Aktuální vydání

celé číslo

04

2024

Průmyslové roboty a automatizace výrobních a montážních linek

celé číslo

Moderní distribuované řídicí systémy přebírají funkci orchestrace výrobních systémů

Společnost ABB uvádí na trh nejnovější verzi svého distribuovaného řídicího systému ABB Ability™ System 800xA 6.1.1, která nabízí rozšířené možnosti I/O, operativnost uvádění do provozu a vyšší bezpečnost jako základ pro digitální transformaci.

 

Distribuovaný řídicí systém (DCS) Ability™ System 800xA od firmy ABB, nyní dostupný ve verzi 6.1.1, představuje evoluci automatizovaného řízení a upevňuje pozici firmy ABB jako průkopníka na trhu DCS.

 

Ethernet I/O Field Kit a xStream Commissioning usnadňují uvádění do provozu

Systém 800xA 6.1.1 rozšiřuje možnosti řízení prostřednictvím mnoha nových funkcí, včetně zjednodušeného a rychlejšího uvádění do provozu, ať jde o projekty budované „na zelené louce“, nebo o rozšiřování „brownfieldů“, pomocí vylepšené sady Ethernet I/O Field Kit, nyní s funkcí xStream Commissioning (obr. 1, obr. 2).

Ethernet I/O Field Kit je výkonná a flexibilní sada aplikací pro optimalizaci konfigurace I/O smyček a jejich uvádění do provozu bez nutnosti použití řídicího aplikačního softwaru nebo hardwaru procesní řídicí jednotky, a to vše z jediného notebooku. Automatizační technici mohou automaticky kontrolovat smyčky měřicích a regulačních obvodů několika zařízení současně a dokumentovat dosažené výsledky. To může uspořit až 90 % času při uvádění do provozu a zmenšuje riziko vzniku zpoždění zvláště u rozsáhlých projektů.

K základním funkcím Ethernet I/O Field Kit patří:

  • jednotlivá i skupinová parametrizace inteligentní provozní přístrojové techniky,
  • skenování a detekce modulů Select I/O a S800 I/O,
  • zjišťování parametrů nově instalovaných nebo předem nakonfigurovaných chytrých provozních zařízení,
  • srovnání instalovaného I/O hardwaru, aplikací a parametrů chytrých provozních přístrojů s rozpiskou I/O, které umožňuje včasné odhalení chyb ještě před testováním smyček,
  • automatická tvorba aplikací pro testování smyček,
  • verifikace alarmů smyček (v tomto případě je ovšem nutné, aby byla k dispozici řídicí aplikace),
  • automatická tvorba zpráv o nastavení a testech smyček a alarmů.

 

Implementace analytických nástrojů a umělé inteligence

Systém 800xA 6.1.1 také více než kdy dříve usnadňuje implementaci digitálních řešení. Díky rozšíření systému 800xA Publisher si uživatelé mohou bezpečně a snadno vybrat, která data budou přenášena do analytických systémů ABB Ability™ Genix Industrial Analytics and AI Suite, ať už jsou používaná lokálně, nebo v cloudu (obr. 3).

 

Standardizace rozváděčů se Select I/O

Rychlejší a nákladově efektivnější realizace projektů je možná rovněž díky začlenění systému Select I/O s vylepšenými funkcemi (obr. 4).

Select I/O je součástí řešení flexibilních I/O pro systém 800xA, které zahrnuje:

  • ethernetová rozhraní pro komunikaci s provozními zařízeními Ethernet FCI (Field Communications Interface),
  • svorkové moduly Select I/O MTU (Module Termination Unit) s generickými I/O moduly (GIO) a moduly pro úpravu signálů SCM (Signal Conditioning Module).

