wersja mobilna
Online: 263 Środa, 2018.01.24

Technika

Systemy rozproszone w nowoczesnym przemyśle

poniedziałek, 14 września 2015 13:07

Wraz z rozwojem automatyki i rosnącą dostępnością zaawansowanych systemów sterowania coraz więcej dziedzin przemysłu poszukuje wyrafinowanych rozwiązań, w których główne role będzie odgrywać bezpieczeństwo systemu, możliwość jego decentralizacji i elastyczność. Jedną z dziedzin, w których w ostatnich latach dokonała się rewolucja jeśli chodzi o sterowania, jest energetyka.

DLACZEGO DCS?

Rys. 1. Architektura systemu PMSXpro

Sterowanie obiektem, w którym ma miejsce tzw. "proces ciągły", może być zasadniczo realizowane na dwa sposoby: poprzez zastosowanie sterowników PLC podłączonych do systemu SCADA lub poprzez system DCS. W pierwszym przypadku mamy do czynienia ze sterownikami będącymi "mózgiem procesu", które następnie przekazują dane do systemu SCADA, a ten odpowiada z kolei za wizualizację całej produkcji.

Jeśli w systemie takim sygnał sterujący jednego z elementów zostanie przerwany, to skutkuje to zatrzymaniem pętli pomiędzy podukładami i w rezultacie całej produkcji - pozwolić sobie na to można w przypadku, gdy uruchomienie ponownie produkcji jest stosunkowo łatwe a jej zatrzymanie nie powoduje wielkich strat.

W przypadku DCS ciężar zarządzania procesami został przeniesiony z platformy PLC, które stały się elementami wykonawczymi, na systemy informatyczne. Zmiana jednego parametru powoduje zmianę innego, lub najczęściej wielu innych elementów składowych całego procesu. Typowym przykładem, gdzie mamy do czynienia z tzw. procesem ciągłym jest przemysł petrochemiczny i właśnie energetyka.

Zmiana obciążenia powoduje przesunięcie punktu pracy i zmianę praktycznie wszystkich elementów składowych pracy elektrowni (chłodzenia, ilości paliwa, powietrza dostarczanych do kotła itp.). Dlatego właśnie w przypadku przemysłu energetycznego tak ważne jest zastosowanie systemu DCS, w którym wszystkie dane z procesu są przez moduły wejściowe przekazywane do poszczególnych sterowników realizujących już tylko algorytmy regulacji.

NOWA GENERACJA SYSTEMÓW DCS - PMSXPRO

Wielu inżynierów z pośród poszukujących nowoczesnych systemów DSC dla swoich instalacji wybiera rozwiązanie PMSXpro Mitsubishi Electric Group (np. spalarnie śmieci we Frankfurcie, w Hamm, Iserlohm, elektrociepłownie w Monachium, w Frankfurcie, oczyszczalnie ścieków w Norymberdze, Monachium, Düsseldorfie i wielu, wielu innych) Wśród rozwiązań spotykanych na rynku wyróżnia się poziomem bezpieczeństwa, architekturą oraz elastycznością w użytkowaniu i rozbudowie, czyli dokładnie tym, co powinno charakteryzować dobrego DCS-a.

PO PIERWSZE BEZPIECZEŃSTWO

Rys. 2. System PMSXpro podzielony jest na niezależne serwery, z których każdy odpowiada za jakąś część procesu

Można byłoby tutaj przytoczyć tysiące informacji z rynku o wykryciu nowych "dziur" w systemie Windows. Problem ten spędza sen z oczu tysiącom administratorów na całym świecie, którzy obarczeni odpowiedzialnością za bezpieczeństwo systemów szukają pomysłu na naprawę na szybko i z nadzieją czekają na informacje płynące od producenta.

Tak wielkich problemów nie mają administratorzy używający sytemu Linux, a szczególnie jego komercyjnych wersji. Ta myśl przyświecała inżynierom z Mitsubishi Electric Group, którzy postawili sobie za cel budowę bezpiecznego i stabilnego systemu klasy DSC. Wiedząc, że ma pracować w zakładach przemysłowych o wysokich potrzebach bezpieczeństwa jako system operacyjny, wybrali jedną z wersji Linuksa.

Dodatkowo zaprojektowali specjalną konstrukcje dla poszczególnych stacji operacyjnych, tak aby w warunkach przemysłowych uzyskać jak największą odporność na uszkodzenia. Każda ze stacji wyposażona została w redundantne zasilanie, twarde dyski (RAID system) i wentylatory chłodzące.

Oczywiście każda z tak przygotowanych stacji może być dodatkowo wyposażona w identyczne urządzenie redundantne, które w przypadku awarii w ułamku sekundy przejmują zadania tych podstawowych. Podczas normalnej pracy aktywna stacja kontroluje proces a w przypadku wykrycia jakiegokolwiek problemu automatycznie i błyskawicznie przełącza się na stację pozostającą jako standby.

To, co szczególnie wyróżnia system PMSXpro od innych systemów DCS, to prawdziwie dystrybucyjna architektura fizyczna. Większość spotykanych systemów to najczęściej serwer wpięty w sieć optyczną (najczęściej w ring) i do niego podpięte stacje wykonawcze w postaci sterowników, natomiast architektura podziału na poszczególne podprocesy to tylko wirtualna maska. Inżynierowie z Mitsubishi Electric Group zaprojektowali cały system jako podzielony na niezależne serwery przydzielane do poszczególnych części procesu (schemat na rysunku).

Taka architektura pozwala na zwiększenie bezpieczeństwa w przypadku uszkodzenia głównej drogi komunikacyjnej w postaci optycznego ringu. W standardowych systemach DCS spowoduje to natychmiastową awarię i wyłączenie systemu, natomiast w systemie PMSXpro tylko zgłoszenie awarii. Poszczególne serwery procesowe będą działać samodzielnie i zbierać wymagana dane do czasu usunięcia awarii.

