Beste van twee werelden ineen

Transcriptie

1 Beste van twee werelden ineen De snelheid van PLC-systemen (Programmable Logic Controller) met de kracht van DCS (Distributed Control System) en bovendien de openheid van internettechnologie. Dit zijn de basisprincipes die het Japanse Yokogawa onlangs alle drie in haar nieuwe Stardom-systeem heeft gecombineerd. Als toepassingsdoel ziet de onderneming kleinschalige en sterk gedistribueerde procesomgevingen. Fit for purposes, aldus Marcel Kelder van Yokogawa in Houten. Oftewel je schaft alleen aan wat je nodig hebt. Dat komt door de vergaande modulaire opbouw. Op deze wijze brengt de Japanse automatiseerder Yokogawa het kernvoordeel naar voren van haar nieuwste Stardomsysteem. Kelder: Wij beschikken al geruime tijd over ons Centum CS 3000 DCS-systeem. Dat kan tagnummers verwerken en is vooral gericht op middel- tot hele grote toepassingen. Maar voor kleine tot middelgrote toepassingen was er nog steeds een gat in de markt. Om dat gat op te vullen kun je het huidige Centumsysteem aanpassen of iets nieuws bedenken. Dat laatste hebben wij gedaan. Niet met nieuwe technieken, maar door combinatie van bestaande systemen. Yokogawa heeft als eerste de bestaande PLC-, Web- en DCS-technologie tot een eenheid gesmeed. Het systeem heet Stardom en moet worden gezien als een NCS een Network-based Control System. Voorstudie Uit een uitgebreide voorstudie van het technische onderzoeksbureau ARC uit de Verenigde Staten blijkt, dat de stap die Yokogawa nu heeft gezet logisch is. Het is zelfs vanzelfsprekend gezien de technische achtergrond van de onderneming met ervaring op zowel PLC- als DCS-gebied. ARC signaleert al langer dat leveranciers van discrete (PLC) en proces (DCS) regelsystemen elkaar steeds dichter naderen. Dat heeft onder meer te maken met het gegeven dat veel hardware componenten zoals Intel processoren identiek zijn. Het significante verschil tussen beide systemen moet vooral worden gezocht op software-niveau. Goede voorbeelden zo rapporteert ARC van de toegenomen concurrentie tussen leveranciers van discrete en van proces automatisering systemen, zijn te vinden in de zogenaamde hybride industrieën. Dat zijn zowel de voedingsmiddelen, drank, fine-chemicals als farmaceutische industrietakken. Het maken van bier is een nog exacter voorbeeld. Dit vereist sequentiële, batch- en procesregeling in het brouwproces. Het daarop volgende bottel- en verpakkingsproces vereist bovendien high speed discrete (PLC) besturing. Diverse leveranciers hebben inmiddels oplossingen die op de hybride markt zijn toegespitst. Voorbeelden aldus ARC: ABB s Freelance 2000, Honeywell s PlantScape, Siemens Simatic PCS 7, Emerson s (ex-fisher-rosemount) Delta V en Rockwell s ProcesLogix. Bij de ontwikkeling van het hybride Stardom-systeem bevond Yokogawa zich in een unieke positie, omdat in hun bestaande Centum CS 1000 DCS al veel van de hybride vereisten waren opgenomen. Zo vervolgt ARC in zijn rapport: Stardom past precies in dat deel van de markt, dat tot dusver werd gedomineerd door PLC/Scada-pakketten. Maar die pakketten zijn door de markt nooit als een volledige oplossing erkend.

