Verteiltes DeltaV-Steuerungssystem

Das von Emerson entwickelte DeltaV™ Distributed Control System (DCS) ist eine moderne, hochintegrierte Prozessautomatisierungsplattform, die Industrieunternehmen dabei helfen soll, die Betriebsleistung zu optimieren, Projektrisiken zu reduzieren und die Produktionseffizienz und -sicherheit zu verbessern. Das System ist für seine Benutzerfreundlichkeit, Flexibilität und Zuverlässigkeit bekannt und wird häufig in Prozessindustrien wie Öl und Gas, Chemie, Pharmazie, Energieerzeugung sowie Lebensmittel und Getränke eingesetzt.

Durch die Integration fortschrittlicher Vorhersagetechnologien, intelligenter Steuerungsalgorithmen und einer intuitiven Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) ermöglicht das DeltaV DCS eine effiziente Konnektivität zwischen Personal, Prozessen und Produktion. Seine zentrale Designphilosophie ist „Vereinfachung“. Ziel ist es, die technische Komplexität zu reduzieren, die Implementierungszeit zu verkürzen und kontinuierliche Unterstützung und Optimierung über den gesamten Anlagenlebenszyklus hinweg zu bieten.

Wichtige Systemfunktionen

1. Vereinfachtes Engineering und Konfiguration

Das DeltaV-System nutzt eine einheitliche technische Umgebung, die Alarme, Chargensteuerung, erweiterte Steuerung, Sicherheitssysteme und historische Datenprotokollierung integriert. Benutzer können das System mithilfe sofort einsatzbereiter Vorlagen und modularer Konfigurationsbibliotheken schnell einrichten und so den Engineering-Aufwand und die Zeit erheblich reduzieren, ohne dass tiefgreifende Spezialkenntnisse erforderlich sind.

2. Elektronische Marshalling-Technologie

Herkömmliche E/A-Verkabelungsmethoden erfordern häufig eine umfangreiche Querverdrahtung in Schaltschränken. Die Electronic Marshalling-Technologie von DeltaV ermöglicht die Landung von Feldkabeln unabhängig von Signaltyp oder Steuerungsstrategie. Dadurch wird das Prozessdesign vom I/O-Infrastrukturdesign entkoppelt, was Änderungen in späteren Phasen erheblich erleichtert und den Aufwand für Neudesign und Neuverkabelung minimiert.

3. Intuitive Bedienoberfläche und Human-Centered Design (HCD)

Das DeltaV-System verfolgt einen Human-Centered Design (HCD)-Ansatz und bietet intuitive und anpassbare Bedienerschnittstellen. Bediener können schnell auf wichtige Informationen zugreifen, ungewöhnliche Situationen erkennen und entsprechende Maßnahmen ergreifen. Das System unterstützt auch HTML5-Grafiken und ermöglicht so eine nahtlose Nutzung auf verschiedenen Geräten wie Desktops, Tablets und Smartphones, wodurch die betriebliche Flexibilität und Reaktionsfähigkeit verbessert wird.

4. Eingebettete erweiterte Steuerungsanwendungen

DeltaV umfasst integrierte erweiterte Steuerungsanwendungen wie modellprädiktive Steuerung (MPC), adaptive Abstimmung, neuronale Netzwerksteuerung und Fuzzy-Logik-Steuerung. Diese Anwendungen werden ohne zusätzliche Konfiguration oder Datenzuordnung direkt in der Steuerung ausgeführt, was die Leistung des Regelkreises erheblich verbessert, die Prozessvariabilität verringert und die Produktqualität und den Durchsatz steigert.

5. Umfassendes Alarmmanagement

Das System bietet integrierte Alarmverwaltung und -analyse, einschließlich dynamischer Alarmflutunterdrückung, Alarmhilfeinformationen, Alarmklassifizierung und Prüfpfade. Bediener können je nach Alarmpriorität, Status und Verantwortungsbereich schnell reagieren und so Betriebsfehler aufgrund einer Alarmüberlastung vermeiden.

6. Integrierte Historiker

DeltaV bietet mehrere Historian-Optionen, darunter Continuous Historian, Advanced Continuous Historian und Enterprise Historian. Diese Tools erfassen Systemereignisse, Alarme und Benutzeraktionen präzise und lassen sich nahtlos in Unternehmensdatenplattformen wie OSIsoft PI Server integrieren, um eine effiziente Datenanalyse und Entscheidungsfindung zu unterstützen.

7. Unterstützung des mobilen Betriebs

Mit DeltaV Mobile können Benutzer Prozessdaten, Trends, Alarme und Chargeninformationen in Echtzeit auf Mobilgeräten anzeigen, was eine Fernüberwachung und Zusammenarbeit ermöglicht und so die betriebliche Flexibilität und Reaktionsmöglichkeiten verbessert.

