Dziś jest niedziela, 20 październik 2019 r.
Energoelektronika.pl na stronach Facebook REKLAMA MAPA SERWISU KONTAKT
Strona główna Załóż konto Artykuły branżowe Katalog firm Seminaria FAQ Kalendarium Słownik Oferta
Wyszukaj
1USD 3.8503 -0.35% 1EUR 4.2844 -0.01% 1GBP 4.9671 +0.43%
Zaloguj się
Login (adres e-mail):
Haslo:
  Rejestracja
  Zapomniałem hasła
Reklama

Reklama

Aktualności
Przyszłość sektora motoryzacji w Polsce ? raport Banku Pekao S.A.
więcej
Cykl szkoleń z zakresu programowania sterowników SIMATIC S7-300, S7-1200
więcej
Nowy cykl szkoleń praktycznych związanych z programowaniem sterowników marki Siemens
więcej
Siemensa buduje fabrykę dla Przemysłu 4.0 w Polsce
więcej

Zobacz archiwum

Kalendarium
23 październik 2019
LUMENexpo Targi Techniki Świetlnej  
więcej
29 październik 2019
73. edycja Seminarium dla Służb Utrzymania Ruchu  
więcej
Newsletter
Jeżeli chcesz otrzymywać aktualne informacje o wydarzeniach w branży.
Podaj e-mail do subskrypcji:


Artykuły branżowe
15 październik 2013.

Inżynierski rozsądek kontra sieciowy smart

Inżynierski rozsądek kontra sieciowy smart

"Potrzeba matką wynalazku" - mówi stare porzekadło. W uaktualnionej wersji brzmi ono: "chęć zysku motorem cywilizacji". To samo powiedział o komputeryzacji nasz największy futorolog: "należy sobie porządnie uświadomić, iż owo nadzwyczajne bogactwo bardzo rozmaitych i coraz nowszych (...) oprzyrządowań serwerowo-prowiderowo-komputerowo-programowo-dyskowych jest przede wszystkim pomnażane i napędzane w nieustającym ruchu lawinowym pogonią za zyskiem, powstającym dzięki sprzedaży tego, co jeszcze dziś prezentowane jako najdoskonalsze, jutro zostanie zastąpione przez coś nowego i jakoby lepszego" 1) . Wspomniana "lawina" podyktowana jest prawem Moore'a, zgodnie z którym moc obliczeniowa procesorów podwaja się mniej więcej co dwa lata 2) . Tę moc trzeba gdzieś "upchnąć", bez względu na korzyści użytkowników, inaczej "silikonowemu lobby" grozi "wyprodukowanie większej ilości mocy technologicznej, niż świat jest w stanie wchłonąć" 3) . Szansą producentów jest ciągłe poszerzanie i dywersyfikacja rynku zbytu hard- i softwaru, oraz fakt, że wzrost ludzkiego rozsądku zupełnie nie odpowiada prawu Moore'a.

Automatyka przemysłowa wielkich instalacji chemicznych należy do stosunkowo nowo odkrytych rynków zbytu dla sprzętu komputerowego. O ile komunikacja i wizualizacja w nastawni i w rozdzielniach elektrycznych zostały "wzięte szturmem" już pod koniec ostatniego wieku, o tyle cyfrowa komunikacja z urządzeniami zainstalowanymi w polu wciąż jest w powijakach.

Często już w najwcześniejszej fazie planowania inżynier-projektant jest konfrontowany z żądaniami klienta, domagającego się jak najdalej idącego "usieciowienia" przetworników zainstalowanych w polu z systemem DCS. Komunikacja cyfrowa jest dla klienta synonimem nowoczesności, niezawodności i komfortu obsługi, niezależnie od tego, kiedy ostatnio "zawiesił" się jego komputer osobisty albo ile nerwów stracił posługując się smartfonem. Maksymalnie skomputeryzowany zakład produkcyjny jest symbolem prestiżu i podziwu wśród konkurencji - przynajmniej na poziomie zarządu. Niewielu jego członków może pojąć, dlaczego wciąż nie nastąpiło całkowite "usieciowienie" przetworników ani dlaczego projektowanie i utrzymanie w ruchu takich obiektów jest droższe niż konwencjonalnych instalacji.

