Wystarczą cztery kroki do przejścia do automatyzacji modułowej

Automatyzacja modułowa

Mamy niewielki wpływ na silne wahania zapotrzebowania na wodę surową i jej jakość. Ale możesz zapewnić, że Twoja stacja uzdatniania wody jest w stanie inteligentnie nią zarządzać. Tu właśnie do gry wchodzi usieciowiony Przemysł 4.0 wraz z automatyzacją modułową Festo.

Automatyzacja modułowa z CPX

Festo sprawiło, że technika automatyzacji stała się inteligentna. Dzięki cyfryzacji możemy teraz w prosty sposób, bezpiecznie i niezawodnie łączyć moduły automatyczne i umożliwić ich wzajemną współpracę. Słowem kluczem są „inteligentne komponenty”, które można elastycznie łączyć w oparciu o potrzeby i wymagania. Każdy moduł ma wszystkie komponenty automatyzacji wymagane do zarządzania swoimi procesami.

Nasza platforma automatyzacji CPX odgrywa główną rolę w zdecentralizowanym przetwarzaniu sygnałów i sterowaniu funkcjami. Zapewnia to znacznie lepszą i bardziej ekonomiczną kontrolę nad zmiennym zużyciem wody i jakością wody surowej niż w przypadku centralnego systemu sterowania. Jeśli czegoś brakuje, np. systemu filtrów czy kolejnych etapów procesu, można je po prostu dołączyć i aktywować (zwiększanie zamiast skomplikowanego skalowania).

Inteligencja na poziomie produkcji

Ogólnie rzecz biorąc, projektowanie i inżynieria systemów związanych z procesami wygląda w następujący sposób: określasz wielkość produkcji w danym czasie, a następnie konfigurujesz proces, aby to zrealizować. Wszystko jest sterowane i monitorowane przez scentralizowany system sterowania. Takie rozwiązanie działa dobrze, o ile nie zmienia się wymagana wielkość produkcji.

Ale w rzeczywistości często jest dokładnie odwrotnie. Albo występują wahania jakości surowca. Wprowadzanie zmian w takim scentralizowanym systemie automatyzacji jest niezwykle pracochłonne, ponieważ zmodyfikowania wymaga cały proces i technika automatyzacji. Ponadto potrzebujesz kogoś, kto doskonale zna tą konkretną instalację i jej programowanie. Oprócz tego, zmniejszona przepustowość może wpłynąć na jakość produktu i zagrozić rentowności systemu. Również obsługa i utrzymanie ruchu staje się coraz trudniejsze i droższe, ponieważ ciągle musisz wyłączać i ponownie uruchamiać system.

Porównanie: rozwiązanie modułowe kontra scentralizowane

 

Porównanie: rozwiązanie modułowe kontra scentralizowane

Porównanie: rozwiązanie modułowe kontra scentralizowane

Koncepcja automatyzacji modułowej jest efektywną alternatywą dla wszystkich branż przemysłu, które przetwarzają i wykorzystują wodę. Każdy moduł systemu połączony siecią jest samodzielną jednostką funkcjonalną, działa niezależnie i ma kompletne systemy sterowania Festo. Można go zatem po prostu szybko i ekonomicznie podłączyć i odłączyć w razie potrzeby. Dzięki temu można elastycznie zmieniać wielkość produkcji. Nie ma potrzeby ponownego programowania czy konfigurowania oprogramowania aplikacji. Znacznie zmniejszone są również koszty utrzymania ruchu.

Twoja droga do automatyzacji modułowej

Schematy pokazują na przykładzie filtracji wody ja można zmienić w zaledwie czterech krokach konwencjonalny, wielkoskalowy system oparty na procesach ze scentralizowaną automatyzacją, w modułowe i zdecentralizowane rozwiązanie automatyczne. W tym przykładzie pokażemy typową stację uzdatniania wody, która została zaprojektowana w oparciu o wymagania obowiązujące w przeszłości, co utrudnia jej dostosowanie (skalowanie w dół lub w górę). Automatyzacja modułowa przekształca stację w elastyczny system, który umożliwia szybką i prostą zmianę parametrów produkcji przez eliminowanie modułów (zmniejszanie) lub dodawanie modułów (zwiększanie).

Miejsce startu: Tradycyjna stacja oczyszczania wody
Miejsce startu: Tradycyjna stacja oczyszczania wody

W naszym przykładzie wykorzystamy projekt systemu oczyszczania wody, który był kiedyś powszechnie używany i ma centralny sterownik oraz system sterowania. Wyspa zaworowa jest podłączona do niego za pomocą Fieldbus jako zdalny system We/Wy ze zintegrowaną częścią pneumatyczną. Komponenty do sterowania urządzeniami są zamontowane w szafce sterowniczej.

Etap 1: Podział na moduły mechaniczne i funkcjonalne

 

Etap 1: Podział na moduły mechaniczne i funkcjonalne

Etap 1: Podział na moduły mechaniczne i funkcjonalne

Etap 1: Dzielenie na podprocesy

Systemy uzdatniania wody tego typu można w prosty sposób podzielić na moduły. Na wstępie cały proces dzieli się na podprocesy. Dla każdego podprocesu jest przydzielony moduł, który ma wszystkie komponenty mechaniczne oraz techniki automatyzacji potrzebne do autonomicznej pracy.

