Foundation Fieldbus gazdaságosan FF Economy Szelmann Szilárd – Yokogawa Hungária Kft.
Tartalom 1. Szép digitális világ 2. Fieldbus ABC
3. Modern folyamatirányító rendszer 4. Előnyök – CAPEX 5. Előnyök – OPEX 6. Elvárható gazdaságossági előnyök 7. FF gazdaságossági számítások – Zöldmezős beruházás 8. FF gazdaságossági számítások – Rekonstrukciós beruházás
Szeretem, nem szeretem…
4-20mA + HART
Foundation Fieldbus
????????
(1200Bps, DD files)
(31,25kBps, eDDL, FDT/DTM)
(embedded configuration, 1/10GBps, PoE, IPv6)
Szép digitális világ (1) – XXI. század A világ soros buszrendszerek nélkül
Telecom – S-100 bus Unibus VAXBI MBus STD Bus SMBus Q-Bus ISA Zorro II Zorro III CAMAC FASTBUS LPC HP Precision Bus EISA VME VXI NuBus TURBOchannel MCA SBus VLB PCI PXI HP GSC bus CoreConnect InfiniBand UPA PCI-X AGP PCI Express Intel QuickPath Interconnect HyperTransport Computer – Apple Desktop Bus, HIL, MIDI, Multibus, RS-232 (serial port), DMX512-A, IEEE-488 (GPIB), EIA/RS-422, IEEE-1284 (parallel port), UNI/O, ACCESS.bus, 1-Wire, I²C, SPI, EIA/RS-485, Parallel SCSI, USB, FireWire (1394), Fibre Channel, Camera Link, External PCI, Express x16, Thunderbolt, ST-506 ESDI SMD Parallel ATA (PATA) DMA SSA HIPPI USB MSC FireWire (1394) Serial ATA (SATA) eSATA eSATAp SCSI Parallel SCSI Serial Attached SCSI (SAS) Fibre Channel (FC) iSCSI ATAoE Épület Automatizálás – 1-Wire, BACnet, C-Bus, DALI, DSI, KNX, LonTalk, Modbus, oBIX, X10, xAP, ZigBee, InstaBus Autóipar – LIN, J1708, J1587, FMS, J1939, CAN, NMEA 2000, VAN, FlexRay, MOST, Keyword Protocol 2000
Azt hittem, hogy meg tudom oldani…
Energetika – IEC 60870-5 (DNP3), IEC 60870-6, IEC 61850, IEC 62351, Modbus, Profibus Folyamatirányítás – BSAP, CC-Link Industrial Networks, CIP, Controller area network, ControlNet, DeviceNet, DF-1, DirectNET, EtherCAT, Ethernet Global Data (EGD), Ethernet Powerlink, EtherNet/IP, FINS, FOUNDATION fieldbus (H1, HSE), GE SRTP, HART Protocol, Honeywell SDS, HostLink, INTERBUS, MECHATROLINK, MelsecNet, Modbus, Optomux, PieP, Profibus, PROFINET IO, SERCOS interface, SERCOS III, Sinec H1, SynqNet, TTEthernet
Szép digitális világ (2) – Automatizálási protokollok
Source: http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_automation_protocols
Nem mindig a műszakilag legjobb a befutó… Példa 1980-ból: VHS (JVC) vs. Video2000 (Phillips)
Megjelenés: 1976
Megjelenés: 1979
Utolsó forg.: 201?
Utolsó forg.: 1988
Modern folyamatirányító rendszer Felső szintű adatkapcsolat: APC, MIS
HMI TS
HMI
OPC
DCS Kontroller
Karbantartói rendszer
UGS (OPC, serial bus)
Modbus
Modbus TCP/IP
Al(?)rendszer: ESD, Égővezérlő, UNIT PLC, terepi terminál, stb.
