Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, pembangunan peralatan lapangan pintar telah menjadi topik yang disukai ramai untuk dibincangkan. Majoriti perbincangan tertumpu pada ciri-ciri baru Pemancar, tetapi terdapat juga aduan mengenai betapa sukarnya bagi sistem kawalan untuk mendapatkan maklumat tambahan, mungkin kerana rangkaian lapisan peranti lama tidak dapat menangani keperluan sedemikian.
Kemunculan masalah sedemikian berkait rapat dengan keadaan semasa rangkaian industri loji pembuatan. Kebanyakan loji pengeluaran yang telah beroperasi lebih dari beberapa tahun telah menggunakan pelbagai peralatan automasi sejak pembinaannya. Dan sama seperti "prinsip tong" (berapa banyak air yang boleh ditampung oleh sebuah baldi bergantung pada papan terpendeknya), prestasi keseluruhan sistem tidak akan lebih baik daripada peralatan tertua. Ini biasa berlaku dalam rangkaian peranti lapangan yang menggunakan isipadu analog biasa.
Vendor sistem kawalan telah menyediakan pelbagai fungsi yang jauh lebih kompleks daripada I/O analog ringkas sejak beberapa lama. Walaupun banyak syarikat masih menggunakan sistem instrumentasi lama yang ketinggalan zaman ini, I/O berkemampuan HART telah wujud selama beberapa tahun. Kebanyakan syarikat yang memasang peralatan dan kemudahan HART telah menggunakan HART5 sejak tahun 90-an. Yang terbaru ialah beberapa vendor sistem utama telah memperkenalkan I/O yang boleh diubahsuai yang boleh diubah melalui modul perisian atau perkakasan.
I/O yang boleh dikonfigurasikan ini membekalkan pengguna dengan ciri terkini untuk berinteraksi dengan peranti pintar dan merealisasikan semua kelebihan yang boleh mereka sediakan. I/O yang boleh dikonfigurasikan membolehkan interaksi penuh dengan pemancar HART6 dan HART7 yang semakin biasa dan membolehkan komunikasi dua hala dengan peranti dengan semua data diagnostik terkini dan sistem kawalan.
Banyak syarikat besar dalam industri proses, termasuk pengendali kilang penapisan, melihat ini sebagai kemajuan teknologi penting yang boleh memudahkan sepenuhnya item masa depan. Peranti dengan keupayaan HART canggih menyediakan laluan komunikasi yang sofistikated dengan kos pelaksanaan lebih rendah, penyelesaian masalah lebih mudah, dan fleksibiliti yang lebih besar.
Peningkatan yang besar
Automasi adalah infrastruktur yang menyokong proses. Oleh itu, mereka yang mereka reka sistem automasi mesti memenuhi keperluan jurutera kimia dan pereka proses lain. Jika salah satu elemen berubah, sistem automasi mesti menyesuaikan diri dengan perubahan tersebut, kerana perubahan ini boleh mengganggu segalanya dan menjadikan sistem automasi sebagai akses paling kritikal kepada sesuatu item. Tidak semua perkakasan dan sistem automasi di pasaran boleh disesuaikan dengan mudah mengikut perubahan baru itu.
Kebanyakan peranti automasi direka untuk aplikasi tertentu dan oleh itu sangat terperibadi. Ini menjadikannya mahal, mahal untuk ditukar, memerlukan banyak kejuruteraan, dan memerlukan banyak dokumentasi serta kerja pengujian. Mampu menggunakan peranti sedia ada dengan lebih sedikit cara komunikasi dan protokol yang lebih standard akan sangat membantu.
Ramai pengguna sangat teruja dengan sistem I/O yang boleh dikonfigurasikan baharu yang sudah berada di pasaran. Mereka melihat melalui sistem seperti ini bahawa pembekal benar-benar mendengar mereka dan bersedia membuat lebih banyak kemajuan dalam fleksibiliti. Terdapat dua perkara yang pengguna meter fungsi HART sering sebut dan ingin hilangkan: kabinet pengumpul dan multiplexer HART. I/O yang boleh dikonfigurasikan boleh menyingkirkan kedua-duanya.
Jadi, apakah sebenarnya masalahnya?
