Ephyra Controller. Besturingsfilosofie RHDHV

Transcriptie

1 Ephyra Controller Besturingsfilosofie RHDHV december 2015

2 Ephyra Controller Besturingsfilosofie dossier : registratienummer : versie : 1.0 classificatie : RHDHV december 2015 HaskoningDHV Nederland B.V. Niets uit dit bestek/drukwerk mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt d.m.v. drukwerk, fotokopie, microfilm of op welke andere wijze ook, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van HaskoningDHV Nederland B.V., noch mag het zonder een dergelijke toestemming worden gebruikt voor enig ander werk dan waarvoor het is vervaardigd. Het kwaliteitssysteem van HaskoningDHV Nederland B.V. is gecertificeerd volgens ISO 9001.

3 INHOUD BLAD 1 INLEIDING 2 2 OVERZICHT Inleiding Proces besturing, fases en apparaten Systeemconfiguratie 4 3 PROCESAUTOMATISERING FUNCTIONALITEIT Inleiding Equipment Fases Functioneel Visualisatie en Bediening Ephyra Controller Communicatie bewaking Noodbesturing Alarmen en virtuele Meetwaarden van de Ephyra Controller 9 4 INTERFACES Inleiding Ephyra Controller Procesautomatisering Data Ephyra Controller Procesautomatisering Visualisatie Ephyra Controller Royal HaskoningDHV 12 5 COLOFON

4 1 INLEIDING De aansturing van het Ephyra proces is belangrijk voor het functioneren van het Ephyra proces. Alleen met de juiste aansturing realiseert het proces zijn bijzondere eigenschappen. Om ervoor te zorgen dat de aansturing betrouwbaar en optimaal draait is de aansturing gestandaardiseerd. De opzet van de standaard besturing is in dit document besturingsfilosofie vastgelegd. Hierin wordt eenduidig vastgelegd hoe er voor gezorgd wordt dat de aansturing betrouwbaar en optimaal gebeurt. In het document Ephyra-Controller besturingsplan wordt voor specifieke projecten de realisatie van de procesautomatisering uitgewerkt op basis van deze besturingsfilosofie. In het 2 e hoofdstuk wordt een overzicht gegeven van de aansturing van het Ephyra proces. Hierin wordt ook uitgelegd wat de taak verdeling is tussen de Ephyra Controller en de procesautomatisering. In hoofdstuk 3 wordt de standaard functionaliteit voor het Ephyra proces in de procesautomatisering uitgelegd. De interactie en interfaces tussen de Ephyra Controller en de procesautomatisering worden in hoofdstuk 4 beschreven

5 2 OVERZICHT 2.1 Inleiding Het Ephyra proces is een continue proces, waarin onderdelen worden in en uitgeschakeld. De aansturing van een Ephyra installatie vindt plaats met behulp van op ISA-88 gebaseerde besturingssoftware. De totale besturing is hierdoor verdeeld over twee niveaus: - overkoepelende proces besturing in de Ephyra Controller. - apparaat aansturing en beveiliging in de procesautomatisering; De procesautomatisering kan een DCS, maar ook een PLC met SCADA zijn. Alle functionele taken moeten in dat geval in de PLC worden geprogrammeerd. Het SCADA is dan voor visualisatie en bediening. 2.2 Proces besturing, fases en apparaten Voor een duidelijk splitsing tussen proces besturing en apparaat aansturing wordt gebruik gemaakt van Fases. Elke fase in de procesbesturing (Ephyra Controller) komt overeen met een zogenaamde equipment fase in de procesautomatisering (PLC). In de equipment fase worden apparaten (pompen en kleppen) aangestuurd. Ook kunnen regelingen worden geactiveerd en aangestuurd. De Pompen en kleppen die middels equipment fases worden aangestuurd worden dus niet op een andere manier aangestuurd. Vanuit de fase in de procesbesturiung kunnen aan de equipment fase parameters meegegeven die het gedrag van de desbetreffende fase beïnvloeden (bv setpoint van een regeling). Hierdoor kan dezelfde equipment fase op verschillende plekken in de besturing gebruikt worden. Afbeelding 1 : Onderdelen in Ephyra-Controller, procesautomatisering en veld Voor Ephyra is de proces besturing in de Ephyra Controller gerealiseerd. De equipment fases worden door de procesautomatisering uitgevoerd en worden beschreven in het besturingsplan. In de normale situatie voert de procesautomatisering alleen de equipment fases uit, zoals deze door deze door de Ephyra Controller worden doorgestuurd, maar in het geval van calamiteit is er een - 3 -

