Всего четыре шага к модульной автоматизации

Модульная автоматизация

Вы вряд ли сможете повлиять на колебания в потреблении и на качество сырой воды. Но вы точно можете убедиться, что разумная водоочистка на вашем предприятии способна справиться с этими проблемами. Именно здесь пригодится сетевая технология «Промышленность 4.0» вместе с модульной автоматизацией от Festo.

Модульная автоматизация с терминалом CPX

Компания Festo наделила технологию автоматизации интеллектом. Благодаря распространению цифровых технологий теперь можно легко, надежно и безопасно объединять сетевые автоматизированные модули друг с другом на уровне полевой шины и обеспечить взаимодействие между этими модулями. Ключевым понятием здесь являются «интеллектуальные компоненты», которые можно легко комбинировать, основываясь на существующих задачах и требованиях. Каждый модуль включает в себя все компоненты автоматизации, необходимые для управления собственными процессами.

Наша платформа автоматизации CPX играет главную роль в децентрализованной обработке сигналов и функциональном управлении. Она позволяет лучше и эффективнее, нежели централизованная система управления, контролировать колеблющееся потребление воды и качество сырой воды. Если чего-то не хватает, будь то система фильтрации или дальнейшие этапы процесса, ее можно просто смонтировать и активировать (простое изменение числа модулей вместо сложного масштабирования).

Интеллект на уровне полевых устройств

Как правило, разработка и проектирование систем, связанных с процессами, выполняется следующим образом: сначала определяют объем производства, который будет произведен в течение заранее определенного времени, а затем налаживают процесс для достижения этой цели. Мониторинг и контроль всех работ производится централизованной системой управления. Система работает, пока необходимое количество продукции остается прежним.

Но практика показывает, что спрос меняется очень часто. И качество сырья также может меняться. Вмешательство в такую централизованную систему автоматизации является чрезвычайно трудоемким занятием, потому что это означает, что весь процесс и технология автоматизации должны быть изменены. Кроме того, необходима помощь со стороны организации, которая занималась разработкой данной конструкции и программированием ее компонентов. Следует отметить также, что снижение пропускной способности может повлиять на качество продукта и поставить под угрозу прибыльность системы. И последнее, но не менее важное: эксплуатация и техническое обслуживание становятся все более сложными и дорогостоящими, поскольку постоянно приходится выключать и перезагружать систему.

Сравнительный анализ: модульность и централизация

 

Сравнительный анализ: модульность и централизация

Сравнительный анализ: модульность и централизация

Концепция модульной автоматизации обеспечивает эффективную альтернативу для всех отраслей, которые занимаются очисткой и использованием воды. Каждый модуль сетевой системы является самостоятельным функциональным блоком, работает независимо и содержит все системы управления от Festo. Это означает, что вы можете просто подключать и отключать его по мере необходимости, быстро и с минимальными затратами. В результате количество продукции можно менять по мере необходимости. Нет необходимости перепрограммировать и переналаживать прикладное программное обеспечение. Кроме того, значительно снижаются расходы на техническое обслуживание.

Ваш путь к модульной автоматизации

Эти диаграммы на примере системы фильтрации воды показывают, как всего за четыре шага можно превратить традиционную, крупномасштабную систему, основанную на процессах и снабженную централизованной автоматизацией, в модульное децентрализованное автоматизированное решение. В этом примере мы покажем типичную установку водоочистки, которая была спроектирована на основе давних требований, что затрудняет ее адаптацию к современным условиям (уменьшение или уменьшение масштаба системы). Модульная автоматизация превращает ее в систему, которая легко адаптируется к меняющимся условиям и позволяет быстро и легко регулировать объем производства, удаляя (увеличение числа модулей) или добавляя модули (уменьшение числа модулей).

Исходное положение: Традиционная установка фильтрации воды
Исходное положение: Традиционная установка фильтрации воды

В качестве примера рассмотрим конструкцию системы фильтрации воды, которая оборудована центральным контроллером и системой управления, и которая когда-то являлась общепринятой. Пневмоостров подключается к системе с помощью полевой шины в качестве системы дистанционного ввода-вывода со встроенной пневматической частью. Компоненты для управления полевыми устройствами установлены в шкафу управления.

Этап 1: Механическое и функциональное разделение на модули

 

Этап 1: Механическое и функциональное разделение на модули

Этап 1: Механическое и функциональное разделение на модули

Этап 1: Разделение на подпроцессы

Традиционные системы водоочистки легко делятся на модули. Сначала весь процесс делится на подпроцессы. Для каждого подпроцесса определяется модуль, который содержит все технологические компоненты (механические и автоматические), необходимые для автономной работы.

