Tekstovi u seriji Tri rešenja u automatizaciji:
- Tri rešenja u automatizaciji – I deo – K-System
- Tri rešenja u automatizaciji – II deo – Remote I/O
- Tri rešenja u automatizaciji – III deo – Fieldbus
Remote I/O
Nasuprot automatizaciji pogona, inovacije u procesnoj automatizaciji su polake i u koracima. Razlog je dug operativni vek i veličina ulaganja, koji onemogućavaju česte promene u skladu sa stalnim napretkom tehnologije. Sigurnosni aspekt takođe onemogućava brze i česte promene u sistemu. Već godinama postoji princip da ne treba odbaciti provereno rešenje na brzinu i zbog toga uneti potrebu za dodatnim oprezom, što je postalo stav u procesnoj automatizaciji nastao pod velikim pritiskom korisnika da se procesi učine efikasnijim.
Kada se posmatra komunikacija u polju između uređaja i master sistema, migracioni modeli između klasičnog i modernog su sve složeniji, ali i već dokazani u radu. Remote I/O je termin koji se odnosi na povezivanje klasične 4–20 mA tehnologije sa novom fielbus tehnologijom. Pa ipak, u međuvremenu je postalo jasno da je Remote I/O više od preliminarnog koraka ka fieldbus tehnologiji. Paralelno sa klasičnom, tehnički nepromenenjenom 4-20mA tehnologijom i modernim fieldbus-om, Remote I/O danas čini treći ravnopravni segment, koji u nekim slučajevima jeste i najbolje rešenje za određene aplikacije. Ovde veličina i očekivani radni vek, zajedno sa “dokazano u radu” jednostavno pobeđuju.
Namena i očekivanja
Remote I/O kao fieldbus čvor
U konvencionalnoj tehnologiji kod koje je 4-20mA signal široko rasprostranjen, uređaji u polju su zasebno povezani sa kontrolnim sistemom ili master sistemom, sa topologijom baziranom na point-to-point konekcijom sa izolovanim ormanima i terminal blokovima umetnutim između njih. Ova konfiguracija zahteva veliki trud pri izradi ožičenja i zauzima dosta prostora.
Remote I/O (RIO) su kola koja zadržavaju 4-20mA uređaje i njihovo povezivanje u polju bez ikakve promene, ali pojednostavljuju kompleksno ožičenje na kontrolnoj strani, zamenjujući ga sa jednom bus konekcijom. RIO-i su dakle bus čvorovi u fieldbus sistemu sa svim pratećim prednostima i mogućnostima. Tehnološki postoji velika razlika u odnosu na fieldbus – signali u polju se ne prenose digitalno do Remote I/O sistema, već analogno. Tek kada stignu, signali se digitalizuju u Remote I/O-u.
Remote I/O sistem se može instalirati u sigurnoj zoni u kontrolnom ormanu ili u samom polju u razvodnim kutijama. Za aplikacije u hemijskoj industriji, predviđena je instalacija za potencijalno eksplozivne zone 1 ili 2. Signalna kola prvenstveno su dizajnirana za Ex i, te su stoga potpuno pogodna za upotrebu u hazardnim sredinama. Sa mogućnošću decentralizacije instalacije u polju, RIO implementira fieldbus u polju bez promene konvencionalnih uređaja u polju i njihove tehnologije povezivanja.
Očekivanja korisnika
Sa sve češćom upotrebom RIO koncepta, korisnici očekuju i nastavak razvoja RIO tehnologija. Trenutno stanje pokazuje da je RIO veoma dobro prihvaćen od strane korisnika. Ono što korisnici najviše od njega očekuju je:
- modularna struktura, što je više moguće fleksibilna, kako bi se lako prilagodila karakteristikama fabrike i tipa fieldbus-a
- široka lepeza rešenja za konverziju signala, fieldbus interfejs, redundansu, transmisione karakteristike, napajanja,…
- mogućnost promene i dodavanja komponente u polju bez interakcije u toku rada pogona (“hot swapping”)
- električnu izolaciju kola u polju međusobno i između kola u polju i napajanja
- korišćenje u potencijalno eksplozivnoj sredini i obrada sigurnosnih signala
- mogućnost komunikacije sa uređajima radi postavljanja parametara i paralelnog konfigurisanja, ako je moguće iz kontrolnog centra
- monitorng funkcije prekida ožičenja, kratkog spoja ili otkaza uređaja u polju
- potpuno iskorišćenje HART komunikacije
Mnogi proizvođači veoma ozbiljno shvataju ove zahteve i nude niz uređaja u cilju ispunjenja istih. Pepperl+Fuchs kao specijlizovana kompanija za interfejsnu tehnologiju potpuno ispunjava sve ove zahteve svojim Remote I/O sistemima RPI i IS-RPI.
Modularna struktura
Remote I/O sistemi, u zavisnosti od I/O modula koji se koriste omogućavaju povezivanje do 8 analognih uređaja u polju i aktuatora, kao i do 16 binarnih senzora. Nekoliko modula formira jednu “RIO Station”, koja u većini slučajeva ima fieldbus modul (gateway) te stoga predstavlja jedan fieldbus čvor. Nekoliko stanica se može kombinovati u “RIO System” za dalje pokrivanje fabrike.
