém s kompletně redundantní architekturou.

–   Otevřená architektura redukuje náklady životního cyklu. Jednoduchá integrace systémů třetích stran díky podpoře průmyslových standardů pro komunikaci po kabelu i bezdrátově.

–   Automatická diagnostika a možnosti manipulace s hardwarem během provozu (hot swap) redukují prostoje i náklady na údržbu a prodlužují dobu provozu, a tedy zvyšují produktivitu.

–   Kompletní nabídka typů vstupních a výstupních karet včetně provedení Ex (do prostředí s nebezpečím výbuchu) a SIL (pro bezpečnostní úlohy). Samozřejmostí je možnost lokálních či vzdálených instalací.

–   Řízení všech možných procesních, energetických a bezpečnostních úloh, od jednoduchých po komplexní, pro diskrétní, dávkové i spojité řízení a od základních regulací až po pokročilé řízení a řízení s dynamickou optimalizací.

System 800xA Batch Management

Pro konfigurování, plánování a řízení dávkových operací je k dispozici výkonný aplikační software System 800xA Batch Management.

Flexibilní správa receptur

System 800xA využívá jednotný systém pro konfiguraci veškerého vybavení a zdrojů. Tím je zjednodušeno přidávání nebo „klonování“ výrobních jednotek. Receptury mohou být editovány on-line a nové jednotky mohou být využívány bez nutnosti modifikovat již existující receptury. Parametry, sekvence a přiřazení jednotlivých zdrojů a vybavení je tedy možné modifikovat bez přerušení dávky. Všechny změny receptur jsou automaticky ukládány.

Eliminace nekonzistence

Některé procesy při zpracovávání dávky vyžadují v závislosti na podmínkách procesu, stavu prostředí nebo na množství suroviny operátorovy manuální úpravy parametrů. 800xA Batch Management usnadňuje definování takových parametrů receptur, a tím zajišťuje nepřetržitost procesu bez zásahu operátora. 

Redukce zbytkového materiálu

V některých případech musí operátor automatické řízení zpracování dávky podle receptury přerušit a dokončit je manuálně. 800xA Batch Management nabízí nástroje pro takové zásahy, včetně možnosti přesměrovat dávku na jinou jednotku.

Regulatorní požadavky

System 800xA poskytuje potřebné nástroje k dosažení zákonem nařízené shody pro výrobní procesy podléhající regulaci orgánů, jako jsou FDA, MHRA a TGA. Nedílnou součástí všech operací a aplikací je zabezpečení, prověřovací záznam, změnový management, elektronický podpis, automatické reportování, archivování a obnovy.

PAT – Process Analytical Technology

Industrial IT Extended PAT (xPAT) je systém, který může být v rámci automatizace procesní výroby integrován v 800xA nebo může být použit samostatně. Tento systém využívá analyzátory v řízeném procesu ke sběru dat, k jejich zpracování a k monitorování procesu. Data jsou ukládána, archivována, exportována a zobrazována. Tato data pomáhají určovat specifické události, analyzovat proces, stanovovat optimální nastavení řídicího systému a přímo řídit celý proces. Systém xPAT v rámci 800xA využívá nástroje Batch Management, Information Management, Asset Optimization, Plant Explorer atd.

 Podpora obchodních a podnikových systémů

Pro distribuci výrobních požadavků  používají výrobní podniky systémy ERP, systémy řízení dodavatelského řetězce nebo systémy pro optimalizaci rozvrhování výroby. 800xA Batch Management obsahuje webové rozhraní pro obousměrnou komunikaci dat mezi ním a těmito systémy.

 Závěr

Podle zprávy ARC Advisory Group je ABB celosvětově vedoucí společností v počtu instalovaných DCS. První pozici na trhu zaujímá ABB v průmyslových odvětvích těžby a zpracování ropy a zemního plynu, výroby celulózy a papíru, v cementářském průmyslu, sklářském průmyslu, v hornictví a kovozpracujícím průmyslu. Více informací o řídicích systémech ABB lze získat na adrese: www.abb.cz/controlsystems. 

Jiří Kula, ABB s. r. o.

Obr. 1. System 800xA – distribuovaný řídicí systém zahrnuje všechny automatizační funkce v jediném vývojovém a operátorském prostředí