Budowanie automatyzacji modułowej

 

Budowanie automatyzacji modułowej

Budowanie automatyzacji modułowej

Etap 2: Budowanie automatyzacji modułowej

Automatyzacja jest przekształcana w modułową w ten sam sposób. Komponenty szafki sterowniczej i centralny sterownik (oprogramowanie aplikacji oparte na procesach) są podzielone w taki sposób, że każdy moduł ma własne sterowniki, komponenty zdalnego systemu We/Wy i instalację pneumatyczną.

Podział na moduły oczyszczania wody

 

Podział na moduły oczyszczania wody

Podział na moduły oczyszczania wody

Etap 3: Koordynacja całego systemu

Po połączeniu modułów w system oparty na procesach, każdy moduł udostępnia swoje specyficzne funkcje w zamkniętym formacie poprzez interfejs danych. Tryb pracy, status, wartości pomiaru procesu, alarmy itp. mogą być zatem, podobnie jak funkcje systemu, odczytywane i zapisywane.

Potrzebny jest również system zarządzania procesami, który koordynuje funkcje modułu w całym systemie i ułatwia obsługę procesów. Może się okazać, że jest to podejście o wiele prostsze niż w przypadku sterowników centralnych. Jak wspomniano wcześniej, funkcje sterujące związane z procesem są już wbudowane w moduły.

Rozbudowa systemu poprzez zwiększanie

 

Rozbudowa systemu poprzez zwiększanie

Rozbudowa systemu poprzez zwiększanie

Etap 4: Elastyczne dopasowanie systemów modułowych

Przy pomocy opisanych modułów, można budować systemy w dowolnej konstrukcji, które spełniają bieżące potrzeby i wymagania, dodając moduły, które są identyczne pod względem konstrukcji i funkcji. System jest i pozostaje elastyczny od samego „startu”, zgodnie z zasadą zwiększania zamiast skalowania.

Automatyzacja modułowa jest stosunkowo prosta. Dzięki Festo jest to jeszcze prostsze. Nasi eksperci z przyjemnością Ci doradzą.

Argumenty za automatyzacją modułową

Opisany tutaj podział na moduły wykorzystuje przykład systemu oczyszczania wody, który był kiedyś sterowany centralnie. Jednak podstawowa zasada może być stosowana w innych branżach. Z elastyczności jaką zapewnia automatyzacja modułowa procesów oferowana przez Festo mogą I skorzystać nie tylko operatorzy systemu. Koncepcja modułowa jest ułatwieniem również dla producentów urządzeń.

Korzyści dla operatorów i producentów maszyn

  • Zwiększanie/zmniejszanie: Automatyzacja modułowa znacznie ułatwia modyfikację całego systemu. W efekcie projektowanie jest znacznie szybsze i ekonomiczne.
  • Przejrzystość: Poszczególne moduły z Festo są precyzyjnie zdefiniowanymi urządzeniami o przejrzystej funkcjonalności.
  • Elastyczność: Dzięki temu moduły można łatwo dostosowywać. Upraszcza to i przyspiesza integrację dodatkowych etapów procesu.
  • Prostota: Moduły mają własne specyficzne oprogramowanie aplikacji. Zmniejsza to złożoność całej architektury informatycznej.
  • Autonomiczność: Moduły Festo są programowane za pomocą CODESYS zgodnie z IEC 61131. Dzięki temu można dowolnie dobrać sprzęt automatyzacji bez ponoszenia kosztów licencji.
  • Synergia: Producenci maszyn mogą produkować uniwersalne moduły, nawet w małych ilościach, i dokładnie je przetestować przed dostawą. W ten sposób można korzystać z efektu skali w zakresie produkcji i montażu, zmniejszając koszty i obsługując rynek w odpowiednim momencie.

Technologia wodno-ściekowa to dopiero początek

Przewiduje się, że projektowanie i inżynieria systemów opartych na procesach zmieni się diametralnie. Mając na uwadze Przemysł 4.0, zalecenie NAMUR NE 148 sformułowało już „Wymagania automatyzacji związane z podziałem na moduły zakładów technologicznych”. Innymi słowy, operatorzy systemów i producenci we wszystkich branżach przemysłu procesowego powinni sprawdzić, czy ich systemy mogą być obsługiwane z wykorzystaniem koncepcji modułowych.

Wyspa zaworowa MPA-S oraz terminal CPX

Wyspa zaworowa MPA-S z terminalem CPX

Niezwykle modułowa i uniwersalna! Interfejs CPX wyspy zaworowej MPA pracuje w oparciu o magistralę terminala CPX i wykorzystuje system szeregowy do komunikacji ze wszystkimi cewkami zaworów oraz funkcjami elektrycznymi wejścia i wyjścia.

Wyspa zaworowa MPA-S w katalogu

Biała księga: Systemy oparte na zasadzie klocków „Lego”

W tej białej księdze w sposób przejrzysty i wyczerpujący wyjaśniamy na przykładzie filtracji wody przejście do automatyzacji modułowej za pomocą systemów opartych na procesach.

Pobierz białą księgę