Być może poniższy szkic, przedstawiający dwie zasadnicze konwencje wymiany informacji pomiędzy polem a nastawnią: klasyczne wykonanie "hardwired" (dalej oznaczone skrótem HW) oraz magistralę danych "fieldbus" (dalej FB), przyczyni się nieco do wyjaśnienia tej sytuacji:


Rys. 1. Praktyczne porównanie struktury "hardwired" i "fieldbus"

Jak widać, nawet w najbardziej "usieciowionej" instalacji nie daje się całkowicie wyeliminować przetworników HW z następujących względów:

  • "safety": klasa SIl przetworników Hw i zaufanie do ich niezawodności są wciąż zdecydowanie większe niż w przypadku przetworników FB
  • względy praktyczne: przekazywanie sygnałów dyskretnych np. pojedynczych zaworów magnetycznych, wyłączników krańcowych lub przycisków magistralą - służącą jednocześnie na przykład do sterowania zaworów regulacyjnych - jest nieekonomiczne.

Nawet najnowocześniejsze instalacje fieldbusowe są więc hybrydami, w których sieć komputerowa przeplata się z tradycyjną strukturą hardwired. Znajduje to odbicie w przedstawionych poniżej kolejnych krokach inżyniera projektującego iskrobezpieczną instalację systemu automatyki:

Tabela 1. Kroki robocze projektanta iskrobezpiecznej instalacji systemu automatyki HW/FB

Środkowa kolumna "instalacja FB" pojawiła się jedynie w celu wyjaśnienia problematyki projektowania "czystych" instalacji fieldbusowych, które są równie wyjątkowe jak instalacje bez SIS i bez choćby jednego wyłącznika w polu. Stopień zaciemnienia pól jest proporcjonalny do stopnia zaangażowania czasu i funduszy związanych z wykonaniem danego kroku:

  • białe pola oznaczają: "brak akcji" - dany krok jest niepotrzebny
  • szare: "typowy zakres prac projektowych"
  • czarne: "specjały", pojawiające się najczęściej w trakcie rozruchu instalacji
i skutecznie opóźniające go o wiele tygodni.

Natychmiast narzucają się dwa spostrzeżenia: po pierwsze, w kolumnie "instalacje HW" jest najwięcej białych pól, co oznacza mniejszą liczbę obowiązkowych kroków projektanta HW w porównaniu do innych technologii. Po drugie: kolumna "instalacje FB z HW dla SIS" jest szczególnie "czarna". Nie oznacza to, że instalacje tego typu nie mają zalet, ale trzeba być świadomym zdecydowanie większego nakładu pracy przy ich planowaniu! To stwierdzenie - oczywiste dla wszystkich inżynierów, mających za sobą taki projekt - bywa niestety zupełnie ignorowane przez klienta, ostatecznie decydującego o rodzaju instalacji w nowoprojektowanym zakładzie. Mimo to na realizację instalacji fieldbusowej można się zgodzić dopiero po renegocjacji budżetu godzin projektowych oraz po ustaleniu preferencji klienta dotyczących wyboru dostawcy systemu DCS! Ten wybór jest najważniejszą decyzją w całym projekcie FB: wszystkie przetworniki FB podłączone do DCS muszą być z nim kompatybilne!4) W praktyce oznacza to nie tylko znaczne ograniczenie swobody wyboru dostawców i modeli przetworników, ale nawet wersji ich oprogramowania! Zdarza się, że przetworniki zostały dostarczone na budowę w najnowszej wersji software (której zaletą m.in. jest usunięcie błędów programowych wersji poprzedniej), która jednak nie jest obsługiwana przez DCS! Staje się konieczny "downgrade" wersji przetwornika, najskuteczniej przez wymianę całych modułów elektroniki. Podobnie, jeśli przetwornik ulegnie uszkodzeniu na przykład po 10 latach, to musimy koniecznie w jego miejsce zainstalować inny ze starą, dziesięcioletnią wersją oprogramowania, albo szukać odpowiednika tolerowanego przez stary system! Można też oczywiście przeprowadzić "upgrade" DCS - zgodnie z postulatem "upychania mocy technologicznej" - wywołując lawinę "upgrade" przetworników zainstalowanych w polu, kompatybilnych tylko ze starym systemem.


