Beste van twee werelden ineen De snelheid van PLC-systemen (Programmable Logic Controller) met de kracht van DCS (Distributed Control System) en bovendien de openheid van internettechnologie. Dit zijn de basisprincipes die het Japanse Yokogawa onlangs alle drie in haar nieuwe Stardom-systeem heeft gecombineerd. Als toepassingsdoel ziet de onderneming kleinschalige en sterk gedistribueerde procesomgevingen.
F
“ it for purposes,” aldus Marcel Kelder van Yokogawa in Houten. “Oftewel je schaft alleen aan wat je nodig hebt. Dat komt door de vergaande modulaire opbouw.” Op deze wijze brengt de Japanse automatiseerder Yokogawa het kernvoordeel naar voren van haar nieuwste Stardomsysteem. Kelder: “Wij beschikken al geruime tijd over ons Centum CS 3000 DCS-systeem. Dat kan 1.000.000 tagnummers verwerken en is vooral gericht op middel- tot hele grote toepassingen. Maar voor kleine tot middelgrote toepassingen was er nog steeds een gat in de markt. Om dat gat op te vullen kun je het huidige Centumsysteem aanpassen of iets nieuws bedenken. Dat laatste hebben wij gedaan. Niet met nieuwe technieken, maar door combinatie van bestaande systemen. Yokogawa heeft als eerste de bestaande PLC-, Web- en DCS-technologie tot een eenheid gesmeed.” Het systeem heet Stardom en moet worden gezien als een NCS – een Network-based Control System. Voorstudie Uit een uitgebreide voorstudie van het technische onderzoeksbureau ARC uit de Verenigde Staten blijkt, dat de stap die Yokogawa nu heeft gezet logisch is. Het is zelfs vanzelfsprekend gezien de technische achtergrond van de onderneming met ervaring op zowel PLC- als DCS-gebied. ARC signaleert al langer dat leveranciers van discrete (PLC) en proces (DCS) regelsystemen elkaar steeds dichter naderen. Dat heeft onder meer te maken met het gegeven dat veel hardware componenten – zoals Intel processoren – identiek zijn. Het significante verschil tussen beide systemen moet vooral worden gezocht op software-niveau. ‘Goede voorbeelden’ – zo rapporteert ARC – ‘van de toegenomen concurrentie tussen leveranciers van discrete en van proces automatisering systemen, zijn te vinden in de zogenaamde hybride industrieën. Dat zijn zowel de voedingsmiddelen, drank, fine-chemicals als farmaceutische industrietakken. Het maken van bier is een nog exacter voorbeeld. Dit vereist sequentiële, batch- en procesregeling in het brouwproces. Het daarop volgende bottel- en verpakkingsproces vereist bovendien high speed discrete (PLC) besturing’. Diverse leveranciers hebben inmiddels oplossingen die op de hybride markt zijn toegespitst. Voorbeelden aldus ARC: ‘ABB’s Freelance 2000, Honeywell’s PlantScape, Siemens Simatic PCS 7, Emerson’s (ex-Fisher-Rosemount) Delta V en Rockwell’s ProcesLogix’. ‘Bij de ontwikkeling van het hybride Stardom-systeem bevond Yokogawa zich in een unieke positie, omdat in hun bestaande Centum CS 1000 DCS al veel van de hybride vereisten waren opgenomen’. Zo vervolgt ARC in zijn rapport: ‘Stardom past precies in dat deel van de markt, dat tot dusver werd gedomineerd door PLC/Scada-pakketten. Maar die pakketten zijn door de markt nooit als een volledige oplossing erkend’.