Gdy to nastąpi, dane zostaną zarchiwizowane w centralnym systemie bazy danych. Cały system archiwizacji automatyczne wykonuje kopie zapasowe przechowywane na odseparowanych serwerach z danymi. W przypadku potrzeby ich odzyskania taki proces uruchamia się automatycznie.

Tak skonstruowana architektura ułatwia także wymianę uszkodzonych serwerów. Stacje są identyczne i dlatego wystarczy odpowiednio przenieść adres IP systemowy do nowej stacji, aby móc bez specjalnego wyszkolenia podmienić uszkodzoną jednostkę nową a pozostałe czynności konfiguracyjne i uzupełnienie wymaganych danych nastąpi w sposób automatyczny.

Taka unifikacja sprzętowa pozwala na ograniczenie kosztów utrzymania w ruchu systemu dlatego, że wystarczy posiadać jedną dodatkową stację procesową, aby zapewnić szybką i sprawą wymianę w przypadku uszkodzenia dowolnej stacji.

PO DRUGIE ELASTYCZNOŚĆ

Wielu producentów systemów DCS przygotowywało swoje rozwiązania, planując, że będą one działać tylko w dużych systemach i praktycznie problematyczne, czy wręcz niemożliwe, staje się dla nich projektowanie mniejszych systemów jedno- czy dwuserwerowych. Drugim, trudnym do przeskoczenia, elementem pozostaje wtedy także koszt takich rozwiązań.

Tego problemu nie posiada system PMSXpro, który może być rozbudowywany w architekturze pojedynczej stacji. Dzięki temu system taki można dowolnie rozbudowywać o kolejne stacje, nie narażając się na bardzo wysokie koszty początkowej instalacji (nie płacimy za docelowy system, tylko za aktualną liczbę używanych serwerów procesowych).

Sama rozbudowa w jednej lokalizacji to nie wszystko. Elastyczność systemu pozwala na łączenie ze sobą jednostek znajdujących się w dużej odległości przy wykorzystaniu dostępnych systemów komunikacji.

PO TRZECIE KOMUNIKACJA

Rys. 3. Elastyczność PMSXpro pozwala na dołączanie jednostek znajdujących się w dużej odległości przy wykorzystaniu dostępnych systemów komunikacji

Dobrze zaprojektowany system, taki jak PMSXpro, pozwala komunikować się także z systemami innych producentów. DCS firmy Mitsubishi Electric Group umożliwia to dla protokołów:

  • Ethernet Network,
  • Profibus DP/PA,
  • Protokoły: Modbus TCP/RTU, IEC 60870-5-101, IEC 60870-5-104, Siemens H1, Mitsubishi-Protocols,
  • oraz innych.

W dzisiejszych czasach standardem stały się też możliwości komunikacji z systemami bazodanowymi typu MES czy SAP. Dla tych potrzeb system PMSXpro dysponuje możliwością komunikacji bezpośredniej w ramach softwarowych interfejsów takich jak:

  • OPC,
  • PostgreSQL,
  • Oracle Database,
  • ODBC (Open Database Connectivity),
  • Siemens S7 ISO on TCP RFC1006,
  • Siemens S5 DUST 3964 - RK512,
  • PHILIPS P8.

Wybór PMSXpro to najlepszy wybór dla wszystkich użytkowników, którzy cenią sobie bezpieczeństwo i elastyczność używanych systemów. Całość dokumentacji sytemu została opracowana zgodnie z normą dla systemów energetycznych VGB R170, a jego programowanie oparto na standardzie IEC 61131-3. Jest to zapewne jeden z powodów popularności tego systemu w krajach zachodnich: Anglii, Francji czy Niemczech.

Więcej szczegółów technicznych na temat PMSXpro można uzyskać odwiedzając stoisko firmy Mitsubishi Electric podczas targów Energetab lub pod adresem http://www.me-ap.de/englisch/news/news.html.

Mitsubishi Electric Europe B.V. Oddział w Polsce
pl3a.mitsubishielectric.com

 

zobacz wszystkie Nowe produkty

Małogabarytowe, łatwe w instalacji czujniki prądowe na zakres pomiarowy 5500 A

2018-01-24   | HARTING Polska Sp. z o.o.
Małogabarytowe, łatwe w instalacji czujniki prądowe na zakres pomiarowy 5500 A

Czujniki prądowe nowej serii HCME z oferty firmy HARTING charakteryzują się małymi gabarytami i łatwą instalacją. Mogą być one montowane bezpośrednio na szynach zbiorczych. Pomimo małych gabarytów (szerokość 14 cm, wysokość 6 cm) umożliwiają pomiar prądów o natężeniu do 5500 A z dużą precyzją. Pracują w szerokim zakresie temperatur otoczenia od -40 do +85°C.
czytaj więcej

Nowatorski system transportu liniowego

2018-01-24   | B&R Automatyka Przemysłowa Sp. z o.o.
Nowatorski system transportu liniowego

Podczas odbywającej się w Norymberdze wystawy SPS IPC Drives 2017 firma B&R zaprezentowała nowy, inteligentny system transportowy ACOPOStrak. Pozwala on na masową personalizację produkcji, tj. wytwarzanie wyrobów jednostkowych przy zachowaniu ekonomii produkcji masowej. System transportu liniowego może być bardzo elastycznie konfigurowany. ACOPOStrak może być przekształcony w dowolny otwarty lub zamknięty układ poprzez dowolność ustawienia poszczególnych segmentów.
czytaj więcej

Nowy numer APA