Tự động hóa trong nhà máy sản xuất vitamin E theo tiêu chuẩn với PROFIBUS

Thiết bị chẩn đoán lỗi mạng công nghiệp – PROFIBUS PA mở ra cách để điều khiển quá trình bảo dưỡng .

Việc xử lý kỹ thuật trong quá trình sản xuất trong các nhà máy thường không đồng nhất: các thiết bị mạng phức tạp với nhiều loại motor với bộ chuyển mạch đơn giản, chiều dài lớn với nhiều khâu dọc tòa nhà và các tầng, những vùng có khả năng cháy nổ cao với các điều chỉnh để đảm bảo an toàn nghiêm ngặt bên cạnh các vùng ‘ bình thường’, ví dụ: vận chuyển nguyên liệu hoặc sản phẩm, đa số các nhà cung cấp đều quan tâm đến đặc tính của hệ thống trong kỹ thuật điều khiển. Không có gì ngạc nhiên khi công nghệ mạng công nghiệp còn được dùng rất hạn chế, đối lập với trong các nhà máy tự động hóa. Đối với một số người dùng một giải pháp mạng công nghiệp hoàn toàn khó có thể hình dung được trong những nhà máy công nghiệp như thế.
Roche AG of Sisseln ( Thụy Sĩ), một phương tiện sản xuất các sản phẩm dinh dưỡng DSM, đã vượt qua các thành kiến trên trong việc xây dựng nhà máy sản xuất Vitamin E và tiến hành tự động hóa nhà máy với PROFIBUS.
Công nghệ PROFIBUS không chỉ thân thiện: nối dây đơn giản, độ chính xác cao, và thông số tập trung mà khả năng đặc biệt của các thiết bị mạng là cấu hình của PROFIBUS PA giúp cho việc chẩn đoán lỗi từ các thiết bị mạng trên hệ thống điều khiển quá trình.(PCS) một cách độc lập và tuần hoàn.
Chiến lược để hiện đại hóa dự án chính dựa vào kinh nghiệm thu được từ nhà máy thử nghiệm trước đây với 25 thiết bị PROFIBUS PA.
Kỳ vọng cao của PROFIBUS hoàn toàn trở thành hiện thực. Bài viết sau đây nêu lên những kinh nghiệm trong quá trình thực hiện và cho những cải tiến xa hơn.

Dự án sản xuất Vitamin E ở Sisseln
Vitamin E là một dưỡng chất hoạt động, ví dụ trong dầu thực vật, ngăn ngừa sự ôxi hóa các axit béo chưa báo hòa trong quá trình chuyển hóa. Ngày nay, Vitamin E được sử dụng rộng rãi, (chủ yếu trong thực phẩm) và do đó đòi hỏi sản xuất một lượng lớn. Tại nhà máy Sisseln của DSM được khởi công từ 2001 để xây dựng một hệ thống sản xuất hoàn toàn mới với năng suất lên đến 25000 t p.a và công nghệ tự động hóa được đời hỏi đặc biệt.

Topo nhà máy – được phân bố rõ ràng và đa năng
Nhà máy được tự động hóa với PROFIBUS, thực hiện trên một vài tầng của tòa nhà và bao gồm bể chứa, kho chứa. Gần 5000 điểm I/O được được phân phối khắp 27 khu vực của nhà máy, mỗi khu vực đều có bộ điều khiển (Sienems S7 400) cho các mục đicgs điều khiển. Đường truyền cung cấp bộ dẫn động đơn giản và bộ chuyển đổi tần số, cảm biến và các van điều khiển mạch kín, cung cấp các chẩn đoán mở rộng.
Tất cả 27 bộ điều khiển được kết nối với một bộ khác thông qua hệ thống bus Ethernet Công nghiệp và terminal bus bậc cao hơn thông qua các máy chủ dự phòng. Máy chủ terminal bus này như là một bus dữ liệu cho việc giao tiếp giữa các trạm điều khiển và trạm kỹ thuật và như là truyền thông giao tiếp với môi trường văn phòng.
Các thiết bị mạng cần thiết phù hợp với số lượng các điểm I/O. Mục đích để giao tiếp và điều khiển các thiết bị mạng này với bộ điều khiển tương ứng sử dụng một chuẩn truyền thông đa năng duy nhất để đơn giản quy hoạch, lắp ráp, vận hành và bảo trì. Với vị trí duy nhất trong môi trường mạng công nghiệp , nó vẫn bao gồm nhiều lớp mặc dù tiêu chuẩn IEC đặc biệt lý tưởng cho việc quản lý quá trình sản xuất trong nhà máy: do khối kết cấu của nó PROFIBUS có thể được dùng ở mọi khu vực của nhà máy cho rất nhiều nhiệm vụ, nhưng phải hoàn toàn theo chuẩn truyền thông. Điều đó có được do các kỹ thật truyền thông và các ứng dụng chuyên dùng.

