Zaskakująca może być informacja, że aplikacje oparte na PLC, HMI i SACAD mogą być droższe niż oparte na DCS dla tego samego procesu lub aplikacji. Oto pierwsza część artykułu.
Tradycyjne DCS były duże, drogie i złożone ze skomplikowanych systemów. Zostały jednak uznane za rozwiązanie w procesach ciągłych i zaprogramowanych. W dużych systemach jest on w zasadzie aktualny do dziś, jednak w mniejszych inżynierowie stosują PLC, HMI lub SCADA, aby ograniczyć koszty.
Co się zmieniło? Integracja niezależnych sterowników i tworzenie jednego interfejsu operatora i nadzoru funkcji zajmuje dużo czasu i wysiłku. Uwagę skupia się wówczas na uwspólnieniu różnych technologii natomiast mniejszą na poprawność działania, obniżenie kosztów, czy poprawę jakości i rentowności zakładu.
Jednak PLC/SCADA może posiadać wszystkie lub część z poniższej listy niezależnych i ręcznie konfigurowanych baz danych:
- każdy kontroler i związane z nim I/O,
- alarm zarządzania,
- redundancja na wszystkich poziomach,
- historia,
- optymalizacja zasobów,
- zarządzanie urządzeniem Fieldbus.
Każda z tych baz danych musi być ręcznie zsynchronizowana aby cały system działał prawidłowo. Wszystko jest dobrze zaraz po wstępnym rozwoju systemu. Jednak pojawiają się niepotrzebne komplikacje, kiedy są wprowadzane zmiany w bieżącej konfiguracji mające na celu podniesienie wydajności i poprawy działania systemu.
Dokonywanie zmian
Za każdym razem kiedy są dokonywane zmiany w jednej bazie danych, inne również wymagają aktualizacji aby odzwierciedlić ta zmianę. Na przykład, gdy zostają dodane punkt I/O oraz jakaś logika możliwe, że będzie konieczność zmienić lub dodać jakiś element w SCADA, historii i bazie danych alarmów. Będzie to wymagać od inżyniera zmian w każdej bazie danych, nie tylko w jednej.
W innym scenariuszu, zmiany mogą być dokonane w ustawieniach alarmu w kontrolowanej pętli. W implementacjach PLC nie ma automatycznych połączeń pomiędzy PLC i SCADA/HMI. Może to być problem podczas uruchamiania nowej aplikacji, gdzie granice alarmowe są na bieżąco dostrajane na kontrolerze do procesu a pożądane jest zachowanie zarządzania alarmami na bieżąco wraz ze zmianami.
Obecnie DCS, które czas są również nazywane "systemami do sterowania procesami", są opracowane w celu umożliwienia szybkich implementacji w całym systemie, łącząc wszystkie w tylko jedną bazę danych. Ta jedna baza danych jest projektowana, konfigurowana i obsługiwana z tej samej aplikacji. Może to przynieść radykalne oszczędności, inaczej niż w przypadku stosowania PLC/SCADA (lub HMI), głównie ograniczenie kosztów inżynieryjnych. Sprzęt DCS zawsze był uważany za duży i drogi. Jednak dziś to już nie jest prawda. Urządzenia DCS często wyglądają jak PLC, a oprogramowanie działa na komputerze o tej samej specyfikacji w tej samej sieci. Dlaczego więc dodatkowe koszty? Czy to jest kwestia oprogramowania? Chociaż prawdą jest, że oprogramowanie DCS może być drogie, jednak tylko poprzez zakup wszystkich lub wielu zaawansowanych dostępnych funkcji, których często nie są potrzebne lub nie są używane. W przypadku małych i średnich systemów koszty sprzętu i oprogramowania są porównywalne do PLC/SCADA. Prawdziwa różnica kosztów wynika z pracochłonnością, która jest uzależniona od pojedynczej bazy danych w DCS. W tym miejscu można pomyśleć, że funkcjonalność DCS jest uprzedzona do regulacji w pętli, podczas gdy sterowniki PLC sprzyjają dyskretnym kolejnym aplikacjom. To kolejny mit. DCS dzisiaj są tak samo funkcjonalne i opłacalne, jak PLC.
Wykazane korzyści
ABB był w stanie zaoferować kilka przykładów pokazujących, jak można wygenerować oszczędności przy użyciu dzisiejszych DCS, w porównaniu z systemami PLC/HMI (SADA). Firma przygotowała informacje w oparciu o wieloletnie doświadczenia z realizacji ABB, opinie użytkowników końcowych, konsultantów i integratorów systemów, którzy aktywnie wdrażali oba typy rozwiązań w oparciu o wymagania i preferencje użytkowników.
Krok 1: Projekt systemu
Inżynierowie PLC/SCADA muszą zaprojektować integrację systemów pomiędzy HMI, alarmowaniem, komunikacją kontrolerów i wielu sterowników w każdym nowym projekcie. Adresy kontrolne muszą być ręcznie mapowane w dokumentach inżynierskich dla reszty systemu. Ten proces obsługi jest czasochłonny i podatny na błędy. Inżynierowie także często muszą się nauczyć wielu narzędzi, co może potrwać kilka tygodni.
W urządzeniach DCS, logika kontroli, alarmowanie, HMI i komunikacja systemowa są konfigurowane automatycznie. Tylko jeden program jest używany do utworzenia jednej bazy danych wykorzystywanej przez wszystkie elementy systemu. Gdy inżynier zaprojektuje logikę kontroli, reszta systemu sama się skonfiguruje. Prostota tej metody pozwala inżynierom zrozumieć środowisko w ciągu kilku dni. Potencjalne oszczędności czasu są rzędu 15-25% i uzależnione są od tego, ile HMI oraz alarmów jest projektowanych dla systemu.
Krok 2: Programowanie
Logiki kontroli PLC/SACAD, alarmowanie, komunikacja systemowa i HMI są programowane niezależnie. Inżynierowie kontroli są odpowiedzialni za integrowanie wielu baz danych do stworzenia jednego systemu. Pozycje są powielane w każdym elemencie systemu, włączając w to dane skalowalności poziomów alarmowych i lokalizacji. Dostępna jest tylko podstawowa kontrola. Rozszerzenia funkcjonalności muszą być tworzone na każdej aplikacji. Takie podejście prowadzi do niestandardowych aplikacji, które są uciążliwe w obsłudze i konserwacji. Redundancja jest rzadko stosowana z PLC. Jednym z powodów jest trudność w jej utworzeniu i zarządzaniu wieloma aplikacjami.
Sposób DCS: Kiedy logika kontroli zostanie już zaprojektowana, płytki HMI, alarmy i komunikacja są konfigurowane automatycznie. Płytki HMI używają tych samych poziomów alarmowych i logiki. Te krytyczne elementy są konfigurowane tylko jeden raz w systemie. Jest to analogiczne do kalendarzy umieszczonych w komputerze czy telefonie, które automatycznie synchronizują wszystkie podłączone urządzenia. Ludzie, którzy starają się zachować dwa kalendarze w ręcznej synchronizacji, pracują dwa razy dłużej a w efekcie kalendarze rzadko są prawidłowo zsynchronizowane. Redundancja jest ustawiona w oprogramowaniu szybko i łatwo, praktycznie za pomocą jednego kliknięcia. potencjalnie daje to oszczędność czasu rzędu 15-45%.