Každý signálový kanál z provozu je připojen ke svému modulu SCM. Úkolem modulů SCM je individuální úprava signálů a napájení připojených provozních zařízení. Pro různé typy provozních zařízení jsou k dispozici různé moduly SCM pro běžné procesní řízení i pro bezpečnostní systémy (SIL 3). V nabídce jsou i jiskrově bezpečné moduly. Moduly mohou být volitelně redundantní.

Generické I/O moduly (GIO) se starají o komunikaci mezi moduly SCM (na jeden GIO může být připojeno až šestnáct SCM) a jednotkami rozhraní Ethernet FCI. Také ony jsou volitelně v redundantním uspořádání a k dispozici jsou zvlášť pro běžné řízení a bezpečnostní systémy.

Svorkové moduly Select I/O MTU obsahují GIO s až šestnácti připojenými SCM. Na jednu jednotku rozhraní Ethernet FCI může být připojeno až dvanáct MTU. Stejný svorkový modul lze přitom využít pro kombinaci běžného procesního řízení, bezpečnostní systém i jiskrově bezpečné signály. MTU obsahují svorky a porty pro moduly SCM jednotlivých kanálů, svorky pro napájení těch SCM, které vyžadují samostatné napájení, a volitelně uzemňovací svorky.

Ethernet FCI tvoří rozhraní mezi I/O a řídicími procesními stanicemi AC 800M. Rozhraní mohou být v redundantním uspořádání a jsou k dispozici v běžném provedení i pro bezpečnostní systémy.

Na modulech SCM je mechanický přepínač, který má tři polohy: v provozu je v poloze zamčeno, při výměně modulu se musí přesunout do polohy odemčeno a třetí poloha modul odpojí od provozního zařízení, ale nikoliv od řídicího systému. Tento režim se může používat při oživování a testech systému nebo k ochraně servisních pracovníků, je-li třeba pracovat na provozním zařízení.

Při uvádění do provozu nebo při přestavbách již provozovaného zařízení se stává, že je třeba změnit typ I/O. Dříve to znamenalo náročnou změnu v rozváděči, ale u Select I/O je to snadné. Každý blok provozních svorek FTB (Field Terminal Block), který je součástí MTU, je po vložení příslušných SCM do portů uzamčen. To znamená, že v budoucnu je do daného slotu možné vložit jen stejný typ SCM. Je-li třeba do daného slotu vložit jiný typ SCM, stačí původní modul vyjmout a FTB odemknout. Nový SCM se potom jednoduše vloží do volného slotu a FTB se opět uzamkne.

Další výhodou Select I/O je možnost snadno realizovat plnou redundanci I/O. Kromě redundantní komunikace mezi Ethernetem FCI a řídicím systémem a redundance modulů GIO je možné použít FTB s redundancí a do nich zasunout pár stejných SCM a tím realizovat redundanci až na úroveň jednotlivých I/O kanálů. V jednom svorkovém bloku MTU přitom lze kombinovat redundantní i neredundantní kanály.

 

Konvergence informačních systémů a provozní techniky usnadňuje OPC UA

Systém 800xA 6.1.1 využívá pro usnadnění konvergence informačních systémů a provozní techniky (IT/OT) standard OPC UA. OPC UA (Open Platform Communication – Unified Architecture) je komunikační protokol pro průmyslovou komunikaci, nezávislý na platformě, který umožňuje komunikaci mezi systémy a počítači s různým hardwarem, různými operačními systémy a softwarovými platformami.

Řídicí systém 800xA 6.1.1 může OPC UA využívat několika způsoby, protože na úrovni systému je k dispozici jak OPC UA Client, tak OPC UA Server.

První scénář je využití OPC UA Serveru a aplikace 800xA OPC UA Client Connect, který umožňuje externím aplikacím OPC UA Client připojit se k serveru v 800xA, číst z něj procesní data a zapisovat do něj.

Druhý scénář využívá klientskou aplikaci 800xA OPC UA Connect, která se může připojit k externím zdrojům dat OPC UA Server, číst z nich data a zapisovat do nich.

