Mark VIe kontrol sistemi, enerji üretiminden karmaşık üretim süreçlerine kadar çok çeşitli uygulamalarda modern otomasyonun zorlu taleplerini karşılamak üzere tasarlanmış gelişmiş bir çözüm olarak ortaya çıkıyor. Bu entegre platform, yüksek hızlı deterministik ağ oluşturmayı kapsamlı yedeklilik seçenekleri ve birleşik bir yazılım ortamıyla kusursuz bir şekilde birleştiren gelişmiş mimarisiyle öne çıkıyor.
Mark VIe sisteminin kalbinde güçlü bir tek kartlı denetleyici yatıyor. Bu ünite, ana işlem ünitesini, ağ giriş/çıkış (G/Ç) iletişimlerini yönetmek için özel olarak tasarlanmış yedek Ethernet sürücüleri ile birleştirir. Kontrol ağı trafiğini yönetmek, ayrılmış ve önceliklendirilmiş veri akışını sağlamak için ek özel Ethernet arayüzleri eklenmiştir. Denetleyici, gerçek zamanlı, çok görevli bir işletim sistemi üzerinde çalışarak zamana duyarlı kontrol döngüleri için belirleyici performansı garanti eder. Uygulama mantığı, güç çevrimleri sırasında kaybı önlemek için kalıcı bellekte saklanan, yapılandırılabilir blok tabanlı bir programlama dili kullanılarak yürütülür. IEEE 854 32 bit kayan nokta formatına benzeyen bu dil, mühendislere karmaşık kontrol stratejileri geliştirmek için güçlü ve tanıdık bir ortam sağlar. Ayrıca, karmaşık operasyonel dizileri düzenlemek için Sıralı İşlev Tabloları (SFC) mevcuttur ve sistemin karmaşık çok aşamalı süreçleri yönetme yeteneğini artırır.
Mimarinin önemli bir unsuru I/O Ağı veya IONet'tir. Bu, deterministik, yüksek hızlı 100 MB iletişim altyapısı oluşturan özel, tam çift yönlü, noktadan noktaya bir protokoldür. IONet, hem yerelleştirilmiş hem de dağıtılmış I/O cihazlarını destekleyecek şekilde tasarlanmıştır ve ana denetleyici(ler) ile çeşitli ağ bağlantılı I/O modülleri arasında kritik veri yolu görevi görür. Belirleyici yapısı, veri paketlerinin kesin kontrol uygulamaları için gerekli olan garantili bir zaman çerçevesinde teslim edilmesini sağlar. Ağ, tekli, ikili ve üçlü yedekli konfigürasyonları destekler ve zorlu tesis ortamlarında elektromanyetik girişime karşı bağışıklık gibi farklı kurulum gereksinimlerini karşılamak için hem bakır hem de fiber optik arayüzler sunar.
Fiziksel G/Ç alt sistemi modüler G/Ç paketleri etrafında yapılandırılmıştır. Her modül üç ana öğeden oluşur: bir terminal kartı, bir terminal bloğu ve I/O paketinin kendisi. Bariyer veya kutu tipi klemensler, daha sonra kontrol kabinindeki bir DIN rayına veya taban plakasına sabitlenen terminal panosuna monte edilir. I/O paketi, IONet'e bağlantı için çift Ethernet bağlantı noktalarını, bir güç kaynağını, yerel bir özel işlemciyi ve I/O işlevi için özel olarak tasarlanmış bir veri toplama kartını barındıran akıllı bir bileşendir. Bu modüler tasarım, ölçeklenebilir sistem genişletmesine olanak tanır; Ağa daha fazla paket eklenerek G/Ç kapasitesi artırılır. Bu esneklik, tek yönlü, ikili veya üçlü modüler yedekli (TMR) yapılandırmalarda dağıtımlara olanak tanır. Servo kontrolü gibi olağanüstü hız gerektiren uygulamalar için, her paketteki yerel işlemci, ana kontrol döngüsünden önemli ölçüde daha yüksek hızlarda özel algoritmalar yürütebilir, merkezi kontrolördeki işlem yükünü hafifletebilir ve genel sistem performansını artırabilir.
Mark VIe platformu, kontrol edilen sürecin kritikliğine göre uyarlanan kapsamlı ve yapılandırılabilir yedeklilik yetenekleriyle ünlüdür. Yedeklilik felsefeleri sensörlere, ağlara, kontrolörlere ve çıkış modüllerine uygulanarak kullanılabilirliği en üst düzeye çıkarmak ve tek arıza noktalarını azaltmak için derinlemesine bir savunma yaklaşımı sağlanır.
Çift yedekli sistemler, yüksek kullanılabilirliğe sahip uygulamalar için yaygın bir yapılandırmadır. Bu kurulumda, sensörlerden gelen giriş sinyalleri giriş paketleri (tekli veya yedekli olabilir) tarafından okunur ve ikili, bağımsız IONetler üzerinden bir çift Mark VIe kontrol cihazına iletilir. Bu kontrolörler aynı uygulama yazılımını kilit adımlarla çalıştırır. Denetleyicilerden gelen çıktılar daha sonra çıktı paketlerine gönderilir. En kritik son kontrol elemanları için, üç ayrı çıkış I/O paketinin komut sinyallerini aldığı üçlü oylama çıkış şeması uygulanabilir. Donanım veya yazılım tabanlı bir seçmen, çoğunluk oyu (3 üzerinden 2) temelinde doğru çıkışı seçer ve bir çıkış kanalındaki arızanın saha cihazında sahte bir eyleme neden olmamasını sağlar. Bu mimari tekli, ikili veya üçlü yedekli sensör girişlerini barındırabilir.
