Osiągnięcie maksymalnej produktywności
Nowe metody nadmiarowe i nienadmiarowe ułatwiają uzyskanie wysokiej dostępności systemów sterowania.
Autorzy: Art Pietrzyk, TUV FSExp; Brian Root, kierownik ds. marketingu rozwiązań nadmiarowych w dziale procesów firmy Rockwell Automation; Paul Gruhn, P.E., CFSE, kierownik ds. szkoleń w firmie ICS Triplex
Wielu kierowników uważa, że nadmiarowość to jedyny sposób uzyskania wyższej dostępności. Taka strategia wymaga jednak zwiększenia liczby składników, przez co wzrasta ryzyko ich awarii. W związku z tym nieodpowiednio wdrożona nadmiarowość może wręcz obniżyć poziom dostępności systemu. Czy inżynierowie powinni zatem rozważyć alternatywne sposoby?
Dostępność to prawdopodobieństwo prawidłowego działania systemu. Wiele osób używa terminu „dostępność” w szerszym znaczeniu obejmującym produktywność, niezawodność i łatwość obsługi. Niezawodność oznacza prawdopodobieństwo działania urządzenia zgodnie z przeznaczeniem w określonym przedziale czasu, zazwyczaj zwanym czasem realizacji.
Mimo to nawet najbardziej stabilny i niezawodny system może nie zapewniać maksymalnej dostępności. Dostępność wymaga możliwości łatwego rozwiązywania problemów, wprowadzania modyfikacji i przeprowadzania napraw w czasie realizacji — innymi słowy, rozwiązanie musi być łatwe w obsłudze.
Wpływ łatwości zarządzania na dostępność
W przypadku łatwości obsługi najważniejsze znaczenie mają wykwalifikowani pracownicy ds. konserwacji oraz cechy fizyczne. System powinien umożliwiać usuwanie, dodawanie lub wymianę jednostek modułowych bez przerywania realizacji lub zmiany okablowania bądź ponownego programowania. Funkcje technologii sterowania o łatwej obsłudze są następujące:
• Dodawanie lub usuwanie jednostek modułowych przy włączonym zasilaniu.
• Dodawanie funkcji we/wy w czasie pracy.
• Edycja i częściowe pobieranie w trybie online.
• Programowe przełączanie komunikacji między producentem a konsumentem procesora.
• Funkcje diagnostyki wewnętrznej umożliwiające wykrywanie awarii.
• Diagnostyka problemów z obwodami.
• Konfigurowane reakcje na błędy: zachowanie ostatniego stanu lub wyłączenie.
• HART i inne technologie magistrali wraz z diagnostyką czujników i siłowników.
• Samoobsługowa lub wewnętrzna diagnostyka maszyn.
• Dodawanie czujników, układów we/wy i znaczników w trybie online bez przerywania pracy.
Urządzenia HART i inne komunikują się z bardziej zaawansowanymi czujnikami, instrumentami i siłownikami w celu zapewnienia odpowiedniego poziomu diagnostyki urządzeń. Funkcja diagnostyki oraz dodatkowe dane dotyczące procesów zapewniane przez urządzenia są połączone z oprogramowaniem, które przekazuje do użytkowników wyprzedzające alarmy oraz informacje na temat kalibracji i modeli w celu ułatwienia wymiany i zarządzania zasobami. Kolejne innowacje, takie jak sterowanie oparte na stanie i samouczące się procedury diagnostyczne, zwiększają możliwość wykrywania, wskazywania i opisywania problemów z maszynami.
Nadmiarowość i odporność na błędy
W przypadku zastosowań o znaczeniu krytycznym może być konieczna nadmiarowość lub odporność na błędy. Nadmiarowość to dwu- lub trzykrotne powielenie sprzętu wymaganego do pracy bez zakłóceń w przypadku awarii wyposażenia podstawowego. Odporność na błędy to zdolność systemu do tolerowania awarii i kontynuowania prawidłowego działania.
Składniki nadmiarowe niezbędne do uzyskania wysokiej wydajności są następujące:
• Zasilacz awaryjny (UPS). Zapewnienie stałego zasilania jest bardzo ważne.
Nieodpowiednie zasilanie może spowodować nieprzewidywalne działanie urządzeń opartych na mikroprocesorach. Niezawodność systemu sterowania bezpośrednio zależy od niezawodności dostarczanego zasilania. Należy podłączyć moc wyjściową zasilacza awaryjnego do sterownika głównego, który filtruje przepięcia i minimalizuje czas przywrócenia pracy systemu po wznowieniu zasilania.
• Nadmiarowe zasilacze.
• Nadmiarowe składniki. Obudowy, procesory, jednostki we/wy, czujniki i siłowniki, komputery i interfejsy człowiek-maszyna (HMI), sieci, nośniki, serwery, bazy danych.