6 Noodbesturing in de procesautomatisering aanwezig. Dit Noodbesturing is een vast geprogrammeerde volgorde van equipment fases die op basis van tijd doorlopen worden. 2.3 Systeemconfiguratie De Ephyra Controller is software welke draait op een Windows machine. De server moet verbonden zijn met het procesautomatiseringsnetwerk om te communiceren met de procesautomatisering en webpagina s te tonen op de visualisatieomgeving van procesautomatisering. Daarnaast heeft de Ephyra Controller een externe verbinding nodig: de Ephyra Controller stuurt elk uur proces data naar de RHDHV Blue-Historian voor de evaluatie van het proces. Voor ad-hoc ondersteuning en software onderhoud is er ook een verbinding naar de Ephyra Controller gewenst. data communication remote access Ephyra Controller Procesautomation visualisation Webpages: commands statusses settings Visualisation: measurements trending settings PLI Procesautomation Communication: commands parameters measurements signals Afbeelding 2 : Systeemconfiguratie - 4 -

7 3 PROCESAUTOMATISERING FUNCTIONALITEIT 3.1 Inleiding In dit hoofdstuk wordt de functionaliteit in de procesautomatisering beschreven. De procesautomatisering voert equipment fases uit en functionaliteit die niet onder equipment fases vallen. Daarnaast moet de communicatie met de Ephyra Controller bewaakt worden en moet de gebruiker de Ephyra Controller kunnen inschakelen. Bij uitval van communicatie moet een eenvoudig Noodbesturing gevolgd worden. 3.2 Equipment Fases Alle apparaten welke aangestuurd worden op basis van de Ephyra Controller worden aangestuurd middels equipment fases. Afhankelijk van de Ephyra configuratie zijn er meerdere fases mogelijk. Voorbeelden zijn Slibaanvoer, Recirculeren en Slibafvoer. In het besturingsplan zijn alle fases uitgewerkt Functioneel Alle equipment fases hebben precies hetzelfde toestandsdiagram. In onderstaande afbeelding is het toestandsdiagram weergegeven. Er bestaan twee verschillende typen toestanden: overgangstoestanden (roze): in een overgangstoestand vinden acties plaats (open sturen van afsluiters, starten van pompen). Na het uitvoeren van deze acties wordt overgegaan naar de volgende toestand; statische toestanden (groen): deze toestand blijft actief totdat een commando is gegeven of een bepaalde voorwaarde actief is geworden. Tijdens de toestand kunnen regelingen (bijvoorbeeld een debietregeling) actief zijn. Voor toestand overgangen wordt gebruik gemaakt van de volgende signalen: Commando s om van buiten door te stappen naar een volgende toestand; Één bedrijfsvoorwaarde om te bepalen of de equipment fase in starting/run/stopping/ready kan zijn. Tijdens starting/run/stopping kan de equipment fase middels externe signalen beïnvloed worden. Dit heten Parameters. De parameters per equipment fase worden gegeven in het besturingsplan

8 READY START start logic ( starting ) no operating conditions start ready no operating conditions RUN STOP stop logic ( stopping ) no operating conditions stop ready no operating conditions abort logic ( aborting ) ABORTED abort ready RESET and operating conditions RESET and no operating conditions no operating conditions INTERLOCKED Afbeelding 3 : Toestandsdiagram voor equipment fases START, STOP en RESET zijn commando s. Het commando RESET is altijd een commando die middels de bediening van de procesautomatisering wordt gegeven. Het commando START en STOP worden gestuurd afhankelijk van de toestand van de Ephyra Controller (zie ook Error! Reference source not found.): Ephyra Controller staat op Auto : De Ephyra Controller stuurt de START en STOP commando s. Ephyra Controller staat op Hand : De START en STOP commando s worden middels bediening in de procesautomatisering gegeven. Ephyra Controller staat op Uit : Alle STOP commando s worden gegeven. Ephyra Controller staat op Nood: De START en STOP commando s worden vanuit het Noodbesturing gegeven