RIO sa atraktivnim tehnološkim miksom
RIO tehnologija ima značajne dobiti kao tehnologija između klasične i fieldbus tehnologije. Ona zadržava karakteristike i 4-20mA tehnologije i fieldbus tehnologije postajući sve moćnija, jer proizvođači izrađuju sve više uređaja baš za RIO.
Snaga iz konvencionalne 4-20mA tehnologije
• nema promene instalacija i uređaja u polju
• korišćenje 4-20mA uređaja niske cene
• prilikom održavanja, puštanja u rad i popravke nema potrebe za novim znanjima, primenjuju se sva dosadašnja rešenja
Snaga iz fieldbus tehnologije
• niska cena ožičenja i jednostavno ožičenje od Remote I/O do kontrolne sobe
• mogućnost pristupa svim uređajima, npr. prilikom održavanja sistema
• u zavisnosti od proizvođača interfejsa, operacije koriste napredan FDT/DTM koncept
Snaga iz specijalnog razvoja Remote I/O uređaja
• napredne dijagnostičke funkcije zbog korišćenja HART funkcionalnosti
• kanalna dijagnoza informacija iz RIO modula (granice, kratak spoj, prekid ožičenja,…)
• mogućnost promene uređaja u polju u toku rada (“hot swapping”)
• fleksibilnost za adaptacije različitih fieldbus sistema korišćenjem “gateway technology”
• mogućnost potpune integracije u PROFIBUS korišćenjem “RIO for PA” i “HART on PROFIBUS” profila.
Jedinstveno upravljanje uređajima sa FDT/DTM
Novi FDT/DTM koncept upravljanja je razvijen da bi se njima efikasno upravljalo. Ovaj perspektivni koncept je prihvaćen od strane RIO tehnologije i to:
• DTM (Device Type Manager) je specifičan opis uređaja u softveru i njega izrađuje proizvođač uređaja. Ovaj softver u sebi sadrži FDT interfejs.
• FDT (Field Device Tool) je novi standar koji se koristi kao interfejs između uređaja i inžinjerosg alata sa FDT podrškom. Na ovaj način različiti alati se mogu koristit za konfiguraciju i dijagnozu podataka HART uređaja.
Fleksibilnost instalacije i topologije
Svaka fabrika je različita, kako po svojoj fizičkoj veličini, tako i po položaju uređaja u polju. Mogućnosti postavljanja prekidačkih kutija i ormana takođe se razlikuju od fabrike do fabrike. Sve ovo zahteva izuzetnu fleksibilnost RIO sistema prilikom instalacije i tu se mogu implementirati dva alternativna rešenja:
• povezivanje nekoliko uređaja koji su fizički blizu u jednoj maloj RIO stanici, sa veoma kratkim point-to-point ožičenjem i dugim fieldbus kablom.
• povezivanje većeg broja uređaja u polju uz pomoć dugih point-to-poin veza u jednoj velikoj RIO stanici
Obično RIO sistem je mešavina ova dva pristupa.
Raznolikost proizvoda ispunjava očekivanja korisnika
Većina korisničkih zahteva pomenutih ranije, modularna struktura, mogućnost primene u hazardnoj zoni, hot swapping, kompatibilnost sa različitim fieldbus tipovima i pristup HART-u su danas zadovoljeni. U kontekstu ekonomičnosti Pepperl+Fuchs nudi dva sistema različite strukture i funkcionalnosti: RPI i IS-RPI.
PACTwareTM je softverska aplikacija namenjena za uniformno podešavanje parametara i konfiguraciju uređaja u polju, remote I/O sistema i komunikacionih jedinica fieldbus sistema različitih proizvođača. Komunikacioni interfejs PACTwareTM je po FDT standardu. Sa ovim softverom moguće je pristupiti svim HART uređajima u polju i svim RIO modulima, ukoliko su njihove tehnički opisi dati u DTM formi. PACTwareTM takođe uključuje i takozvani generički HART DTM koji se koristi za podešavanje parametara za one uređaje za koje nije poznat tehnički opis u DTM formi. Generički DTM podržava univerzalne i standardne komande po HART specifikaciji. PACTwareTM omogućava izuzetnu funkcionalnost, status monitoring i poruke, interaktivne funkcije i grafičke objekte (krive trenda, eho krive, vremenske grafike i on-line help za svaki uređaj).
Zaključak
Remote I/O tehnologija je originalno razvijena kao prelaz od klasične 4–20 mA tehnologije ka fieldbus-u, i u tome je zadovoljila mnoge zahteve. Pre svega je zadovoljila zahteve tržišta u cilju zadržavanja vrednosti i sigurnosti, tržišta koji želi da prihvati novu tehnologiju uz izuzetan oprez, u malim koracima i uz minimalan rizik. Danas ova tehnologija predstavlja mnogo više od tranzicione tehnologije. Ona je danas srednji od tri tehnološka segmenta.
Autori teksta:
Gerhard Jung, Marketing Manager Pepperl+Fuchs GmbH Process Automation Division
Thomas Westers, Marketing Manager Pepperl+Fuchs GmbH Process Automation Division
Više informacija: Momentum d.o.o., Fruškogorska 55, 22000 Sremska Mitrovica, Serbia, Mobilni: +381 65 2622 066; Tel/Faks: +381 22 625 010 Web: www.momentum-automation.com E-mail: office@momentum-automation.com