Autonoom Feiten “Voor Stardom maken we gebruik van maar twee typen field a. STARDOM staat voor STrategic ARchitecture for new controllers,” zegt Kelder. Dat zijn business DOMain. de autonome FCN (Field Control b. Technische bronnen: - Scada Technology of Astmac. Node) en de zeer compacte - De nieuwe webtechnologie. autonome FCJ-controllers (Field - Duonas webserver in FCN. Control Junction). Naast - IO technology van CS. gecombi-neerde - Graphics van CS. standaardfuncties als regelingen - IEC builder van KW uit Duitsland. en sequences, voorzien beide - Vx Works van US. controllers in een hoge mate van c. APPF’s worden gemaakt met een standaard IECdistributie, eigen autonomie plus builder. De software kan met een paswoord worden software die op de specifieke afgeschermd zodat de eindgebruiker geen details kan eigenschappen is toegespitst. onderscheiden. d. Het gebruik van de interne bus. Zelfs realtime operatie zoals het - De open bus gebruikt een standaard 100 bps autonoom verzenden van eethernet TCP/IP+ protocol dat SMTP, SNTP, mailberichten en FTP-files naar FTP en http ondersteunt. draagbare terminals is er mee - De bus wordt (nog) niet erkend als een mogelijk. Kelder vervolgt: “De Fieldbus Foundation (FF) standaard voor controllers beschikken over een communicatie tussen VDS en FCx. Hoewel de eigen CPU en voeding. De grote bus wel is gebaseerd op de huidige specificatie controller (FCN) kan met behulp van FF en HSE. van slots van individuele I/Of. Hoe de redundantie van de bus is geregeld: kaarten worden voorzien. Naast - bij optreden van een fout in de actieve bus, schakelt deze automatisch over naar een de standaardkaarten voor andere. Het falen van de standby-bus wordt analoge en digitale verwerking is gedetecteerd door het systeemalarm. het ook mogelijk om Foundation Het communicatieprotocol stack wordt op peer-to-peer Fieldbus kaarten toe te passen. niveau gehouden. Zodat diverse fouten in het netwerk De kaarten zijn identiek aan de het systeem niet kunnen uitschakelen. Het systeem kaarten van het Centum CS3000 herkent automatisch nieuwe aansluitpunten (nodes) op systeem en dus ‘field proven’.Op de bus. elke Foundation Fieldbus kaart kunnen 4 segmenten worden aangesloten.” Over de compacte controller FCJ vervolgt de Yokogawa zegsman: “Die beschikt over geïntegreerde aansluitingen verdeeld over zes analoge in- en twee analoge uitgangen plus nog zestien digitale in- en uitgangen. Ook op de compacte controller is het mogelijk om twee Foundation Fieldbus segmenten aan te sluiten.” In de controllers zijn twee geheugens gereserveerd: voor de configuratie en voor Java. Java biedt de mogelijkheid om FTP files (File Transfer Protocol) en e-mails te versturen of zelfs webprogramma’s en pagina’s te maken. Via standaardwebbrowsers kun je dan alles direct uit de controllers opvragen. IP-adres Om de controllers autonoom te kunnen laten draaien, beschikt elk over een eigen IP-adres. Kelder: “Deze controllers kunnen aan elk willekeurig ethernet netwerk worden gekoppeld en werken volgens het TCP/IP protocol. Dit blijft niet beperkt tot gesloten ethernet netwerken, maar dat kan ook intranet of internet zijn. Over de beveiliging is goed nagedacht. Elke controller heeft een eigen toegangspaswoord. Verder is het natuurlijk mogelijk om het netwerk te beveiligen door het gebruik van firewalls.” Boven de controllers is een HMI(Human Machine Interface) server en dataserver aanwezig. In de dataserver wordt alle proces data bewaard. In de HMI-server worden de process plaatjes aangemaakt. Beide servers kunnen eventueel worden gecombineerd in een computer. De HMI-server werkt volgens het door Sun Microsystems geïntroduceerde ‘thin client’ principe. Voor het opvragen van informatie zoals procesafbeeldingen volstaat standaardbrowsersoftware.
Stardom versus DCS Stardom (NCS = Network-based Control System): - Geschikt voor veel kleine installaties. - Fit-for-purpose toepassingen. - TCO (Total Cost of Ownership) wordt bepaald door prijs per stuk, flexibiliteit met betrouwbaarheid en gemak van combinatie met andere systemen. - Gebruik van complete softwareblokken. - De informatietechnologie integreert het systeem. DCS (PAS = Process Automation System): - klein aantal middel tot grote installaties. - kritische processen. - TCO gebaseerd op prijs per totaal systeem en op stabiele operatie zonder langere tijd buiten bedrijf. - Volledig geïntegreerde aanpak. - Informatietechnologie is in het systeem geïntegreerd.
Op deze HMI-server worden alle graphics aangemaakt. Naast procesplaatjes is het mogelijk om additionele software pakketten toe te voegen. Verder biedt de HMI onbegrensde mogelijkheden door Java of Visual Basic toe te passen. Stardom biedt naast integratie van eigen controllers ook de mogelijkheid om apparatuur van derden op te nemen. Hierdoor kan altijd gekozen worden wat het beste past bij de applicatie oftewel ‘fit for purpose’.