Nadmiarowe urządzenia sterujące pozwalają określić, czy nadmiarowe jednostki we/wy są potrzebne do uzyskania wyższej dostępności (czujniki, terminale). W przypadku czujników I siłowników niezawodność oraz dokładność diagnostyki są o rząd wielkości mniejsze niż precyzja wyspecjalizowanych układów logicznych. Inżynierowie często stosują nadmiarowość po stronie wejścia, monitorując tę samą zmienną procesu przy użyciu dwóch czujników podłączonych do oddzielnych modułów we/wy.
Ważna rola projektu
Nierzadko odpowiedni poziom dostępności można uzyskać dzięki projektowi obejmującymi sterownik, interfejs HMI i system informacyjny. Projektant musi zaakceptować fakt, że każdy ze składników może ulec awarii, i odpowiednio zmodyfikować koncepcję zakładu.
Wyposażenie lub cały zakład można zaprojektować w sposób umożliwiający kontynuowanie działania na wypadek awarii maszyn. Podejście tego rodzaju jest często nazywane rozproszonym projektem modułowym i obejmuje następujące obszary:
• Rozproszone architektury sterowania.
• Rozproszony projekt układu sterowania z niezależną linią, strefami itd.
• Rozproszony interfejs HMI.
• Rozproszone bazy danych.
W przypadku operacji ciągłych i przetwarzania partii następujący model S88 pozwala uzyskać dostępność dzięki możliwości przenoszenia receptur i procedur między różnymi urządzeniami, liniami i zakładami. Interfejs komunikacji człowieka z procesami lub operacjami jest niezbędny. |Jeżeli dane mają znaczenie krytyczne, odpowiednia konfiguracja powinna uniemożliwiać ich utratę np. w przypadku awarii jednego z serwerów.
Jedną z najbardziej ekonomicznych metod jest przechowywanie części najnowszych danych w sterownikach. Jeżeli słabym ogniwem jest sieć, należy zastosować nadmiarowe lub odporne na błędy funkcje komunikacji. Takie rozwiązanie może uwzględniać topologię pierścienia sieci Ethernet z nadmiarowymi nośnikami lub bez nich. Sieci komunikacyjne mogą być wyposażone w nadmiarowe ścieżki za pośrednictwem przełączników lub routerów.
Więcej niż nadmiarowe składniki
Mimo że nadmiarowość jest tradycyjną metodą uzyskiwania wysokiej dostępności, jej osiągnięcie wymaga nie tylko nadmiarowych składników. System bez nadmiarowych elementów również może oferować wysoką wydajność.
Jeżeli chcą Państwo uzyskać więcej informacji, prosimy wysłać wiadomość na adres: info_at@ra.rockwell.com z dopiskiem: Redundancy
| Zalety prewencyjnej konserwacji Celem programu konserwacji zależnej od stanu (CbM, Condition-based Maintenance) jest zwiększenie niezawodności i dostępności maszyn przy jednoczesnym ograniczeniu przestojów oraz kosztów pracy i napraw. Program CbM można realizować, planując koszty przestojów, pracy i materiałów na podstawie kondycji maszyn. Ułatwia to uzyskanie znakomitych wyników i znacznych oszczędności. Program CbM ma wiele zalet, takich jak wzrost ogólnej efektywności wyposażenia (OEE), krótszy czas naprawy (MTTR), wyższy zwrot z zasobów netto (RONA), krótsze okresy planowanych i nieplanowanych przestojów oraz niższe koszty magazynowe. Dostępne są następujące trzy typy usług monitorowania warunkowego: • Analiza wibracji polegająca na pomiarach zmian intensywności wibracji urządzeń mechanicznych w przypadku pogorszenia się stanu maszyn. • Analiza olejów pozwalająca wykrywać zanieczyszczenia lub pogorszenie jakości smaru, co wskazuje na zużycie się maszyny. • Termografia podczerwona umożliwiająca wykrywanie odchyleń temperatur urządzeń elektrycznych, mechanicznych oraz infrastruktury i elementów objętych procesem. Zapewne najbardziej znanym narzędziem CbM jest analiza wibracji. Procedura ta umożliwia wykrywanie poziomów wibracji urządzeń spowodowanych niedopasowaniem, brakiem równowagi, poluzowaniem, odstępstwami, wadliwymi łożyskami, rezonansem, problemami elektrycznymi oraz siłami aerodynamicznymi i hydraulicznymi. Celem jest zidentyfikowanie zmian stanu maszyny, które wskazują na potencjalną awarię. Usługi monitorowania stanu urządzeń firmy Rockwell Automation to dostosowane rozwiązania, które ułatwiają wdrożenie programu CbM. W ramach usługi analityk wibracji może zgromadzić dane w zakładzie klienta i przeprowadzić analizę urządzeń lub firma Rockwell Automation może przekazać klientowi informacje na temat sposobów gromadzenia i analizowania danych. Więcej informacji można znaleźć pod adresem www.rockwellautomation.com/go/tjcm |
Drukuj stronę
Świat Skontaktuj się z nami Mapa serwisu Ważne informacje