Nová verze decentralizovaného řídicího systému Simatic PCS 7

Nová verze decentralizovaného řídicího systému Simatic PCS 7

Společnost Siemens patří mezi renomované výrobce průmyslových automatizačních systémů, které nacházejí uplatnění v širokém spektru řídicích úloh v mnoha odvětvích průmyslu. Mezi její nejúspěšnější řídicí systémy ze skupiny produktů Simatic patří velmi výkonný a spolehlivý systém pro řízení spojitých a šaržových technologických procesů PCS 7. Jednou z významných předností systému Simatic PCS 7 je velký počet v něm obsažených funkcí. Systém Simatic PCS 7 je v současné době úspěšně používán po celém světě např. v energetice, v chemickém, potravinářském a farmaceutickém průmyslu, při výrobě cementu apod., a to ve více než 5 000 automatizačních projektech.

V letošním roce přichází na trh nová verze uvedeného systému – Simatic PCS 7 Version 7.0 (PCS 7 V7.0). Při jejím vývoji byla brána v potaz zejména témata, která jsou pro zákazníky společnosti Siemens v oblasti řízení technologických procesů klíčová – výkonnost, dostupnost a bezpečný chod zařízení, snížení nákladů a ochrana vynaložených investic. Jedním z hlavním záměrů přitom bylo zmenšit potřebné objemy inženýrských prací a zkrátit doby nutné ke konfigurování rozličných automatizačních úloh.

V porovnání s předchozími verzemi systému Simatic PCS 7 přináší systém PCS 7 V7.0 změny mnoha vlastností na téměř všech úrovních řídicího systému. K nejdůležitějším patří změny v operátorském a inženýrském systému, v systému pro správu aktiv, u automatizačních stanic a v oblasti komunikace a informační bezpečnosti, které jsou popsány v dalším textu.

Operátorský systém: inovovaná správa hlášení

Hlavním rysem inovovaného operátorského systému je zdokonalený systém správy výstražných hlášení (alarm management). Cílem je neustále přehledně a jednoznačně informovat operátora o stavu zařízení a procesu tak, aby mohl správně a včas reagovat v různých kritických situacích. Pro ilustraci jsou v doprovodném textu v rámečku na této straně uvedeny některé poznatky, které ukazují na značný rozpor, který v praxi existuje mezi pracovním zatížením operátorů (měřeným četností výskytu výstražných hlášení) při řízení technologických procesů v různých odvětvích průmyslu a mezemi schopnosti operátora reagovat. S uvedenými poznatky korespondují údaje uváděné organizacemi NAMUR a EEMUA (Engineering Equipment & Materials Users Association), včetně jimi konstatovaného závažného rozporu s praxí (obr. 1).

Obr. 1. Schopnost operátora správně reagovat v závislosti na četnosti výstražných hlášení (zdroj: EEMUA, NAMUR)

V systému PCS 7 V7.0 lze výstražná hlášení slučovat do skupin členěných podle jednotlivých provozních stavů procesu a poté je inteligentně zobrazovat nebo skrývat podle předem nastavených kritérií (např. proces ve stavu uvádění do chodu, normální chod, údržba, nouzové vypnutí atd.). Výstražná hlášení může skrývat i operátor manuálně (je-li k tomu oprávněn). Veškerá výstražná hlášení, včetně skrytých, se zapisují do databáze alarmů, takže je lze kdykoliv zpětně analyzovat.

Spolu s inteligentním skrýváním výstražných hlášení jsou k dispozici také nástroje k analýze výstrah, sledování výkonnosti zařízení, vedení nezpochybnitelného deníku výstražných hlášení (audit trail) i nástroje pro správu přístupových práv a autorizaci operátorů.

Nově do operátorské části systému PCS 7 přibyla stanice s názvem Open PCS 7. Jde o PC fungující jako brána pro jednotný přístup k datům uchovávaným v systému Simatic PCS 7 přes rozhraní OPC a OLE/DB. Jestliže uživatel potřebuje umožnit přístup k naměřených hodnotám, výstražným hlášením či archivním datům z PCS 7 externím programům, jako je např. Microsoft Access, Excel atd., stačí do stanice Open PCS 7 poslat příslušný dotaz. Uživatel nemusí vědět nic o fyzickém umístění dat v systému, tj. nestará se o to, zda je požadovaná naměřená hodnota uložena na serveru A, B nebo C nebo v dlouhodobém archivu. Stanice Open PCS 7 mu je v systému sama najde a poskytne.

Zdokonalen je rovněž centrální archivační server, který je nyní k dispozici také v redundantním provedení.

Inženýrský systém: přidané funkce i nástroje

Na podporu použití systému PCS 7 ve farmacii a potravinářství je inženýrský systém u PCS 7 V7.0 rozšířen o další nástroje usnadňující splnění požadavků FDA. Dosud samostatně stojící nástroj Simatic Logon pro správu přístupových práv a autorizaci uživatelů je nyní integrován do řídicího systému již od jeho základního provedení, takže ho není nutné dodatečně objednávat.

Dále jsou rozšířeny funkční schopnosti deníku změn, do kterého se zaznamenávají veškeré prováděné změny v projektu a jeho knihovnách (inženýrské i realizované on-line) se zaznamenáním času a jména uživatele, který změnu provedl.

Pro snazší správu verzí programu je k dispozici nástroj Version Cross Manager, který nalezne a graficky znázorní změny v kterémkoliv z archivovaných projektů či rozdíly mezi aktuální (on-line) verzí programu zavedenou v automatizační stanici a jeho verzí použitou off-line v inženýrské stanici. Porovnává rozdíly v konfiguraci hardwaru, nastavení komunikačních linek, hierarchii technologických zařízení, typech softwarových bloků a ve schématech CFC a SFC, včetně hodnot parametrů a globálních proměnných. Tato funkce pomáhá udržovat celkový přehled nad projektem řídicího systému.