Các cấu hình ứng dụng đặc biệt của PROFIBUS bao gồm:
PROFIBUS PA cho các nhiệm vụ tự động hóa điều khiển, với giao tiếp MBP – IS. Những thiết bị kết hợp là thiết bị PA.
PROFIBUS DP cho các nhiệm vụ tự động hóa trong nhà máy , với giao tiếp RS485, thiết bị kết hợp là thiết bị DP.
“HART on PZRZOFIBUS” điều khiển các thiết bị HARTthoong hệ thống I/O ở xa như là giao tiếp với PROFIBUS chính.

Các bộ phận của nhà máy được cấu trúc đơn giản và thống nhất
Mọi bộ phận của nhà máy đều theo một topo tyhoongs nhất khi giao tiếp với các thiết bị mạng. ‘ Cấu hình ứng dụng đặc biệt’ khác của PROFIBUS cho được thực hiện cho việc giao tiếp các thiết bị mạng với bộ điều khiển quá trình tương ứng( Siemens PCS7) bao gồm các thiết bị sau:
giao tiếp các thiết bị mạng PROFIBUS PA thông qua bộ ghép PROFIBUS DP/PA, đường truyền và thanh chắn.
Giao tiếp các thiết bị mạng HART thông qua hệ thống I/O riêng rẽ PROFIBUS DP
Truyền thông mở/đóng van thông qua các đảo van PROFIBUS DP
PROFIBUS DP cho các kết nối trực tiếp từ motor đến bộ chuyển đổi tần số.
Truyền thông trực tiếp của motor thông qua card input/output của PCS

Trong topo này có 170 thiết bị hoặc các điểm I/O được kết nối với mỗi bộ điều khiển trong mỗi phần của nhà máy, và hầu hết chúng đều sử dụng card PROFIBUS của bộ điều khiển. Chỉ một phần nhỏ được nối trực tiếp từ bộ điều khiển đến mạng công nghiệp trong nhà máy.
Chúng ta cũng cần phải để ý đến chức năng quan trọng của công nghệ chắn cho số lượng của các thiết bị công nghiệp có thể được kết nối trong đoạn PROFIBUS PA để đảm bảo an toàn. Tối đa là 32 thiết bị trên một đoạn PA, để phù hợp với chuẩn IEC. Tốc độ truyền dữ liệu trong đoạn PROFIBUS PA là 31.25 kbit/s với thời gian chu trình tối đa nhỏ hơn 0.4 giây trên mỗi thiết bị.
Vấn đề của việc đánh giá hệ thống an toàn nội bộ dùng trong môi trường dễ cháy nổ đã được PROFIBUS giải quyết với FISCO. Nếu FISCO- linh kiện mạng đã được chứng nhận được sử dụng, sự phù hợp với công nghệ EEx i sẽ được đảm bảo. Tuy nhiên, còn cần phải đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn ATEX 137 bởi vì các thiết bị mạng chỉ được cho phép sử dụng trong môi trường thông thường, mà trong các nhà máy hóa chất ở điều kiện hòa khí sẽ không hoạt động.

Chẩn đoán lỗi: mạnh mẽ nhưng chưa được khai thác tối đa
Khả năng chẩn đoán lỗi của các thiết bị mạng là một lợi thế lớn của công nghệ mạng. “ chẩn đoán lỗi” là phiên dịch các triệu chứng từ các thiết bị, quá trình được đo lường, phát hiện bằng nhiều cách khác nhau để phát hiện và sửa chữa kịp thời. Việc chẩn đoán lỗi các thiết bị mạng được quan tâm đặc biệt trong hoạt động của nhà máy Vitamin E, bởi vì trên hết nhà máy phải sản xuất liên tục không có thời gian chết và phải được sử dụng mà không có bất kỳ sự thay thế nào trong suốt chu kỳ làm việc của nó.
Đó là lý do tại sao việc chẩn đoán lỗi cho các thiết bị có tầm quan trọng đặc biệt, từ tối ưu hóa hoạt động của nhà máy đến việc bảo trì, bảo dưỡng.
PROFIBUS và các nhà sản xuất hỗ trợ PROFIBUS, đặt biệt mở rộng việc chẩn đoán lỗi trong các chi tiết và thiết bị để đảm bảo luôn luôn hệ thống chẩn đoán luôn luôn làm việc hiệu quả. Nó không chỉ chẩn đoán lỗi trong các thiết bị giao thức giao tiếp PROFIBUS DP mà còn có tác dụng đối với các thiết bị mạng PROFIBUS PA. Tuy nhiên, trong một số trường hợp chức năng này được dùng cho việc phát hiện lỗi điều này tùy thuộc vào nhà sản xuất.
Cần phải có tiêu chuẩn nghiêm ngặt trong lĩnh vực này để có sự thống nhất giữa nhà sản xuất và người sử dụng với các tổ chức đại diện như GMA( hiệp hội tự động hóa và đo lường VDI/VDE), NAMUR và PI. Với mục đích là đặt ra các tiêu chuẩn trong việc giám sát và chẩn đoán lỗi cho các thiết bị mạng và quá trình điều khiển trong PCS.