9 De logica in de overgangstoestanden moet worden uitgevoerd door de procesautomatisering. Deze zijn verschillend voor elke equipment fase en worden beschreven in het besturingsplan. De starttoestand is READY. Een START commando moet worden verwerkt wanneer aan de bedrijfsvoorwaarden voor deze fase is voldaan. Wanneer niet aan alle bedrijfsvoorwaarden is voldaan moet worden overgegaan naar de toestand INTERLOCKED. Na het uitvoeren van een START commando moet de start logica worden uitgevoerd en krijgt de fase de toestand starting. Wanneer deze logica succesvol is afgerond moet worden overgegaan naar de toestand RUN. De tijdsduur dat de toestand RUN actief is heet de fasetijd. Deze tijd moet in de procesautomatisering worden bijgehouden en wordt gebruikt in het Noodbesturing. Wanneer in de toestand RUN een STOP commando wordt gegeven moet de stop logica worden gestart. De status van de fase wordt stopping. Wanneer de stoplogica succesvol is afgerond moet worden overgegaan naar de toestand READY. Wanneer tijdens de toestanden RUN, starting of stopping niet meer aan de bedrijfsvoorwaarden van de fase is voldaan moet de abortlogica worden gestart. Deze abortlogica is identiek aan de stoplogica met dit verschil dat nu niet op terugmeldingen wordt gewacht. De toestand van de fase wordt nu aborting. Wanneer de abortlogica is afgerond moet worden overgegaan naar de toestand ABORTED. Op basis van een RESET commando moet worden overgegaan naar de uitgangstoestand INTERLOCKED (wanneer niet aan de bedrijfsvoorwaarden is voldaan) of naar de toestand READY. Andere toestandsovergangen dan aangegeven in het toestandsdiagram (bijvoorbeeld van RUN direct naar ABORTED) zijn niet toegestaan Visualisatie en Bediening Voor elke equipment fase moet één beeldplaatje worden gerealiseerd, waarin commando s kunnen worden gegeven en parameters ingesteld voor handmatige bediening. Op dit plaatje moeten ook de statussen van de equipment fase worden gepresenteerd. Fases mogen via deze interface worden bediend wanneer de Ephyra Controller in Hand staat geschakeld

10 Zie onderstaande afbeelding voor een voorbeeld. <phase name> START STOP Parameter 1 Parameter 2 statusses READY STARTING RUN STOPPING INTERLOCKED ABORTING ABORTED Afbeelding 4 : Typical voor handbediening equipment fase 3.3 Ephyra Controller Het in en uitschakelen van de Ephyra Controller gebeurt in de procesautomatisering. Daartoe moet de volgende bedieningen mogelijk zijn. Deze bediening mag alleen mogelijk zijn voor gebruikers met het hoogste autorisatie niveau. Ephyra Controller Nood-Uit-Hand-Auto o Auto : automatisch bedrijf door de Ephyra Controller o Hand : de Ephyra Controller is uitgeschakeld. De operator kan handmatig fases starten en stoppen o Uit: Ephyra Controller is uitgeschakeld. Alle equipment fases krijgen STOP commando; o Nood: Het Noodbesturing wordt gestart als de instelling Noodbesturing aan. Wanneer de Ephyra Controller van stand wordt verzet wordt naar alle equipment fases eerst het commando STOP gestuurd. De volgende bediening worden gemaakt: Noodbesturing actie : Aan-Uit. Afhankelijk van deze instelling wordt de noodbesturing gestart; 3.4 Communicatie bewaking De communicatie tussen de Ephyra Controller en de procesautomatisering moet middels een watchdog worden bewaakt. Het watchdog signaal wordt als volgt opgebouwd de procesautomatisering zet een boolean waarde actief op het adres in de procesautomatisering voor watchdog -send ; de Ephyra Controller leest deze waarde en kopieert deze naar een adres in de procesautomatisering voor watchdog -receive ; - 8 -