Správa aktiv: další zdokonalení

V předchozí verzi systému, PCS 7 V6.1, byl představen nástroj pro kompletní správu aktiv řídicího systému (asset management). S tímto nástrojem lze sledovat aktuální stavy všech komponent řídicího systému, jako jsou I/O karty, automatizační a operátorské stanice, stavy přepínačů atd. Funkční schopnosti současné verze nástroje jsou dále rozšířeny o možnost doplnit ručně do systému „neinteligentní“ aktiva, jako např. motory, čerpadla, výměníky tepla nebo celé tzv. balené jednotky, a sledovat i jejich stavy (počet odpracovaných hodin, počet zdvihů, kvantifikace výkonnosti) a zobrazovat tyto údaje na monitorech v podobě panelu přístroje (faceplate). Funkce správy aktiv je také rozšířena o podsystém pro správu dokumentace, umožňující ke každému přístroji s elektronickým popisem (EDD) obsaženému v systému přiřadit až deset dokumentů, např. uživatelské příručky k přístroji, postupy při odstraňování konkrétního problému apod. (ve formátech pdf, doc, mpg a avi), a zobrazit je na stanici určené pro údržbu.

Automatizační stanice: zdokonalené i nové typy

Pro vlastní řízení procesu a zpracování I/O dat je sada použitelných automatizačních stanic v nové verzi řídicího systému rozšířena o stanice AS 414-3IE a AS 416-3IE s integrovaným rozhraním pro průmyslový Ethernet, který lze použít ke komunikaci s operátorskými stanicemi.

Obr. 2. Prvek Active Field Distributor (ADF) umožňuje použít kruhové zapojení sběrnice Profibus-PA
Obr. 3. Redundantní bezpečnostní sběrnice Profibus-PA (s profilem Profisafe)

U současných automatizačních stanic byla zvětšena kapacita operační paměti až o dvojnásobek a zároveň je zrychleno provádění logických operací o 25 až 40 %, podle procesorové jednotky.

Cenově zůstávají nové automatizační stanice na úrovni předešlých typů. V podstatě platí, že zařízení, které bylo dosud řízeno stanicí AS 416–2, lze v PCS 7 V7.0 řídit novou stanicí AS 414–3, což v konečném důsledku vede ke zlevnění celého projektu.

Sběrnice pro provozní přístroje: tři novinky

V oblasti sběrnic pro komunikaci s provozními přístroji přináší systém PCS 7 V7.0 tři zásadní novinky. Jsou to:

• možnost integrovat do systému PCS 7 přístroje s komunikačním protokolem Foundation Fieldbus (FF), které se parametrizují z jednoho místa (inženýrské stanice) a jsou plně integrovány do systému správy aktiv; podporovány jsou všechny funkce FF včetně řízení přímo v provozu (control in the field),

• nové zařízení Active Field Distributor (ADF), umožňující zapojit sběrnici Profibus-PA do kruhu, a dále tak zvýšit její spolehlivost (obr. 2),

• rozšíření sběrnice Profibus-PA o bezpečnostní komunikaci při použití profilu Profisafe, stejného jako u sběrnice Profibus- DP nebo Profinet; spolu s redundantní architekturou lze tak získat cenově velmi zajímavé bezpečnostní řešení (obr. 3).

Ochrana před neoprávněným přístupem

V současné době již prostředky pro automatizaci výroby nejsou nezávislou, separátní buňkou v podniku. Z důvodu dokonalejšího plánování výroby, vyhodnocování výkonnosti technologického zařízení a dalšího zpracování technologických dat bývá řídicí systém se svými spolunáležitostmi často propojen s celou informační infrastrukturou podniku. To má kromě pozitiv i negativa v podobě různých hrozeb neoprávněného přístupu k naměřeným datům, napadení viry atd. Proto je nutné automatizační prostředky dodatečně chránit. V systému PCS 7 V7.0 je proto použit bezpečnostní koncept řešící otázky přístupu k systému, antivirové ochrany, aktualizací operačního systému Windows, nastavení firewallu, tunelů do privátních sítí (VPN) atd.

Závěrem

Systém Simatic PCS 7 je univerzální řídicí systém použitelný k řízení spojitých a šaržových technologických procesů ve všech oblastech průmyslu. Práce s novou verzí Simatic PCS 7 Version 7.0 je v důsledku zdokonaleného, do značné míry intuitivního způsobu ovládání mnohem snazší než s předchozími verzemi – oproti dřívějšku lze např. při provádění změn v projektu dosáhnout až 25% úspory času. Vedle vstřícnosti k uživateli a rychlejší činnosti systém PCS 7 V.7.0 přináší také rozšíření dosavadních funkcí systému správy aktiv v oblasti řídicího systému, redundantní sběrnici Profibus-PA doplněnou o bezpečnostní část, možnost použít sběrnici Foundation Fieldbus, vyšší stupeň informační bezpečnosti atd. Současná verze systému PCS 7 V.7.0 tak umožňuje mnohem efektivněji než dosud řídit technologické procesy a současně, zejména díky flexibilní modulární redundanci a zdokonaleným systémům správy výstražných hlášení a správy aktiv řídicího systému, dosahovat větší spolehlivosti provozu technologického zařízení a předcházet jeho neplánovaným odstávkám. Řídicí systém Simatic PCS 7 je v každém ohledu více než jen systém pro řízení technologických procesů.

Ing. Jan Kváč, Siemens, s. r. o.