Secara jujur, kemajuan ini dianggap hebat. Tetapi masalah berterusan ialah penyediaan peranti. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, bilangan parameter yang perlu ditetapkan untuk peranti pintar biasa telah meningkat dengan ketara. Orang yang perlu menyiapkan melalui papan kekunci harus menghadapi situasi dengan soalan dan jawapan yang tidak berkesudahan. Jumlah parameter tertentu berbeza dari peranti ke peranti, tetapi ia selalu mengambil sedikit masa untuk disediakan.
Terdapat pengguna yang bekerja dengan pembekal untuk membangunkan peranti yang telah ditetapkan. Apabila pengguna menerima peranti tersebut, pemancar sudah dilengkapi dengan julat pengukuran, unit kejuruteraan, amaran, dan lain-lain, jadi ia boleh digunakan terus (plug-and-play). Tugasan ini memberi anda semua maklumat yang anda perlukan pada masa anda perlu menempah peralatan anda, iaitu awal dalam proses. Ini juga bermakna spesifikasi tidak boleh diubah antara tempahan dan pemasangan serta pengenalan. Kelayakan ini mengurangkan keberkesanan pendekatan ini.
Sesetengah pengguna bertanya, "Mengapa kita tidak boleh biarkan sistem melakukan persediaan untuk kita?" Sistem kawalan mempunyai semua maklumat yang diperlukan untuk diperoleh daripada peralatan lapangan yang diketahui. Ia tahu bahawa julat pengukuran PT215 adalah 0-30psi, dan bahawa ia akan mencetuskan amaran pada 25psi, dan sebagainya. Semua maklumat ini tersedia dalam sistem dan sentiasa dikemas kini. Mengapa juruteknik perlu melihat maklumat ini dan memasukkannya secara manual ke dalam peranti? ”
Baru-baru ini, TimmMadden, seorang perunding kanan instrumentasi dan kawalan di ExxonMobil Development, memberikan laporan kepada pengguna Yokogawa yang bertajuk "Inilah Bagaimana Ia Terjadi." Beliau membincangkan pelbagai cara syarikat mengambil item penapisan untuk memastikan automasi tidak menjadi laluan kritikal. Matlamatnya adalah untuk menjadikan automasi tidak kelihatan. Masalah yang tidak diketahui dari mana ia timbul hampir tidak pernah berlaku, dan sistem automatik diselesaikan dari permulaan masalah.
ExxonMobil adalah sebuah syarikat yang terkenal dalam menangani isu automasi, dan ia juga menghadirkan banyak cabaran kepada pembekal. Beberapa laporan Encik Madden adalah tentang teknologi, yang lain tentang programatik, dan beliau juga meluangkan banyak masa bercakap tentang tetapan peranti pintar. Beliau memperkenalkan sistem yang dipanggil "DICED" yang digunakan oleh ExxonMobil.
Encik Madden juga menyatakan bahawa ExxonMobil ingin menstandardkan perkakasan dan melaksanakan semua keperluan item individu melalui perisian. Kabinet lapangan dengan I/O yang boleh dikonfigurasi harus disimpan, sedia untuk dihantar dengan notis pendek, peralatan yang telah diuji sepenuhnya, sedia dipasang. Semua maklumat diperoleh daripada sistem kawalan melalui rangkaian, jadi juruteknik pada dasarnya tidak perlu melakukan apa-apa selain menyambungkan kabel peralatan. Semua telah diuji terlebih dahulu, dan jumlah dokumentasi yang diperlukan berkurangan dengan ketara.
Dia berkata bahawa memasang kabinet I/O pintar sedemikian di tapak hanya memerlukan kabel optik ke pusat kawalan dan bekalan kuasa berganda. Untuk peralatan lapangan, kabinet pengurusan lama memerlukan 15 hingga 25 blok terminal dari setiap peranti ke sistem kawalan, tetapi kini hanya 5 diperlukan: 2 di sebelah peralatan dan 3 di sebelah kabinet. ExxonMobil tidak menggunakan rangkaian fieldbus dan lebih menyukai peralatan HART. Argumen Encik Madden ialah pendekatan kabinet I/O pintar ini menjadikan pembezaan sama ada teknologi yang digunakan di lapangan adalah HART atau fieldbus tidak lagi penting, dan seni bina sistem serta fungsi yang tersedia pada dasarnya adalah sama.
Jurang antara realiti dan imaginasi
Teknologi yang diperlukan untuk menyokong sistem "DICED" masih belum wujud. Tetapi sejauh mana kita dari mencapainya? ExxonMobil percaya bahawa pemancar HART6 dan HART7 kini tersedia dan bahawa sistem I/O baru sepatutnya boleh menyokongnya. Semasa menyediakan artikel ini, penulis bertanya kepada empat vendor utama instrumentasi pengeluaran dan I/O yang boleh dikonfigurasikan, "Sejauh mana kita dari mencapainya?" Akibatnya, tiada siapa yang menjawab.
