Vilken skillnad kan den sömlösa integreringen av pneumatiska system och processkontroll göra för dig? ASCO Numatics 580 CHARMs-noden möjliggör enkel elektronisk koppling av pneumatiska system
Pneumatiska system är en väsentlig del av många processfabriker, i industrier för t.ex. kemikalier, livsvetenskap och mat och dryck, särskilt dem där tillhörande maskiner används. Även om de är en väsentlig del av processen är dessa maskiner ofta fristående och inte kopplade till processkontrollarkitekturen. Detta kan innebära att om det uppstår ett problem med maskinens pneumatiska system kan det kanske inte kommuniceras till kontrollsystemet och leder därför till att maskinen går sönder. Fabriken kan sedan fortsätta tillverka produkter som inte kan gå vidare för ytterligare behandling eller förpackning.
Figur 1: ASCO Numatics 580 CHARMs elektroniknod och ventilöar monterade i skåpet med CHARMs
Nuvarande arkitektur
Processkontrollsystem kan normalt ha plats för pneumatiska system genom implementering av ett ytterligare fältbussnätverk, t.ex. PROFIBUS-DP® eller Modbus® TCP. Detta tillvägagångssätt innebär komplexitet genom ytterligare konfiguration och datakartläggning och även om ytterligare diagnostik är möjlig är en andra programmeringsmiljö med tillhörande kostnader inte önskvärt och stöder kanske inte enkelt kommunikations- och strömredundans.
Under 2016 introducerade Emerson elektronisk koppling för pneumatiska system. Med denna lösning kan användare enkelt integrera ASCO Numatics 580-seriens ventilöar, med Emersons DeltaV kontrollsystem för en fullständig Emerson Automation I/O- och pneumatisk systemlösning för processfabriker.
Vad är elektronisk koppling?
Kontrollingenjörer och projektledare som arbetar på kontinuerliga eller partiorienterade processingfabriker känner till problemen i samband med idrifttagning av I/O i distribuerade kontrollsystem. Den traditionella metoden innefattar fältenhetsanslutning via flerkärnskabeldragning, ansluten till anslutningsblock i kontrollskåp, där varje anslutning sedan korsansluts manuellt till lämpligt I/O-kort. När systemkomplexiteten ökar och antalet anslutningar ökar – oundvikliga I/O-ändringar finns i överflöd – blir det därför svårt att hålla reda på alla fysiska anslutningar i kopplingspanelen. Varje ändring medför kostnader, förseninger och viktigast av allt – risk för projektet. Om man lägger till redundans ger det ännu mer huvudvärk. Vidare gör framtida underhålls- och systemmodifiering det svårt med personalförändringar och att de inte känner till systemet, vilket kan påverka avbrottstiden negativt.
Även om manuell koppling fortfarande anses lämplig för små projekt, vänder man sig för stora partier och kontinuerliga processer inom områden som kemikalie-, läkemedels- och livsmedelstillverkning – där förlorad produktion kan resultera i mycket stora kostnader – mer och mer mot mindre riskfyllda och pålitliga strategier för processystemdesign.
Elektronisk koppling tar bort den manuella och arbetsintensiva metoden med korskoppling. Kablarna från fältet dras fortfarande in i kopplingsskåpet, men därifrån hanteras anslutningarna till styrenheterna elektroniskt. Det är nu möjligt att kartlägga varje I/O-kanal till valfri styrenhet. Emerson hanterar denna kartläggning med sina CHARMs (CHARacterisation-moduler). Dessa är väsentligen analoga till digitala konverteringskort som kan karakteriseras för att utföra en signalfunktion (AI, AO, DI, DO, RTD etc.). De klickas fast i CHARM I/O-kort (CIOC), som är monterade i tur och ordning på terminalblock med DIN-skena där fältkablarna dras; fältenheten identifieras och lämpligt CHARM-kort monteras och kopplas elektroniskt genom en dold digital buss till VALFRI styrenhet i systemet. Helt redundant ström- och kommunikationsanslutning ingår och automatisk avkänning av varje I/O-kanal betyder att ändringar av identifiering, konfiguration, diagnostik och konstruktion lätt kan utföras av DCS.