Разбивка системы автоматизации на модули

 

Разбивка системы автоматизации на модули

Разбивка системы автоматизации на модули

Этап 2: Разбивка системы автоматизации на модули

Система автоматизации разбивается на модули аналогичным образом. Компоненты шкафа управления и центральный контроллер (прикладное программное обеспечение на основе процесса) разделены таким образом, что каждый модуль оборудован собственным контроллером, компонентом удаленного ввода-вывода и пневматическим контроллером.

Модульная система фильтрации воды

 

Модульная система фильтрации воды

Модульная система фильтрации воды

Этап 3: Координация готовой системы

После того, как модули были подключены для формирования системы, основанной на процессах, каждый модуль предоставляет свои специальные функциональные возможности через интерфейс данных в формате пакета данных. Таким образом, рабочий режим, состояние, технологические замеры и показания, аварийные сигналы и другие данные могут быть считаны и записаны так, чтобы система функционировала.

Кроме того, необходима такая система управления процессами, которая координирует функциональные возможности модулей по всей системе и облегчает управление процессами. В ряде случаев такой подход является более подходящим, чем использование центрального контроллера. Как упоминалось ранее, связанные с процессом функции управления уже содержатся в самих модулях.

Расширение системы путем увеличения числа модулей

 

Расширение системы путем увеличения числа модулей

Расширение системы путем увеличения числа модулей

Этап 4: Гибкая настройка модульных систем

Используя модули, описанные выше, вы сможете создавать системы любой конструкции, которая соответствует вашим текущим задачам и требованиям, путем простого добавления модулей, идентичных с точки зрения конструкции и функциональности. Система остается гибкой с самого начала, так как вместо сложного масштабирования происходит простое увеличение числа модулей.

Модульная автоматизация – относительно простая задача. С Festo она становится еще проще. Обратитесь к нашим экспертам за консультацией.

Аргументы в пользу модульной автоматизации

Разделение на модули, приведенное здесь, основано на примере системы фильтрации воды, которая раньше контролировалась централизованно. Однако, главный принцип такого разделения можно применять и в других отраслях промышленности. Кроме того, преимущества модульной автоматизации процессов от Festo принесут выгоду не только операторам систем. Модульная концепция представляет собой беспроигрышный вариант и для производителей машинного оборудования.

Преимущества для операторов и производителей оригинального оборудования

  • Уменьшение/Увеличение числа модулей Модульная автоматизация значительно упрощает модификацию готовой системы. В результате проектирование завершается быстрее и экономичнее.
  • Прозрачность: Отдельные модули Festo – это строго определенные модули с четкой функциональностью.
  • Адаптация к меняющимся условиям: Этот подход значительно упрощает адаптацию модулей. Кроме того, встраивание дополнительных этапов процесса становится проще и быстрее.
  • Простота: На каждом модуле установлено собственное прикладное программное обеспечение. Это уменьшает сложность всей ИТ-архитектуры.
  • Автономность: Модули Festo программируются с помощью CODESYS в соответствии с МЭК 61131. Это означает отсутствие расходов на лицензию, а также возможность свободно выбирать оборудование автоматизации по собственному усмотрению.
  • Взаимовыгодная координация действий: Производители оригинального оборудования могут выпускать унифицированные модули даже в небольших количествах и тщательно проверять их перед поставкой. Таким образом, вы выиграете за счет роста производства и сборки, сократите расходы и сможете своевременно обслуживать рынок.

Технология обработки воды – это только начало

Ожидается кардинальное изменение конструкции и проектирования систем, основанных на процессах. Учитывая концепцию «Промышленности 4.0», рекомендация NAMUR № 148 уже включает в себя «Требования к автоматизации, относящиеся к разделению технологических установок на модули». Это значит, что операторам систем и производителям оборудования во всех обрабатывающих отраслях следует проверить, способны ли их системы работать с модульными концепциями.

Пневмоостров MPA-S и терминал CPX

Пневмоостров MPA-S с терминалом CPX

Невероятно модульный и универсальный! Интерфейс CPX на пневмоострове MPA основан на шинной системе CPX и использует эту систему последовательной связи для всех катушек электромагнитных клапанов и функций электрического входа и выхода.

Пневмоостров MPA-S в каталоге

Информационная статья: Системы на основе концепции Lego

В этой четко структурированной информационной статье мы расскажем про переход систем на основе процессов к модульной автоматизации, используя пример фильтрации воды.

Скачать информационную статью