Distribuovaný řídicí systém DeltaV

DeltaV™ Distributed Control System (DCS), vyvinutý společností Emerson, je moderní, vysoce integrovaná platforma pro automatizaci procesů navržená tak, aby pomáhala průmyslovým podnikům optimalizovat provozní výkon, snižovat rizika projektu a zvyšovat efektivitu a bezpečnost výroby. Systém, známý pro své snadné použití, flexibilitu a spolehlivost, je široce používán ve zpracovatelském průmyslu, jako je ropa a plyn, chemikálie, farmacie, výroba energie a potraviny a nápoje.

Integrací pokročilých prediktivních technologií, inteligentních řídicích algoritmů a intuitivního rozhraní člověk-stroj (HMI) umožňuje DeltaV DCS efektivní propojení mezi personálem, procesy a výrobou. Jeho základní filozofií návrhu je 'zjednodušení', jehož cílem je snížit složitost inženýrství, zkrátit dobu implementace a poskytovat nepřetržitou podporu a optimalizaci během celého životního cyklu závodu.

Klíčové vlastnosti systému

1. Zjednodušené inženýrství a konfigurace

Systém DeltaV využívá jednotné technické prostředí, které integruje alarmy, dávkové řízení, pokročilé řízení, bezpečnostní systémy a protokolování historických dat. Uživatelé mohou rychle nastavit systém pomocí předem připravených šablon a modulárních konfiguračních knihoven, což výrazně snižuje inženýrské úsilí a čas bez nutnosti hlubokých specializovaných znalostí.

2. Technologie elektronického řazení

Tradiční způsoby zapojení I/O často vyžadují rozsáhlé křížové propojení v ovládacích skříních. Technologie Electronic Marshalling společnosti DeltaV umožňuje přistávat polní kabely bez ohledu na typ signálu nebo strategii ovládání. To odděluje návrh procesu od návrhu infrastruktury I/O, což výrazně usnadňuje změny v pozdní fázi a minimalizuje úsilí o přepracování a nové zapojení.

3. Intuitivní uživatelské rozhraní a design zaměřený na člověka (HCD)

Systém DeltaV využívá přístup Human-Centered Design (HCD), který poskytuje intuitivní a přizpůsobitelné uživatelské rozhraní. Operátoři mohou rychle přistupovat ke kritickým informacím, identifikovat abnormální situace a přijímat vhodná opatření. Systém také podporuje grafiku HTML5, což umožňuje bezproblémové použití na různých zařízeních, jako jsou stolní počítače, tablety a chytré telefony, což zvyšuje provozní flexibilitu a odezvu.

4. Vestavěné pokročilé řídicí aplikace

DeltaV obsahuje vestavěné pokročilé řídicí aplikace, jako je model prediktivního řízení (MPC), adaptivní ladění, řízení neuronové sítě a řízení fuzzy logiky. Tyto aplikace běží přímo v řídicí jednotce bez další konfigurace nebo mapování dat, což výrazně zlepšuje výkon řídicí smyčky, snižuje variabilitu procesu a zvyšuje kvalitu a propustnost produktu.

5. Komplexní správa alarmů

Systém poskytuje vestavěnou správu a analýzu poplachů, včetně dynamického potlačení zaplavení poplachů, informací nápovědy k poplachům, klasifikace poplachů a auditních záznamů. Operátoři mohou rychle reagovat na základě priority poplachu, stavu a oblasti odpovědnosti, čímž se vyhnou provozním chybám v důsledku přetížení poplachem.

6. Integrovaní historici

DeltaV nabízí několik možností historie, včetně Continuous Historian, Advanced Continuous Historian a Enterprise Historian. Tyto nástroje přesně zachycují systémové události, alarmy a akce uživatelů a bezproblémově se integrují s podnikovými datovými platformami, jako je OSIsoft PI Server, čímž podporují efektivní analýzu dat a rozhodování.

7. Podpora mobilních operací

S DeltaV Mobile mohou uživatelé v reálném čase prohlížet procesní data, trendy, alarmy a informace o dávkách na mobilních zařízeních, což umožňuje vzdálené monitorování a spolupráci, čímž se zlepšuje provozní flexibilita a schopnosti reakce.