8. Virtualisierungs- und Simulationsunterstützung

DeltaV Virtual Studio unterstützt die Bereitstellung, das Testen und das Training von Steuerungssystemen in einer virtuellen Umgebung. Die Validierung der Steuerlogik und die Bedienerschulung können ohne physische Hardware durchgeführt werden, wodurch Projektrisiko und -kosten erheblich reduziert werden.

9. Sicherheit und Netzwerkschutz

Das DeltaV-System ist ISASecure SSA Level 1 zertifiziert und entspricht den IEC 62443-Standards. Es umfasst mehrere Sicherheitsebenen, darunter Netzwerksegmentierung, Portsperre, Benutzerauthentifizierung, Einbruchserkennung und automatisiertes Patch-Management, um sicherzustellen, dass das Steuerungssystem vor Cyber-Bedrohungen geschützt ist.

10. Batch-Prozesskontrolle

Basierend auf dem ISA S88-Standard bietet DeltaV Batch eine vollständig integrierte Batch-Lösung, die Rezeptverwaltung, Gerätezuordnung, Echtzeit-Qualitätsvorhersage und automatisierte Berichterstellung unterstützt. Es eignet sich für eine Vielzahl von Batch-Prozessen, von Pilotanlagen bis hin zu komplexen Produktionslinien.

Systemprinzipien und Architektur

1. Verteilte Steuerungsarchitektur

Das DeltaV DCS verwendet eine verteilte Steuerungsarchitektur und dezentralisiert Steuerungsfunktionen auf mehrere Steuerungen, die jeweils für einen bestimmten Bereich oder eine bestimmte Einheit verantwortlich sind. Diese Architektur erhöht die Systemzuverlässigkeit und -flexibilität – ein Ausfall in einem Controller hat keine Auswirkungen auf das gesamte System.

2. Einheitliche Datenbank- und Engineering-Umgebung

Das System verwendet eine einheitliche globale Datenbank zur Verwaltung aller Konfigurationsinformationen und eliminiert so Probleme bei der Datenzuordnung zwischen mehreren Datenbanken. Engineering-Tools wie DeltaV Explorer, Control Studio und Diagnostics bieten eine vollständige Systemansicht und Online-Debugging-Funktionen und unterstützen sowohl die lokale als auch die Remote-Konfiguration.

3. Integration intelligenter Feldgeräte

DeltaV unterstützt mehrere Kommunikationsprotokolle, darunter HART, FOUNDATION Fieldbus, WirelessHART, Profibus und DeviceNet, und ermöglicht so die Plug-and-Play-Integration mit intelligenten Feldgeräten. Gerätestatus und Diagnoseinformationen können direkt in das Steuerungssystem hochgeladen werden, was eine vorausschauende Wartung und Echtzeitoptimierung unterstützt.

4. Elektronisches Marshalling und I/O-Flexibilität

Durch die CHARMs-Technologie (Characterization Modules) ermöglicht DeltaV eine vom Signaltyp unabhängige I/O-Terminierung. Benutzer können jede Art von Signal an jedem Standort anschließen, was den verteilten I/O-Einsatz unterstützt und die Verkabelungskosten und Installationszeit erheblich reduziert.

5. Controller und Hardwareplattformen

DeltaV bietet mehrere Controller-Optionen, darunter M-Serie, S-Serie und PK-Controller, die Hot-Swapping, Redundanz und drahtlose E/A unterstützen. Der PK-Controller eignet sich besonders für kleine Skid-Systeme und kann eigenständig betrieben oder nahtlos in ein anlagenweites DeltaV-System integriert werden.

6. Cybersicherheit und Zuverlässigkeit

Das System isoliert das Kontrollnetzwerk vollständig vom Unternehmensnetzwerk und verwendet intelligente Schalter und Firewalls, um unbefugten Zugriff zu verhindern. Zu den integrierten Sicherheitsfunktionen gehören Benutzerauthentifizierung, Betriebsüberwachung und Dateiintegritätsprüfung, die die Systemstabilität auch bei Cyber-Bedrohungen gewährleisten.

7. Simulations- und Trainingsumgebung

DeltaV Simulate bietet vollständige Simulationsfunktionen für Steuerungssysteme und unterstützt den virtuellen Betrieb von Steuerungen, E/A und SIS-Logik. Es kann zur Validierung von Kontrollstrategien, zur Schulung von Bedienern und zum Testen von Systemen verwendet werden, wodurch die Erfolgsraten und die Sicherheit von Projekten erheblich verbessert werden.

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