Afhankelijk Het nu geïntroduceerde Stardomsysteem moet het gat tussen PLC en DCS opvullen. Dat is niet alleen qua mogelijkheden als ook qua prijs. Kelder: “Het blijft natuurlijk applicatieafhankelijk. Het systeem is geheel in overeenstemming met de bestaande IEC-standaards 61131. Je kunt dus vijf verschillende talen in het systeem gebruiken.” Daarnaast kan de gebruiker ook standaardbibliotheken met complete toepassingsblokken kopen. Die heten Portfolio’s bij Yokogawa. Kelder vervolgt: “Als je de beschikking hebt over een controller kunnen alle functieblokken voor complexe regelingen optioneel worden toegevoegd. Hetzelfde geldt voor portfolio’s voor calculaties en bijvoorbeeld boiler-applicaties.” Het is ook mogelijk om zelf blokken te maken die herbruikbaar zijn. Hiermee kan zelfs een eigen bibliotheek worden aangemaakt. Over Stardom zegt Kelder: “Het gat tussen PLC en DCS is niet nieuw. Tot nu toe werd dat primair ingevuld door PLC leveranciers die het systeem vanuit de onderkant hebben laten groeien. Wij doen dat bij Stardom van zowel de onder- als de bovenkant.”
De autonome FCN (Field Control Node) controller kan met behulp van slots van individuele I/O-kaarten worden voorzien.
Veiligheidssystemen als aparte groep. Naast het pas geïntroduceerde Stardom en de bestaande DCS-systemen Centum CS 3000 en CS 3000/R3, zijn veiligheidssystemen een belangrijk deel van het leveringspakket van Yokogawa. Deze staan helemaal los van de andere twee systemen. Deze worden overigens geproduceerd in de productievestiging Apeldoorn van Yokogawa Industrial Safety Systems. “Prosafe SLS is een van onze belangrijkste beveiligingssystemen waarbij SLS staat voor Solid state Logic Solver,” aldus Ger van Oosten van Yokogawa uit Apeldoorn. Het systeem kent volgens Yokogawa vier niveaus van SIL-veiligheid , alle in overeenstemming met de IEC 61508 en 61511-standaards. Yokogawa kent ook eenvoudigere op PLC gebaseerde veiligheidssystemen. Dat zijn de ProSafe-PLC 1oo2D en de ProSafe-PLC 1oo1D-systemen. Deze hebben een waarde van drie resp. twee op de SIL-schaal. Van Oosten: “Wij zijn de enige ter wereld die een viervoudige graad van veiligheid kunnen leveren. Die veiligheid wordt gegarandeerd doordat wij met pulsen en niet met een continu signaal werken. Bij een continu signaal bestaat er altijd 50% kans dat een signaal fout is. Om dergelijke fouten uit te sluiten, heb je weer veel meer diagnostische hardware en of software nodig. Zolang je in ons systeem die pulsen hebt, is het systeem actief en dus OK. Als er geen pulsen meer zijn, dus het signaal de waarde nul krijgt, is er pas echt iets fout.” Als voorbeelden van toepassingen voor de ProSafe-familie gelden “Emergency Shutdown systemen voor veiligheid-kritische processen, voor milieu-kritische installaties en voor brandermanagementsystemen in stoomketels en verbrandingsinstallaties. Maar ook voor bescherming van centrifugale compressoren en andere types, offshore en toepassing in de zogenaamde HIPS (High Integrity Protection Systems). Deze komen vooral voor bij olie- en gasputten onder water, pijpleidingen, bulkopslag van aardgas en in chemische fabrieken.
Inzetten Het Stardom systeem kan voor diverse applicaties worden ingezet. Daar worden vrijwel geen beperkingen aan gesteld. Door de schaalbaarheid en flexibiliteit is het systeem uitermate geschikt voor kleine en middelgrote applicaties met eventueel een hoge mate van distributie. Hierbij kan worden gedacht aan afvalwater- en drinkwatertoepassingen, pijpleidingen. Maar ook infrastructurele en civiele toepassingen zoals tunnels en energiegerelateerde toepassingen als boilers en windmolens. Voor elke applicatie is een ‘fit for purpose’-oplossing op te stellen. In het huidige tijdperk van procesbesturing is de besturing niet meer beperkt tot alleen betrouwbare regelingen of interlocking. De beschikbaarheid van informatie speelt daarnaast een steeds grotere rol. Stardom is hier op het antwoord van Yokogawa. Herman Brand
De zeer compacte autonome FCJ (Field Control Junction) controller beschikt over geïntegreerde aansluitingen over zes analoge in- en twee analoge uitgangen plus nog zestien digitale in- en uitgangen. Verschenen in “PROCESS CONTROL NR. 5 - JUNI 2002 17IPC / PLC”
MEER INFORMATIE M.B.T. STARDOM VINDT U OP VOLGENDE PAGINA’S 1) Stardom ™::
http://www.yokogawa.com/stardom/ http://www.yokogawa-europe.com/PDF/PDF_s/BU34P02A00-01E_001.pdf http://nl.yokogawa.be/prod_ss.htm
2) Samenvatting van : ARC White Paper 'Yokogawa Automation System Strategies' www.yokogawa-europe.com/erm_summary.htm
3) Persbericht : Yokogawa Launches Stardom™ Network-based Control System http://www.yokogawa-europe.com/headlines/135/