2 Autonoom Voor Stardom maken we gebruik van maar twee typen field controllers, zegt Kelder. Dat zijn de autonome FCN (Field Control Node) en de zeer compacte autonome FCJ-controllers (Field Control Junction). Naast gecombi-neerde standaardfuncties als regelingen en sequences, voorzien beide controllers in een hoge mate van distributie, eigen autonomie plus software die op de specifieke eigenschappen is toegespitst. Zelfs realtime operatie zoals het autonoom verzenden van e- mailberichten en FTP-files naar draagbare terminals is er mee mogelijk. Kelder vervolgt: De controllers beschikken over een eigen CPU en voeding. De grote controller (FCN) kan met behulp van slots van individuele I/Okaarten worden voorzien. Naast de standaardkaarten voor analoge en digitale verwerking is het ook mogelijk om Foundation Fieldbus kaarten toe te passen. De kaarten zijn identiek aan de kaarten van het Centum CS3000 systeem en dus field proven.op elke Foundation Fieldbus kaart kunnen 4 segmenten worden Feiten a. STARDOM staat voor STrategic ARchitecture for new business DOMain. b. Technische bronnen: - Scada Technology of Astmac. - De nieuwe webtechnologie. - Duonas webserver in FCN. - IO technology van CS. - Graphics van CS. - IEC builder van KW uit Duitsland. - Vx Works van US. c. APPF s worden gemaakt met een standaard IECbuilder. De software kan met een paswoord worden afgeschermd zodat de eindgebruiker geen details kan onderscheiden. d. Het gebruik van de interne bus. - De open bus gebruikt een standaard 100 bps ethernet TCP/IP+ protocol dat SMTP, SNTP, FTP en http ondersteunt. - De bus wordt (nog) niet erkend als een Fieldbus Foundation (FF) standaard voor communicatie tussen VDS en FCx. Hoewel de bus wel is gebaseerd op de huidige specificatie van FF en HSE. f. Hoe de redundantie van de bus is geregeld: - bij optreden van een fout in de actieve bus, schakelt deze automatisch over naar een andere. Het falen van de standby-bus wordt gedetecteerd door het systeemalarm. Het communicatieprotocol stack wordt op peer-to-peer niveau gehouden. Zodat diverse fouten in het netwerk het systeem niet kunnen uitschakelen. Het systeem herkent automatisch nieuwe aansluitpunten (nodes) op de bus. aangesloten. Over de compacte controller FCJ vervolgt de Yokogawa zegsman: Die beschikt over geïntegreerde aansluitingen verdeeld over zes analoge in- en twee analoge uitgangen plus nog zestien digitale in- en uitgangen. Ook op de compacte controller is het mogelijk om twee Foundation Fieldbus segmenten aan te sluiten. In de controllers zijn twee geheugens gereserveerd: voor de configuratie en voor Java. Java biedt de mogelijkheid om FTP files (File Transfer Protocol) en s te versturen of zelfs webprogramma s en - pagina s te maken. Via standaardwebbrowsers kun je dan alles direct uit de controllers opvragen. IP-adres Om de controllers autonoom te kunnen laten draaien, beschikt elk over een eigen IP-adres. Kelder: Deze controllers kunnen aan elk willekeurig ethernet netwerk worden gekoppeld en werken volgens het TCP/IP protocol. Dit blijft niet beperkt tot gesloten ethernet netwerken, maar dat kan ook intranet of internet zijn. Over de beveiliging is goed nagedacht. Elke controller heeft een eigen toegangspaswoord. Verder is het natuurlijk mogelijk om het netwerk te beveiligen door het gebruik van firewalls. Boven de controllers is een HMI- (Human Machine Interface) server en dataserver aanwezig. In de dataserver wordt alle proces data bewaard. In de HMI-server worden de process plaatjes aangemaakt. Beide servers kunnen eventueel worden gecombineerd in een computer. De HMI-server werkt volgens het door Sun Microsystems geïntroduceerde thin client principe. Voor het opvragen van informatie zoals procesafbeeldingen volstaat standaardbrowsersoftware.

3 Stardom versus DCS Stardom (NCS = Network-based Control System): - Geschikt voor veel kleine installaties. - Fit-for-purpose toepassingen. - TCO (Total Cost of Ownership) wordt bepaald door prijs per stuk, flexibiliteit met betrouwbaarheid en gemak van combinatie met andere systemen. - Gebruik van complete softwareblokken. - De informatietechnologie integreert het systeem. DCS (PAS = Process Automation System): - klein aantal middel tot grote installaties. - kritische processen. - TCO gebaseerd op prijs per totaal systeem en op stabiele operatie zonder langere tijd buiten bedrijf. - Volledig geïntegreerde aanpak. - Informatietechnologie is in het systeem geïntegreerd. Op deze HMI-server worden alle graphics aangemaakt. Naast procesplaatjes is het mogelijk om additionele software pakketten toe te voegen. Verder biedt de HMI onbegrensde mogelijkheden door Java of Visual Basic toe te passen. Stardom biedt naast integratie van eigen controllers ook de mogelijkheid om apparatuur van derden op te nemen. Hierdoor kan altijd gekozen worden wat het beste past bij de applicatie oftewel fit for purpose. Afhankelijk Het nu geïntroduceerde Stardomsysteem moet het gat tussen PLC en DCS opvullen. Dat is niet alleen qua mogelijkheden als ook qua prijs. Kelder: Het blijft natuurlijk applicatieafhankelijk. Het systeem is geheel in overeenstemming met de bestaande IEC-standaards Je kunt dus vijf verschillende talen in het systeem gebruiken. Daarnaast kan de gebruiker ook standaardbibliotheken met complete toepassingsblokken kopen. Die heten Portfolio s bij Yokogawa. Kelder vervolgt: Als je de beschikking hebt over een controller kunnen alle functieblokken voor complexe regelingen optioneel worden toegevoegd. Hetzelfde geldt voor portfolio s voor calculaties en bijvoorbeeld boiler-applicaties. Het is ook mogelijk om zelf blokken te maken die herbruikbaar zijn. Hiermee kan zelfs een eigen bibliotheek worden aangemaakt. Over Stardom zegt Kelder: Het gat tussen PLC en DCS is niet nieuw. Tot nu toe werd dat primair ingevuld door PLC leveranciers die het systeem vanuit de onderkant hebben laten groeien. Wij doen dat bij Stardom van zowel de onder- als de bovenkant. De autonome FCN (Field Control Node) controller kan met behulp van slots van individuele I/O-kaarten worden voorzien.

