Elektronische marshalling versus standaard signaalrangering in de procesautomatisering

Intelligentie verplaatst zich naar het veld

De in het kader van de procesautomatisering vereiste signaalrangering - d.w.z. het sorteren en samenvoegen van veldsignalen en het aansluiten ervan op het I/O-systeem - vormt de basis voor elke moderne, industriële installatie. Het hoofddoel van de signaalrangering is het tot stand brengen van betrouwbare verbindingen die de bediening en het onderhoud vergemakkelijken. Dit proces is gewoonlijk zeer kostbaar, tijdrovend en ingewikkeld. Het eindresultaat kost namelijk meer tijd bij de planning en uitvoering, flexibiliteit ontbreekt en de controleruimtes zijn voor het merendeel groot én uitgerust met meerdere rangeerkasten. Dit neemt veel kostbare ruimte in beslag, terwijl ruimte en gewicht meestal zeer beperkt zijn.

Met behulp van universele oplossingen voor marshalling- en interfaceniveau kunnen projecten met universele I/O-systemen flexibeler en optimaler worden gepland en uitgevoerd. Projectdeelnemers en gebruikers profiteren in gelijke mate. Dit biedt de nodige flexibiliteit op marshalling- en interfaceniveau.

Naar de productpagina I/O-signaalrangering
Procesinstallatie

Een vergelijking van topologieën

Standaard I/O-systeem

De disciplines signaalrangering en interfacetechniek zijn in de loop der tijd geëvolueerd om de verbinding te vormen tussen veldsignalen en besturingssystemen.  Deze voldoet aan een groot aantal eisen, zoals: waarborgen van de elektrische explosiebeveiliging, signaalconditionering met relais of scheidingsversterkers, overspanningsbeveiliging en een eenvoudige verbinding tussen veld en controleruimte.

Bij de klassieke signaalrangering worden de in willekeurige volgorde binnenkomende veldsignalen gesorteerd op hun signaalsoort. Vanaf het rangeerniveau wordt naar het interfaceniveau bekabeld en van daaruit naar het I/O-niveau. Terugkerende problemen ontstaan hier door de complexiteit van de signaalrangering met betrekking tot specificatie, bediening, onderhoud en kosten. Andere kenmerken van een klassieke rangeerbenadering zijn:

  • Starre systeemstructuren
  • Regelmatige projectvertragingen door een omvangrijke planning en door tijdrovende werkzaamheden op de gebieden van installatie en inbedrijfstelling
  • Stijgende totale kosten door projectvertragingen
  • Geen flexibele reactie op veranderingen mogelijk
  • Ontwerp-afhankelijkheden
Topologie: de klassieke structuur van een procestechnische installatie

De klassieke structuur van een procestechnische installatie bestaat uit veldverdelerkasten evenals rangeer-, interface- en besturingskasten

Universeel I/O-systeem

De implementatie van een universeel I/O-systeem wordt steeds gebruikelijker, omdat de industrie zich ontwikkelt in de richting van meer klantspecifieke en vraaggestuurde productieprocessen. Het universele I/O-systeem is hierop gericht. Deze eisen omvatten de volgende elementen:

Procesinstallatie in aanbouw
Procesinstallatie in aanbouw
Procesinstallatie in aanbouw
Procesinstallatie in aanbouw
Procesinstallatie in aanbouw
Procesinstallatie in aanbouw

Wat de eisen ook zijn, een standaarduitvoering kan aan alle eisen worden aangepast. Van een eenvoudige verbinding tussen veld en besturingssysteem, via het omzetten van meetsignalen of de potentiaalscheiding, tot en met toepassingen met hogere veiligheidseisen zoals functionele veiligheid of elektrische explosiebeveiliging.

Procesinstallatie in aanbouw

Met Universal Remote Cabinets kan worden bespaard op grote rangeer- en interfacekasten. Door de aanpassing van een modulair systeem vallen niet alleen bepaalde componenten volledig weg, maar zijn de noodzakelijke componenten ook compacter geworden, zodat ze in een kleinere kast passen. De verbeterde bouwdichtheid vermindert het aantal benodigde kasten, wat resulteert in besparingen op hardware, installatie en gewicht.