8. Podpora virtualizace a simulace

DeltaV Virtual Studio podporuje nasazení, testování a školení řídicích systémů ve virtuálním prostředí. Ověření řídicí logiky a školení operátorů lze dokončit bez fyzického hardwaru, což výrazně snižuje riziko projektu a náklady.

9. Bezpečnost a ochrana sítě

Systém DeltaV má certifikaci ISASecure SSA Level 1 a vyhovuje normám IEC 62443. Zahrnuje více vrstev bezpečnostní ochrany, včetně segmentace sítě, uzamčení portů, autentizace uživatelů, detekce narušení a automatizované správy oprav, což zajišťuje ochranu řídicího systému před kybernetickými hrozbami.

10. Řízení dávkového procesu

Na základě standardu ISA S88 poskytuje DeltaV Batch plně integrované dávkové řešení podporující správu receptur, alokaci zařízení, predikci kvality v reálném čase a automatizované hlášení. Je vhodný pro širokou škálu dávkových procesů, od poloprovozních zařízení až po složité výrobní linky.

Systémové principy a architektura

1. Architektura distribuovaného řízení

DeltaV DCS využívá distribuovanou řídicí architekturu, která decentralizuje řídicí funkce napříč několika řídicími jednotkami, z nichž každý odpovídá za určitou oblast nebo jednotku. Tato architektura zvyšuje spolehlivost a flexibilitu systému – porucha jednoho řadiče neovlivní celý systém.

2. Jednotná databáze a inženýrské prostředí

Systém používá sjednocenou globální databázi ke správě všech konfiguračních informací, čímž eliminuje problémy s mapováním dat mezi více databázemi. Inženýrské nástroje, jako je DeltaV Explorer, Control Studio a Diagnostics, poskytují kompletní zobrazení systému a možnosti online ladění a podporují místní i vzdálenou konfiguraci.

3. Integrace zařízení Smart Field

DeltaV podporuje více komunikačních protokolů, včetně HART, FOUNDATION Fieldbus, WirelessHART, Profibus a DeviceNet, což umožňuje plug-and-play integraci s chytrými provozními zařízeními. Stav zařízení a diagnostické informace lze přímo nahrávat do řídicího systému, což podporuje prediktivní údržbu a optimalizaci v reálném čase.

4. Electronic Marshalling a I/O Flexibilita

Prostřednictvím technologie CHARMs (charakterizační moduly) umožňuje DeltaV ukončení I/O nezávislé na typu signálu. Uživatelé mohou připojit jakýkoli typ signálu na libovolném místě, což podporuje distribuované nasazení I/O a výrazně snižuje náklady na kabeláž a dobu instalace.

5. Ovladače a hardwarové platformy

DeltaV nabízí více možností řídicích jednotek, včetně řídicích jednotek M-Series, S-Series a PK, které podporují výměnu za provozu, redundanci a bezdrátové I/O. PK Controller je zvláště vhodný pro malé smykové systémy a může pracovat samostatně nebo se bezproblémově integrovat do celopodnikového systému DeltaV.

6. Kybernetická bezpečnost a spolehlivost

Systém zcela izoluje řídicí síť od podnikové sítě pomocí inteligentních přepínačů a firewallů, aby se zabránilo neoprávněnému přístupu. Mezi vestavěné bezpečnostní funkce patří autentizace uživatelů, audit operací a kontrola integrity souborů, což zajišťuje stabilitu systému i při kybernetických hrozbách.

7. Simulační a školicí prostředí

DeltaV Simulate poskytuje plné možnosti simulace řídicího systému a podporuje virtuální provoz řídicích jednotek, I/O a logiky SIS. Může být použit pro ověřování strategie řízení, školení operátorů a testování systému, což výrazně zlepšuje úspěšnost projektu a bezpečnost.

Reference：https://www.emerson.com/documents/automation/brochure-deltav-dcs-platform-deltav-en-7217850.pdf