4 Veiligheidssystemen als aparte groep. Naast het pas geïntroduceerde Stardom en de bestaande DCS-systemen Centum CS 3000 en CS 3000/R3, zijn veiligheidssystemen een belangrijk deel van het leveringspakket van Yokogawa. Deze staan helemaal los van de andere twee systemen. Deze worden overigens geproduceerd in de productievestiging Apeldoorn van Yokogawa Industrial Safety Systems. Prosafe SLS is een van onze belangrijkste beveiligingssystemen waarbij SLS staat voor Solid state Logic Solver, aldus Ger van Oosten van Yokogawa uit Apeldoorn. Het systeem kent volgens Yokogawa vier niveaus van SIL-veiligheid, alle in overeenstemming met de IEC en standaards. Yokogawa kent ook eenvoudigere op PLC gebaseerde veiligheidssystemen. Dat zijn de ProSafe-PLC 1oo2D en de ProSafe-PLC 1oo1D-systemen. Deze hebben een waarde van drie resp. twee op de SIL-schaal. Van Oosten: Wij zijn de enige ter wereld die een viervoudige graad van veiligheid kunnen leveren. Die veiligheid wordt gegarandeerd doordat wij met pulsen en niet met een continu signaal werken. Bij een continu signaal bestaat er altijd 50% kans dat een signaal fout is. Om dergelijke fouten uit te sluiten, heb je weer veel meer diagnostische hardware en of software nodig. Zolang je in ons systeem die pulsen hebt, is het systeem actief en dus OK. Als er geen pulsen meer zijn, dus het signaal de waarde nul krijgt, is er pas echt iets fout. Als voorbeelden van toepassingen voor de ProSafe-familie gelden Emergency Shutdown systemen voor veiligheid-kritische processen, voor milieu-kritische installaties en voor brandermanagementsystemen in stoomketels en verbrandingsinstallaties. Maar ook voor bescherming van centrifugale compressoren en andere types, offshore en toepassing in de zogenaamde HIPS (High Integrity Protection Systems). Deze komen vooral voor bij olie- en gasputten onder water, pijpleidingen, bulkopslag van aardgas en in chemische fabrieken. Inzetten Het Stardom systeem kan voor diverse applicaties worden ingezet. Daar worden vrijwel geen beperkingen aan gesteld. Door de schaalbaarheid en flexibiliteit is het systeem uitermate geschikt voor kleine en middelgrote applicaties met eventueel een hoge mate van distributie. Hierbij kan worden gedacht aan afvalwater- en drinkwatertoepassingen, pijpleidingen. Maar ook infrastructurele en civiele toepassingen zoals tunnels en energiegerelateerde toepassingen als boilers en windmolens. Voor elke applicatie is een fit for purpose -oplossing op te stellen. In het huidige tijdperk van procesbesturing is de besturing niet meer beperkt tot alleen betrouwbare regelingen of interlocking. De beschikbaarheid van informatie speelt daarnaast een steeds grotere rol. Stardom is hier op het antwoord van Yokogawa. Herman Brand De zeer compacte autonome FCJ (Field Control Junction) controller beschikt over geïntegreerde aansluitingen over zes analoge in- en twee analoge uitgangen plus nog zestien digitale in- en uitgangen. Verschenen in PROCESS CONTROL NR. 5 - JUNI IPC / PLC

5 MEER INFORMATIE M.B.T. STARDOM VINDT U OP VOLGENDE PAGINA S 1) Stardom :: ) Samenvatting van : ARC White Paper 'Yokogawa Automation System Strategies' 3) Persbericht : Yokogawa Launches Stardom Network-based Control System