Třetí z mnoha možných scénářů využívá vestavěný OPC UA Server v 800xA History (a MOM). Ten podporuje aplikace OPC UA Client třetích stran a umožňuje jim číst ze serveru 800xA historická procesní data, události a alarmy.

 

Kybernetická bezpečnost

Kybernetická bezpečnost je pro každou průmyslovou firmu zásadním tématem. ABB Ability System 800xA 6.1.1 zvyšuje kybernetickou bezpečnost díky nejnovějším aktualizacím, které jsou součástí systému MS Windows 2019. Kromě toho byly nejoblíbenější a nejrozšířenější procesní a bezpečnostní stanice System 800xA PM866 a PM867 certifikovány podle norem ISA a nesou označení ISA Secure Level 1.

Nová verze je také schválena pro použití s bezpečnostní aplikací McAfee End­point Security.

 

Nový úkol pro DCS: orchestrace modulů

Procesní automatizace byla vždy typická ucelenými automatizačními systémy pokrývajícími celý výrobní závod. To byla koncepce, která vyhovovala a dosud vyhovuje tam, kde se po mnoho let vyrábí jeden typ produktu. Současná doba je však charakterizována stále větším příklonem k flexibilitě – ve farmacii, potravinářství, výrobě kosmetiky, ale i v chemickém průmyslu se stále častěji vyrábějí malé výrobní dávky na zakázku a inovační cykly se zkracují. Protože původní monolitické systémy se novému trendu jen obtížně přizpůsobují, objevila se myšlenka modulární automatizace i v procesním průmyslu.

Společnost ABB je jednou z předních firem, které spolu se svými zákazníky určují trendy modulární automatizace. Její řešení integruje orchestrační vrstvu (koordinace procesů a výměny informací) a vrstvu modulů charakterizovaných balíčky MTP (obr. 5). MTP (Modular Type Package) je standard vyvinutý a prosazovaný sdružením NAMUR pro popis neproprietárního rozhraní modulů pro procesní výrobu. ABB Ability System 800xA 6.1.1 nyní umožňuje import balíčků MTP bez ohledu na použitou hardwarovou platformu dodavatele.

Distribuované řídicí systémy, mezi něž patří i ABB System 800xA, budou stále více přebírat funkci „orchestrační“ – budou koordinovat komunikaci a řídicí funkce jednotlivých modulů, z nichž bude celý výrobní systém poskládán jako ze stavebnice. Moduly budou své řídicí a komunikační funkce nabízet prostřednictvím MTP a DCS si je bude objednávat jako služby. DCS bude jako dirigent orchestru zadávat příkazy jednotlivým procesním modulům, spouštět výrobní procesy, jako zpětnou vazbu sbírat data o jejich průběhu a starat se o výměnu informací, jejich zpracování a zobrazení na HMI. Úkolem orchestračního systému bude též správa receptur výrobních dávek, management alarmů, ukládání dat pro jejich analýzu a následnou optimalizaci provozu, sledování stavu zařízení pro prediktivní údržbu a správa výrobních prostředků. ABB System 800xA je na tyto úkoly moderního DCS dobře připraven.

 

[ABB Process Automation: Urychlení procesu digitalizace díky schopnosti integrace. Tisková zpráva, červenec 2021.]

(Foto a grafika: ABB)

(Bk)

 

Obr. 1. Ethernet I/O Field Kit s funkcí xStream Commissioning

Obr. 2. xStream Commissioning umožňuje paralelně uvádět do provozu hardware a řídicí aplikaci a tím zkracuje dobu potřebnou na zprovoznění

Obr. 3. Obrazovka ABB Ability™ Genix Industrial Analytics a AI Suite

Obr. 4. Select I/O: modulární systém I/O s ethernetovou komunikací a možností digitálního ranžírování v systému ABB Ability System 800xA

Obr. 5. Modulární automatizace obsahuje orchestrační vrstvu a vrstvu modulů s balíčky MTP