Procesinstallatie in aanbouw

Geprefabriceerde en geteste Universal Remote Cabinets kunnen eenvoudig in het veld worden geïnstalleerd, dicht bij het proces. Daarna moet alleen nog de veldbekabeling op het rangeersysteem worden aangesloten, en de voeding en communicatieleidingen op het besturingssysteem. Alle belangrijke componenten bevinden zich in deze junction boxen. Dat vereenvoudigt het onderhoud en het opsporen van storingen enorm.

Procesinstallatie in aanbouw

In de planningsfase hoeft geen onderscheid te worden gemaakt tussen de afzonderlijke I/O-signalen, aangezien de afzonderlijke I/O-kanalen via software aan de vereiste functie kunnen worden aangepast. Universele I/O-kaarten bieden dus de mogelijkheid om elk kanaal afzonderlijk aan te passen.

Procesinstallatie in aanbouw

Universeel I/O-systeem ondersteunt bij de planning en uitvoering van de signaalrangering. Dit maakt een planning mogelijk op basis van het totale aantal I/O-systemen, waarbij afzonderlijke functies aanvankelijk geen rol spelen. De I/O-systemen kunnen later in het project via software worden aangepast. Dat verlaagt de project- en levensduurkosten in vergelijking met het standaard I/O-systeem.

Intelligentie verplaatst zich naar het veld

Topologie: universele I/O-systemen met VIP I/O-marshalling

Met Universal Remote Cabinets kan worden bespaard op grote rangeer- en interfacekasten. De veldsignalen worden in de Cabinets direct gerangeerd en verwerkt. De koppeling met het universele I/O-systeem vindt dan plaats via systeemkabels. Een glasvezelkabel vormt de laatste verbinding met het besturingssysteem.

Een vergelijking van projecten in de procesautomatisering Universele I/O versus toegewezen I/O

Het universele I/O-concept in combinatie met een intelligente signaalrangering biedt aanzienlijke voordelen bij de planning en uitvoering van complexe procesautomatiseringsprojecten. Enerzijds is projectinformatie die vroeger in een vroeg stadium noodzakelijk was, nu pas in een latere fase van het project vereist, zoals het aantal afzonderlijke veldsignaaltypes. Dit vergemakkelijkt de planning en de aanschaf. Bovendien kunnen afzonderlijke projectstappen parallel worden afgewerkt dankzij de grotere flexibiliteit van de aanpak. In z'n geheel kunnen de doorlooptijden van projecten zo aanzienlijk worden verkort, waardoor ook de totale investeringskosten dalen.

Een vergelijking van projecten in de procesautomatisering op een tijdlijn

Met behulp van universele I/O-systemen kan de gemiddelde projectduur van ca. 18 maanden worden verkort tot 12 maanden.

Toepassingsgebieden

Arbeider op een olieplatform met laptop in handen
Olie- en gasinstallaties
Olieraffinaderij 's nachts verlicht
Petrochemische installaties tot en met de farmacie
Een kijkje in de papier- en celstofindustrie
Papier- en celstofindustrie
Werknemer met draadloos apparaat voor een chemische fabriek
Meer procesinstallaties
Brouwerij in de levensmiddelen- en drankenindustrie
Levensmiddelen- en drankenindustrie

Bestaande problemen van een universeel I/O-systeem:

Er wordt geen rekening gehouden met de benodigde interfacetechniek, zoals bijv.:

  • Relais voor signaalaanpassing aan de I/O-systemen die als digitale uitgang zijn geconfigureerd
  • Interfacemodules met intrinsiekveilige beschermklasse
  • Signaalscheider voor de scheiding van aardlussen
  • Voorkomen van signaalvervalsingen
Phoenix Contact-expert op het gebied van VIP I/O-marshalling

Het volledige potentieel van universele I/O-systemen met VIP I/O-marshalling benutten

VIP I/O-marshalling als passende oplossing van Phoenix Contact

  • Biedt dezelfde flexibiliteit op interface- en rangeerniveau
  • Is ontworpen voor het gebruik van universele I/O-systemen
  • Bestaat uit drie modulen om te voldoen aan de eisen op interface- en rangeerniveau:
    o Het basiselement dat is gemonteerd op de standaard DIN-rail, biedt plaats aan de veldbekabeling en zorgt via connectoren voor de aansluiting op het I/O-systeem
    o De Input-Output-Accessory (IOA) vervult de eigenlijke interfacefunctie
    o Een systeemkabel verbindt het basiselement met het universele I/O-systeem
  • Biedt voor elke taak de juiste interface aan