Mungkin terdapat lebih banyak kemajuan dalam bidang ini daripada yang kita ketahui, atau sesetengah penjual sedang mencuba pendekatan yang berbeza, tetapi matlamatnya adalah serupa. Mari kita serahkan jawapan itu kepada masa.
Tetapan peranti pintar
Menurut Timm Madden, seorang perunding kanan instrumen dan kawalan di ExxonMobil Development, apabila menggunakan DICED (lihat di bawah untuk maksud setiap huruf), dan menyambungkan peranti HART6 atau HART7 baru ke sistem kawalan melalui I/O yang boleh dikonfigurasi, prosesnya adalah seperti berikut:
Kesan (D) - Apabila peranti HART baru disambungkan ke I/O yang boleh dikonfigurasi, saluran I/O mengesan bahawa arus mengalir dalam arah yang sebelum ini tidak mengalir. Itu bermakna menambahkan peranti baru.
Saluran Ask (I)-I/O akan menghantar arahan HART untuk meminta label peralatan. Peranti dengan fungsi HART akan memulangkan nama tag mereka. Jika peralatan baru bukan peranti fungsi HART, seperti injap penutup, maka jelas bahawa ia tidak akan dapat memberi tindak balas kepada permintaan tersebut. Dalam kes ini, proses DICED dihentikan, tetapi laporan masih dihasilkan kepada pengguna yang memaklumkan pengguna tentang perubahan pada pendawaian di lapangan, kemungkinan besar peranti DI atau DO baru dipasang.
Konfigurasi (C) - Setelah sistem mengesan dan mengenal pasti peranti fungsional HART baru, sistem boleh menetapkan skop, unit kejuruteraan, dan maklumat konfigurasi lain. Rancangan kami adalah untuk membeli peranti medan yang hanya telah dikonfigurasikan sebelumnya dengan tag, dan kemudian mengkonfigurasi peranti medan tersebut mengikut sistem yang biasanya mempunyai data terkini.
Aktifkan (E) - Kami menganggap bahawa peranti lapangan telah dikonfigurasikan oleh sistem dan merupakan sebahagian daripada polisi kawalan tertentu. Perlu diingat bahawa proses pelaksanaan item kami adalah berdasarkan andaian bahawa kami akan melakukan sebahagian besar reka bentuk, konfigurasi, dan ujian dalam persekitaran maya, tetapi kami mungkin tidak mengetahui saluran I/O mana yang digunakan setiap peranti lapangan.
Jadi dalam langkah ini, sistem mengetahui saluran I/O mana yang disambungkan dengan peranti baharu dan membangunkan logik antara polisi kawalan hubungan dan peranti lapangan. Setelah ini selesai, peranti lapangan dan logik yang berkaitan dengannya digunakan.
Dokumen (D) - Dengan andaian semua langkah di atas telah berjaya dilengkapkan, kami menjangkakan sistem akan melaporkan kejayaan ini melalui log acara. Visi yang kami nantikan adalah agar kami dapat mempermudah proses pengoperasian lapangan dengan ketara, yang pada masa kini memerlukan folder kertas dan lawatan lapangan yang meluas.
Kami juga percaya bahawa sistem boleh mengautomasikan kerja ujian yang kini melibatkan jurutera atau pengendali duduk di hadapan konsol dan menghubungi pasukan lapangan melalui radio. Contohnya, jika peranti yang dikesan ialah injap kawalan, kami boleh menghantar keluaran analog ke injap dan membaca posisinya melalui HART. Oleh itu, kita boleh menganggap bahawa injap berfungsi dengan betul, tidak tersekat, bahawa mod kegagalannya (bukaan atau penutupan ralat) adalah betul, dan bahawa posisinya betul dalam julat perjalanannya.
Salah satu pandangan kami ialah semua litar elektronik yang perlu menjalankan DICED dimasukkan dalam modul I/O yang boleh dikonfigurasi. Masalah sekarang ialah untuk mendapatkan perisian berfungsi supaya kami dapat memanfaatkan perkakasan ini sepenuhnya. Perlu diingat bahawa DICED tidak memerlukan perubahan pada peralatan lapangan itu sendiri.