Einfache Integration pneumatischer Systeme in die Prozessautomatisierung

Rangierbahnhof für Ventilinseln

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Pneumatische Systeme sind ein wichtiger Bestandteil vieler Prozessanlagen, insbesondere wo Hilfsmaschinen zum Einsatz kommen. Obwohl diese Maschinen einen wichtigen Bestandteil des Prozesses darstellen, sind sie oft eigenständig installiert und nicht mit der Prozesssteuerungsarchitektur verbunden. Electronic Marshalling für pneumatische Systeme ermöglicht Anwendern die einfache Integration von Ventilinseln der Baureihe 580 mit dem DeltaV-Prozessleitsystem.

Verfahrensingenieure und Projektmanager, die an kontinuierlichen oder Batch-orientierten Verarbeitungsanlagen arbeiten, sind mit den Problemen bei der Inbetriebnahme von E/A in Prozessleitsystemen vertraut. Das herkömmliche Verfahren umfasst die Verbindung von Feldgeräten über eine mehradrige Verkabelung, die an Klemmleisten in Steuerschränken angeschlossen wird. Dabei muss jede Verbindung mit der entsprechenden E/A-Karte mittels Cross-Marshalling manuell hergestellt werden. Mit zunehmender Systemkomplexität und Anzahl an Verbindungen und den dadurch unvermeidlichen E/A-Änderungen wird es immer schwieriger, den Überblick über die einzelnen Anschlüsse zu behalten. Das Hinzufügen von Redundanz führt zu noch mehr Kopfschmerzen. Darüber hinaus werden zukünftige Wartungs- und Systemänderungen oft durch Personalwechsel und Unkenntnis des Systems erschwert, die zu längeren Stillstandszeiten führen können.

Vorteile von Electronic Marshalling

Während das manuelle Rangieren für kleine Projekte immer noch als angemessen betrachtet wird, erfordern umfangreiche Batchanwendungen und kontinuierliche Prozesse zunehmend risikobegrenzende und zuverlässigere Designstrategien für das Prozessleitsystem. Electronic Marshalling eliminiert die arbeitsaufwendigen Verfahren für das manuelle Rangieren. Die vom Feld kommenden Kabel werden weiterhin im Schaltschrank angeschlossen, jedoch erfolgt die Herstellung der Verbindungen zu den Controllern von diesem Anschluss an auf elektronische Weise. Dadurch ist es nun möglich, jeden einzelnen E/A-Kanal jedem beliebigen Controller zuzuordnen.

Emerson führt dieses Mapping mithilfe der Charm-Module (Characterisation Modules) durch. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um Karten für die Analog-Digital-Konvertierung von Daten, die für die Durchführung jeder beliebigen Signalfunktion (AI, AO, DI, DO, RTD usw.) konfiguriert werden können. Die Module werden auf die Charm I/O Cards (CIOC) (Charm-E/A-Karten) geklickt, die wiederum auf DIN-Schienen-Klemmleisten montiert sind, an die die Feldverkabelung anschlossen wird. Die Identifizierung des Feldgeräts, die Einrichtung der entsprechenden Charm-Karte und das elektronische Rangieren zu jedem beliebigen Controller im System erfolgen über einen verborgenen digitalen Bus. Ein vollständig redundanter Anschluss für Stromversorgung und Kommunikation ist enthalten. Die automatische Erkennung jedes E/A-Kanals bedeutet, dass Änderungen der Identifizierung, Konfiguration, Diagnose und Auslegung auf einfache Weise vom Prozessleitsystem ausgeführt werden können.

Die Technologie bietet vom Planungsbeginn über die Inbetriebnahme bis zum Ende der Lebensdauer der prozessorientierten Fertigung viele Vorteile. Da digitale oder analoge E/A beliebiger Art in jeder einzelnen Projektphase ohne manuelle Neuverkabelung mit spezifischen Controllern verbunden werden können, sind Hardware- und Designkosten von Anfang an berechenbarer. Designänderungen wie das Hinzufügen neuer E/A oder das Ändern von E/A-Typen ist ohne intensiven Arbeitsaufwand möglich.

Integration von Ventilinseln

Mit der Einführung des Asco-Numatics-580-Charm-Knotens ist die Integration von pneumatischen Systemen mit Electronic Marshalling zum ersten Mal innerhalb einer einzigen Netzwerkplattform möglich. Der 580-Charm-Knoten wird über die Charm-Grundplatte direkt mit dem DeltaV-System verbunden und kombiniert standardmäßig automatische Erkennung und elektronisches Rangieren über einen redundanten Stromversorgungs- und Kommunikationsanschluss. Dadurch werden die kompletten nativen Diagnosefähigkeiten von DeltaV im vollen Umfang genutzt. Jedes einzelne Vorsteuerventil wird vom Prozessleitsystem auf genau die gleiche Weise wie die anderen E/A des Systems verwaltet. Das Prozessleitsystem kann alle pneumatischen Anschlüsse über eine einzige redundante Verbindung mit den Magnetausgängen von bis zu 48 Ventilen, die mit jedem Charm-Knoten verbunden sind, identifizieren und rangieren. Der 580-Charm-Knoten kann mit den Asco-Numatics-Ventilinseln der 500er Baureihe kombiniert werden.

Vereinfachte Maschinenarchitektur

Im Vergleich zu einem manuellen, kreuz und quer rangierten Prozessfertigungssystem sind die Vorteile einer auf Charm-Technologie basierten Lösung mit Electronic Marshalling offensichtlich. Wenn die Pneumatik eine Integration erfordert und die Lösung mit der Einführung eines Feldbus wie Profibus-DP verglichen wird, sind die Vorteile der von DeltaV gebotenen Entwicklungsumgebung sogar noch überzeugender. Die Eliminierung eines sekundären Netzwerks ermöglicht Einsparungen in Bezug auf Komponenten, zugehörigen E/A, Verkabelung und Inbetriebnahmezeit. Die Lösung mit einem einzigen Netzwerk bedeutet, dass es nur einen Verantwortungspunkt für Produkte, Dokumentation und Support gibt − mit entsprechenden Einsparungen bei Personal, Programmierungsressourcen und Systemschulungen. Eine reduzierte Komponentenanzahl und eine direkte Verbindung senken das Risiko für einen Systemausfall. Designänderungen während der Projektentwicklung und zukünftige Störungsanalyse und -beseitigung werden mit einer eingebetteten, intelligenten Steuerung mit automatischer Erkennung und Workstation-Diagnose mit Klartextmeldungen vereinfacht. Stillstandszeiten werden dank integrierter Diagnosefunktionen direkt auf der Ventilinsel – oder durch Anzeige dieser Diagnosen auf der Workstation des DeltaV Systems – reduziert. Redundante Verbindungen erhöhen ebenfalls die Sicherheit und reduzieren Stillstandszeiten. Ein weiterer überzeugender Vorteil ist die Flexibilität der Prozesssteuerung. Jedes einzelne Charm E/A von Spannungs- und Stromsensoren bis zu Alarmen und Vorsteuerventilen kann dieselbe DeltaV-Explorer-Konfiguration nutzen und in der Cloud für jeden beliebigen Controller im Netzwerk verfügbar sein.

www.prozesstechnik-online.de

Suchwort: cav0618asco

Halle 8.0, Stand D3


Autor: Stephane Vanouche

Senior Marketing Manager Process EMEA,

Emerson



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