Điều khiển thiết bị: hai phương pháp cạnh tranh với một
Công nghệ mạng mang đến cho cho khách hàng lợi ích toàn bộ với hệ thống “cấu trúc mở” , điều này đồng nghĩa với việc sử dụng các thiết bị từ nhiều nhà sản xuất khác nhau. Để điều khiển hệ thống với các linh kiện đa dạng như vậy PROFIBUS đã phát triển tiêu chuẩn thống nhất, tiêu chuẩn cho sự điều khiển các thiết bị mạng. Có hai phương pháp( EDD, Mô tả các thiết bị mạng và FDT/DTM công cụ thiết bị mạng/ bộ quản lý kiểu thiết bị mạng) hiện tại đang cạnh tranh với một phương pháp quản lý khác đang có trên thị trường với những lợi ích riêng. Trách nhiệm của người sử dụng là phải lựa chọn biện pháp phù hợp. Chúng tôi tập hợp các ưu điểm của haiphuowng pháp trên trong bộ phương pháp thứ ba ( EDD+DTM).

Kinh nghiệm thu được:
PROFIBUS rất thích hợp cho việc tự động hóa các nhà máy có quy trình phức tạp bởi vì với một giao thức truyền thông đa năng các thiết bị có phạm vi rộng các thiết bị có thể giao tiếp và điều khiển được. Nó bao gồm tất cả các loại thiết bị trong nhà máy sản xuất, từ các thiết bị PROFIBUS PA và các thiết bị HART thông thường đến các động cơ và các công tắc đơn giản.
Giao tiếp giữa các thiết bị PA có độ tin cậy cao mặc dù các thiết bị được sử dụng từ các nhà cung cấp khác nhau. Tuy nhiên việc thông số hóa tất cả các thiết bị khá quan trọng; khi được điều chỉnh thì nó có thể khử được các chức năng không mong đợi.
Chi phí đầu tư khoảng bằng với công nghệ phân tán I/O nhưng thấp hơn 30% so với đấu dây song song với một bảng đầu cực.
Cũng có các vấn đề ( đối với HART, PROFIBUS DP). Ví dụ, pha khởi động tạo ra các sự cố kỹ thuật ví dụ vi chương trình không tương hợp và đối với các thiết bị HART, tín hiệu nhiễu ảnh hưởng đến tín hiệu điều khiển các van. Tuy nhiên, những khó khăn này đã được xác định và xử lý trong thời gian ngắn nhất với sự hỗ trợ của các nhà sản xuất và với hệ thống chẩn đoán lỗi đã được tích hợp sẵn.

Việc tích hợp các thiết bị PROFIBUS phụ từ các nhà sản xuất là một phương pháp đặc biệt để phát hiện và xác định các vấn đề.

Sự đột phá của tương tác chuẩn chỉ thành công khi nhà sản xuất kiểm nghiệm các sản phẩm bởi các cá nhân độc lập như Tổ chức người dùng PROFIBUS hay Namur

Khả năng chẩn đoán lỗi có thể nâng cao sức sản xuất. Trong lĩnh vực này PROFIBUS đã cung cấp một nền tảng cơ bản cho các phát triển sau này nhằm tiến tới đơn giản hóa và tiêu chuẩn hóa hệ thống.

Trong cuộc cạnh tranh giữa các phương pháp điều khiển và phương pháp công nghệ chúng ta có kinh nghiệm trên cả hai phương pháp (EDD và FDT/DTM), với các hạn chế nhất định. Trong thời gian dài DTM/FDT có tiềm năng để trở thành một tiêu chuẩn công nghiệp mở đáp ứng được yêu cầu người sử dụng.


Tin mới
Sản phẩm & dịch vụ
Sự kiện
Hoạt động
Copyright by Industrial Automation Magazine Vietnam
Sponsor by: Ministry Of Industry and Trade (MOIT)
All rights reserved of IAVIETNAM.net
Add: 79 Truongdinh St, Dist 1, HCMC
Tel: +84- 6290 6349
Email: info@iavietnam.net