11 de procesautomatisering kopieert de geinverteerde waarde van watchdog -receive naar watchdog -send, waarna de lus zich herhaalt. Vervolgens wordt de watchdog in de procesautomatisering als volgt bewaakt: Wanneer de signalen in watchdog -send en watchdog -receive verschillen moet door de procesautomatisering een timer worden gestart. Deze timer moet worden gereset wanneer de signalen in beide velden identiek zijn. Wanneer de signalen een, via procesautomatisering, instelbare tijd verschillend zijn moet de procesautomatisering concluderen dat er een communicatie storing is. In het geval van een communicatiestoring: Moet er een alarm worden gegenereerd; Indien de Ephyra Controller op Auto stond, moet deze door de procesautomatisering naar Nood gezet worden. Hiermee wordt de noodbesturing gestart (indien dat ingesteld is). 3.5 Noodbesturing Voor optimale proces condities is de Ephyra Controller van belang. Bij een stabiel Ephyra proces kan het proces ook een beperkte periode met een eenvoudiger besturing gebruikt worden. In het geval van uitval van de Ephyra Controller (hardware failure), moet er door de procesautomatisering maatregelen worden genomen om het proces gaande te houden. Om dit te bereiken moet in de procesautomatisering een noodbesturing worden geprogrammeerd. Een Noodbesturing wordt gestart als de Ephyra Controller in de procesautomatisering op Nood is geschakeld en is de Noodbesturing-Actie op Aan gezet. Het Noodbesturing is een aaneenschakeling van equipment fases, welke op basis van fasetijd worden doorlopen. Het exacte Noodbesturing is afhankelijk van de installatie en wordt in het besturingsplan uitgewerkt. De instellingen voor het Noodbesturing worden in de procesautomatisering ingevoerd. 3.6 Alarmen en virtuele Meetwaarden van de Ephyra Controller Voor de alarmering van storingen van de Ephyra Controller wordt gebruik gemaakt van de alarmering in procesautomatisering. Hiertoe zijn in de interface 5 signalen gereserveerd. Deze zullen tijdens het project nog verder worden ingevuld. Wanneer een signaal actief wordt moet dit in procesautomatisering worden overgenomen en afgehandeld als alarm. Door de Ephyra Controller wordt dit signaal weer gereset waneer de oorzaak is weggevallen. In de interface tussen Ephyra Controller en procesautomatisering zijn signalen gereserveerd waarmee de Ephyra Controller meetwaarden kan doorgeven: 5 algemene meetwaarden. Dit zijn waarden die niet direct worden gemeten maar in de Ephyra Controller worden berekend. Deze virtuele meetwaarden moeten in procesautomatisering kunnen worden gebruikt voor trending en dergelijke. De exacte invulling van deze meetwaarden wordt vastgelegd in de interfacelijst

12 - 10 -

13 4 INTERFACES 4.1 Inleiding Tussen Ephyra Controller en de omliggende systemen zijn er diverse interfaces. In dit hoofdstuk zijn deze algemeen beschreven. De detaillering van de interfaces wordt in het besturingsplan gedaan. 4.2 Ephyra Controller Procesautomatisering Data De gegevensuitwisseling tussen procesautomatisering en Ephyra Controller is opgedeeld in twee delen: per equipment fase : o stuurt de Ephyra Controller commando s en parameters o leest de Ephyra Controller de fase status zoals gegeven in Afbeelding 3 ; algemeen o stuurt de Ephyra Controller alarmen en virtuele meetwaarden o leest de Ephyra Controller de Ephyra Controller status in de procesautomatisering (Nood-Uit-Hand-Auto) o stuurt de Ephyra Controller de watchdog-receive o leest de Ephyra Controller de watchdog-send o leest de Ephyra Controller alle meetwaarden van de installatie (voor data logging en uitvoering van de proces besturing) De interface tussen procesautomatisering en Ephyra Controller wordt gevormd door een set geheugen locaties in de procesautomatisering. Een complete lijst van uit te wisselen gegevens wordt in Excel formaat ter beschikking gesteld. Door de procesautomatisering programmeur moeten de bijbehorende procesautomatisering geheugenlocaties worden ingevuld. Ephyra Controller Process automation Afbeelding 5 : Interface Data

14 4.3 Ephyra Controller Procesautomatisering Visualisatie De visualisatie van de Ephyra Controller wordt verzorgd middels webpagina s. In de visualisatie van de procesautomatisering moeten deze webpagina s toegankelijk worden gemaakt. Dit kan door een webpart op te nemen in de visualisatie, of door een separate browser te openen na bediening in de procesautomatisering. 4.4 Ephyra Controller Royal HaskoningDHV De Ephyra Controller heeft een externe verbinding nodig naar Royal HaskoningDHV. In principe is een verbinding naar internet voldoende. De Ephyra Controller maakt over die verbinding dan een beveiligde verbinding aan naar Royal HaskoningDHV. Alternatieven zijn ook mogelijk. In overleg met de eindklant zal tijdens de realisatie een oplossing worden gekozen

15 5 COLOFON RHDHV/Ephyra Controller Opdrachtgever : RHDHV Project : Ephyra Controller Dossier : Omvang rapport : 13 pagina's Auteur : dr.ir. Kim van Schagen Bijdrage : Interne controle : ir. Ton Oosterhoff Projectleider : dr.ir. Kim van Schagen Projectmanager : Datum : 23 december 2015 Naam/Paraaf :

16 Water Technology Laan 1914 nr EX Amersfoort Postbus BC Amersfoort T (088) F (088) E info@rhdhv.com W

17 Press "Appendix Report" button to Insert the First Appendix RHDHV/Ephyra Controller bijlage 0-1 -