Rys. 2. DCS Delta V akceptuje przetwornik Rosemount 2051 Rev. 1 - z nowszą Rev. 3 mogą być kłopoty!

Niewiele pomoże zamieszczenie na karcie specyfikacyjnej każdego przetwornika dodatkowych danych: typ DCS z wersją HOST z prośbą o weryfikację kompatybilności przez dostawcę! Poniższy przykład weryfikacji kompatybilności przetwornika ciśnienia Rosemount 2051 z systemem DCS DeltaV (obydwa wyroby są produktami firmy Emerson) 5) odzwierciedla ten problem.

Kompatybilny i poprawnie włączony w sieć przetwornik FB będzie wysyłać do DCS cały strumień danych - wśród nich również wynik pomiaru. Powoduje to czasami prawdziwy wybuch euforii wśród załogi "loop test" - chociaż "jest w tym akurat tyle sensu, co w wyrażeniu podziękowania krzesłu za to, że się nie rozpada pod ciężarem naszego ciała"6) . Przesyłanie informacji diagnostycznych - obok zasadniczego sygnału pomiarowego - jest niezaprzeczalną zaletą "usieciowienia" przetwornika, pod warunkiem, że:

  • budżet godzin projektowych pozwolił na poprawny wybór przetwornika i sposobu jego instalacji 7) ,
  • klient zatrudnił dodatkowego fachowca, będącego w stanie właściwie zinterpretować sygnały płynące z przetwornika.

Niestety, ze względu na koszty personelu, spełnienie powyższych warunków coraz rzadziej się zdarza, a głównym celem komputeryzacji było przecież odczłowieczenie instalacji! Klient pozostaje więc sam na sam z rzeką niełatwych do zrozumienia i niekoniecznie prawdziwych informacji: "...wskutek impedancji i arogancji, czyli bezwładności i narymności, pochłaniał wszystko, bezgranicznie łakomy i nienasycony, choć dławił się nadmiarem bitów, które mu też na koniec stanęły kością elektryczną w gardle, nie treść bowiem, lecz ilość danych okazała się zabójcza" 8)

Wbrew powyższym uwagom, najbliższa przyszłość automatyki przemysłowej bez wątpienia należy do sieci. Dalsza przyszłość zależeć będzie nie tylko od rozsądku użytkowników czy od ciśnienia "upychania technologii" przez "silikonowe lobby", ale przede wszystkim od stopnia wyrafinowania twórców wirusa STUXNET i im podobnych: ?

"Początki są niewinne i wydają się nieść ze sobą nowe wygody. Ciąg dalszy nie jest wprawdzie wejściem do piekła, lecz jeżeli piekło istnieje, na pewno jest skomputeryzowane." 9)

BIBLIOGRAFIA
[1] Stanisław lem, Bomba megabitowa, Kraków, 1999
[2] Janusz Czerny, Czy prawo Moore'a zdetronizuje osobę ludzką?, Katowice, 2005 [3] G. Dan Hutcheson, Moore's law: The History and Economics of an Observation that Changed the World, The Electrochemical Society Interface, Spring 2005
[4] http://forums.fieldbus.org/archive/index.php/f-28-p-4.html
[5] http://www2.emersonprocess.com/en-US/documentation/deviceinstallkits/Pages/deviceinstallkitsearch.aspx
[6] Stanisław lem, Bomba megabitowa, Kraków, 1999
[7] Przypis autora: wskazania czujnika ciśnienia podłączonego do procesu rurką, w której - w zależności od pogody - skrapla się kolumna kondensatu, mogą być zafałszowane o np. 5 lub 500 milibarów. W przeliczeniu na zakres pomiarowy przetwornika może to być 0,5% lub też 5000%!
[8] Stanisław lem, Opowieści drugiego odmrożeńca, Kraków 1976
[9] Stanisław lem, Bomba megabitowa, Kraków, 1999


mgr inż. Peter Stolz
Źródło: AUTOMATYKA ELEKTRYKA ZAKŁÓCENIA
O nas  ::  Regulamin  ::  Polityka prywatności (Cookies)  ::  Reklama  ::  Mapa stron  ::  FAQ  ::  Kontakt
Ciekawe linki: www.klimatyzacja.pl  |  www.strony.energoelektronika.pl  |  promienniki podczerwieni
Copyright © Energoelektronika.pl