Tekniken har många fördelar, från de första konstruktionsstegen till idrifttagning och genom livslängden för processorienterad tillverkning. Eftersom digital eller analog I/O av valfri typ kan bindas till särskilda styrenheter vid valfritt tillfälle i projektet utan manuell omkoppling kan maskinvara och konstruktionskostnader vara mer förutsägbara redan från början. Konstruktionsändringar – tillägg av ny I/O eller byte av I/O-typer – kan göras utan intensiv arbetsinsats och störande omkopplingskostnader. Projekt blir enklare att beräkna och säkerheten försäkras. Konfiguration och diagnostik ombesörjs av en integrerad programvaruplattform – Emersons DeltaV Explorer. Det är viktigt att den totala ägandekostnaden minskas avsevärt, mätt med ökad driftsäkerhet, processäkerhet och ökad maskintillgänglighet.
Integrera pneumatiska ventilöar i automationssystem med CHARM-tekniken
580-seriens CHARMs gör att kontrollingenjörer och projektledare som arbetar med kontinuerliga och partiorienterade tillverkningsprojekt kan arbeta direkt, kostnadsbesparande och snabbt för att integrera pneumatiska system i processkontrollmiljön. Noden underlättar en anslutning från fältet till Emersons DeltaV™ DCS som har elektronisk koppling, inbyggd konfiguration och diagnostik plus inbyggd redundans – för en riktigt integrerad systemarkitektur.
Med introduktionen av ASCO Numatics 580 CHARMs-noden är det möjligt att integrera pneumatiska system med elektronisk koppling i en nätverksplattform – en lösning med ett paket och en leverantör – för första gången. 580 CHARMs-noden länkas direkt till DeltaV-systemet via CHARM-basplattan och kombinerar automatisk avkänning och elektronisk koppling genom redundant ström- och kommunikationsanslutning, med DeltaV:s alla inbyggda diagnostikmöjligheter. Från DCS hanteras varje pilotventil på exakt samma sätt som det andra systemets I/O. DCS kan identifiera och koppla alla pneumatiska anslutningar genom en redundant anslutning med upp till 48 ventilmagnetutgångar som är anslutna till varje CHARM-nod.
580 CHARM-noden bildar gränssnitt med ASCO Numatics 500-seriens ventilöar. Dessa högpresterande ”inbyggda” riktningsventiler har högsta flödeskapacitet för sin produktstorlek, vilket gör maskinen kompakt och sänker systemkostnaderna samtidigt som ett omfattande utbud av tillbehör och alternativ gör installation, konfiguration och modifiering enkel.
Kostnads- och tidsfördelar med enkel maskinarkitektur
I jämförelse med ett manuellt, korskopplat processtillverkningssystem för situationer i parti- och kontinuerlig tillverkning är fördelarna med en CHARM-teknikbaserad lösning med elektronisk koppling tydliga och övertygande. När pneumatik kräver integration och lösningen jämförs med introduktionen av en fältbuss som PROFIBUS-DP® är fördelarna ännu mer övertygande med den lättanvända, uppgiftsbaserade teknikmiljö som DeltaV har.
Avlägsnandet av ett andra nätverk möjliggör avsevärda besparingar för komponenter, tillhörande I/O, kabeldragning och idrifttagningstid. Emersons lösning med ett nätverk innebär ansvar för produkter, dokumentation och support på ett ställe, med besparingar för personal, programmeringsresurser och systemutbildning. Lägre antal komponenter och direktanslutning är lika med minskad risk för systemfel. Konstruktionsändringar under projektets utveckling och framtida felsökning är enklare med inbäddad intelligent kontroll med automatisk avkänning och vanlig meddelandediagnostik på en arbetsstation. Avstängningstiden minskas avsevärt tack vare integrerad diagnos direkt på ventilön eller visas på DeltaV-systemets arbetsstation. Pålitlig redundant anslutning säkerställer säkerheten och minskar avbrottstiden för underhåll. Ytterligare övertygande fördelar är flexibilitet vad gäller processkontroll tack vare varje CHARM I/O från spännings- och strömsensorer till larm och pilotventiler som delar samma DeltaV Explorer-konfiguration, och de finns i molnet i valfri styrenhet i nätverket.
Dessa faktorer kombineras för en tätt integrerad lösning för I/O och pneumatiska ventilöar som ger mer komplett projekt- och driftssäkerhet, omfattande kontrolloptimering och bearbetningssäkerhet. För mer information om ASCO Numatics 580 CHARMs-nod
hämta detta dokument eller besök www.asco.com.
Figur 2: ASCO Numatics 580 CHARMs elektroniknod och ventilöar
Figur 3: DeltaV-nätverk med pneumatiska ventiler på CHARMs avlägsnar behovet av ett andra nätverk