Modbus TCP/IP
H1
Saját távoli I/O
ENG
Biztonsági vezérlő
Foundation FieldBus (H1) ABC Tudta, hogy…? • Max. eszközszám egy FF szegmensben 32 (6-12 gyakorlatban) • FF kommunikációs sebesség 31,250Bps
• Ciklusidő 100ms (Control in the field) 1s (eszköz-host között) • Teljes kábelezési hossz (csavart érpár, repeater nélkül) 1900m • Tápellátás és kommunikáció egy kábelben • Ex-i és/vagy Ex-d védelmi módok • SIF, TÜV (SIL3) bizonylatolt
Foundation FieldBus – Pros and Cons
Előnyök – CAPEX (1) nemzetközi irodalom szerint 1) Tervezési és dokumentációs időigény csökkenés és rugalmasság a tervezésben 2) Szabványosítási „kényszer” 3) Plug&Play terepi eszköz funkcionalitás 4) Csökkentett kábelezési és nyomvonal építési költségek a terepen 5) Csökkentett kábelezési és nyomvonal építési költségek a műszerhelyiségben (nincs marshalling) 6) Jelentősen kisebb szekrény helyigény (kevesebb I/O kártya, IS leválasztó, túlfesz.véd.eszk., sorkapocs) 7) Jelentősen gyorsabb beüzemelés és üzembe helyezés (10-20%-a a hagyományosnak)
Előnyök – CAPEX (2) gyakorlati tapasztalat szerint 1) Tervezési és dokumentációs időigény csökkenés és rugalmasság a tervezésben 2) Szabványosítási „kényszer” 3) Plug&Play terepi eszköz funkcionalitás 4) Csökkentett kábelezési és nyomvonal építési költségek a terepen 5) Csökkentett kábelezési és nyomvonal építési költségek a műszerhelyiségben (nincs marshalling) 6) Jelentősen kisebb szekrény helyigény (kevesebb I/O kártya, IS leválasztó, túlfesz.véd.eszk., sorkapocs) 7) Jelentősen gyorsabb beüzemelés és üzembe helyezés (10-20%-a a hagyományosnak) 8) Növekvő szoftverkonfigurációs időigény (különösen „Control in the Field” esetén)
Előnyök – OPEX 1) Szabványosítási „kényszer” 2) Egyszerű és gyors terepi eszköz csere és új eszköz hozzáadás (kisebb kábelezési korlát) 3) Részletesebb, gyorsabb és fejlettebb diagnosztikai funkciók (mint HART-nál) karbantartói rendszerrel vagy anélkül is (FIMS) 4) Több változó egyidejű, gyors elérése egy eszközből (pl. multiparaméteres eszközök, analizátorok, dp távadó: p, dp, tchip, tamb etc.) 5) Terepi eszköz konfiguráció letöltés közvetlenül a DCS-ből. (pl. minimális állásidő eszközcsere esetén) 6) „Control in the field” – működés host kiesés esetén is 7) Fizikai média diagnosztikai lehetőségek (Advanced Diagnostics) 8) Digitális szelep pozícionálók teljes integrálása 9) Gyorsabb és pontosabb terepi eszköz hiba feltárás 10)Hatékonyabb karbantartási támogatási lehetőségek az eszközszállítóktól 11)Rövidebb üzemállási idő
Elvárható gazdaságossági előnyök Mottó: A költség megtakarítás nem következik automatikusan FF rendszer alkalmazásából. Ennek oka, hogy a közismert „PARETO” elvnek megfelelően az ipari berendezésekkel kapcsolatos költségek 80%-a a beüzemelést követően jelentkezik.
CAPEX vs. OPEX CAPEX • Ne várjunk automatikusan költségcsökkenést • Rövidebb projekt végrehajtás a beüzemelési idő jelentős csökkentése miatt
OPEX • Közvetlen üzemeltetési költségek az alkalmazott eszközök általános kvalitásától függnek • A közvetett költség megtakarítást az üzem megnövekedett rendelkezésre állása adhat, amely a rendszer élettartama alatt jelentős értéket képviselhet
FF Gazdaságossági számítások (1) – Zöldmezős projekt Mottó: FF bizonyítottan gazdaságosabb zöldmezős beruházások esetén, abban az esetben ha a megfelelő hangsúlyt fektetünk a kezelők, a műszerészek és a mérnökök műszaki kompetenciájának megteremtésére részletes oktatások segítségével a létesítmény teljes életciklusa alatt: Tervezés/Gyártás/FAT/Telepítés/Üzembe helyezés és Karbantartás. DCS signals Signal type AI (4...20 mA) AO (4...20 mA) DI (24 VDC) DO (24 VDC) Motor control, Profibus DP Motor control, frequency controlled, Profibus DP Motor operated valve, Profibus DP Subsystem integration with Profibus DP Subsystem name Water treatment plant Auxiliary Boiler 1 Auxiliary Boiler 2 Auxiliary Boiler 3 Auxiliary Boiler 4 Electrical systems 1
pcs 200 20 320 80 25 30 15
AI
AO 63 20 20 20 20 1
DI 0 10 10 10 10 0
DO 212 90 90 90 90 11
102 50 50 50 50 2
FF Gazdaságossági számítások (2) – Rekonstrukció projekt Hasznos kérdések a gazdaságossági számítások előtt: 1) A kábelezést részben vagy teljesen cserélni szükséges? 2) A létező kábelek használhatóak-e FF-hez? 3) Van elegendő hely a műszerhelyiségben új szekrények számára? 4) Mennyi a létesítmény tervezett élettartama? 5) „Advanced diagnostic” alkalmazását tervezzük? 6) Mennyire legyen a létesítmény „jövő biztos”? 7) Mennyi a beüzemelésre rendelkezésre álló idő? 8) Pneumatikus rendszert szükséges lecserélni? 9) Mekkora oktatási és műszaki kompetencia kiépítési költsége az FF-re áttérésnek?
DCS signals Signal type AI (4...20 mA) AO (4...20 mA) DI (24 VDC) DO (24 VDC) Motor control, Profibus DP Motor control, frequency controlled, Profibus DP Motor operated valve, Profibus DP
pcs 200 20 320 80 25 30 15
FF Gazdaságossági számítások (3) – Eredmények
CAPEX • Nincs gyakorlati költség különbség 4-20mA+HART és FF között
• A körtesztek (Labor-2) és a beüzemelés jelentősen gyorsabb, gyorsabb projekt megvalósítást eredményez
OPEX
• Várhatóan kevesebb üzemállás • Várhatóan hatékonyabb karbantartás