En yüksek kritiklik için üçlü modüler yedekli (TMR) sistem devreye alınır. Bu konfigürasyon, süreci aksatmadan herhangi bir bileşendeki arızayı tolere edecek şekilde tasarlanmıştır. Üç bağımsız kontrolör paralel olarak çalışır ve üç ayrı IONet aracılığıyla üçlü yedekli sensörlerden giriş verilerini alır. Sistem, tüm kritik giriş sinyalleri üzerinde sürekli olarak bir oylama (3 üzerinden 2 seçimi veya ortalama değer seçimi) gerçekleştirir. Her denetleyici, mantığını bu oylanan veya 'doğru' değere göre yürütür. Gelişmiş tanılama, üç kanalın tamamını sürekli olarak izleyerek bir cihaz arızasını hızlı bir şekilde tespit eder ve alarm verir. Bu yetenek, arızalı bileşeni anında tespit ederek Ortalama Onarım Süresini (MTTR) önemli ölçüde azaltır. Ayrıca, sistemin çevrimiçi onarım özelliği, teknisyenlerin arızalı modülü tüm süreci çevrimdışına almadan değiştirmesine olanak tanır ve böylece Zorunlu Kesintiler Arasındaki Ortalama Süreyi (MTBFO) önemli ölçüde artırır. Bu sistemlere yönelik saha sensörleri, gerekli bütünlük seviyesine bağlı olarak tekli, ikili veya üçlü olarak yapılandırılabilir.
Mark VIe sistemindeki I/O paketleri basit sinyal dönüştürücülerden çok daha fazlasıdır; sistemin genel kapasitesine önemli ölçüde katkıda bulunan akıllı cihazlardır. Her pakette, gerçek zamanlı bir işletim sistemi çalıştıran yerel bir işlemci kartı ve özel bir veri toplama kartı bulunur. Bu tasarım, hızlı PID döngüleri veya servo valf regülasyonu gibi fonksiyonların ana kontrolörün tarama süresinden bağımsız olarak çok yüksek hızlarda modül içerisinde yerel olarak yürütülmesine olanak tanıyarak dağıtılmış işleme olanak tanır.
Bu modüllerin önemli bir özelliği ±2°C hassasiyete sahip entegre bir sıcaklık sensörüdür. Bu sensör, G/Ç paketinin çalışma sıcaklığını sürekli olarak izler. Aşırı sıcaklık tespit edilirse bir teşhis alarmı oluşturulur. Sıcaklık değeri ve alarm durumu, kontrol sisteminin veritabanında (sinyal alanı) mevcut hale getirilerek, kontrol mantığının, kontrollü bir kapatma başlatmak veya operatörleri özel bir alarm mesajıyla uyarmak gibi önleyici eylemler gerçekleştirmesine olanak tanır ve böylece donanımın zarar görmesi önlenir.
G/Ç modüllerindeki standart özellikler arasında güçlü ağ bağlantısı için çift 100 MB tam çift yönlü Ethernet bağlantı noktaları, çevrimiçi onarım ve değiştirme için kapsamlı destek ve modül değişimi üzerine otomatik yeniden yapılandırma yer alır. Doğruluk özellikleri tüm çalışma sıcaklığı aralığı boyunca garanti edilir. Durum, güç, ağ etkinliği ve uygulamaya özel koşullar için LED'ler aracılığıyla gösterilir. Modüller, nominal 2 A açma noktalı dahili katı hal devre korumasına ve ani akım sorunlarını önlemek için yumuşak başlatma devresine sahip olan 28 V DC beslemeyle çalıştırılır. Negatif DC beslemesi metal mahfaza yoluyla topraklanarak gürültü bağışıklığı ve güvenlik artırılır.
Mark VIe sistemi, farklı kablolama ve yedeklilik ihtiyaçlarını karşılamak için iki ana tipte terminal modülü (T Tipi ve S Tipi Modüller) sunar.
T-Tipi modüller, yüksek seviyede sinyal yedekliliği ve izolasyonu gerektiren uygulamalar için tasarlanmıştır. Tipik olarak TMR sistemleri için tek bir alan giriş sinyalini üç ayrı I/O paketine dağıtırlar. Bu modüller iki adet çıkarılabilir 24 noktalı, bariyer tipi terminal bloğu içerir. Her nokta, 300 V yalıtım derecesine sahip 3,0 mm²'ye (#12 AWG) kadar iki kabloyu kabul edebilir ve kürek veya halka tipi pabuçların yanı sıra çıplak kablolar için sabit kelepçeleri destekler. Vida aralığı merkezden merkeze minimum 9,53 mm'dir. Tipik olarak yüzeye monte edilirler ve gelişmiş elektromanyetik uyumluluk (EMC) için montaj tabanına bağlanan entegre bir koruma şeridi içerirler.
S-Tipi modüller, sinyallerin yayılmadığı tek taraflı, ikili veya özel TMR uygulamaları için daha kompakt ve uygun maliyetli bir çözüm sağlar. T tipi modüllerin yarısı boyutundadırlar ve DIN rayına veya yüzeye monte edilebilirler. Her G/Ç sinyali için tek bir sonlandırma noktası sunarlar. Sabit kutu tipi terminaller bir adet 3,0 mm² kabloyu veya iki adet 2,0 mm² (#14 AWG) kabloyu kabul eder. Yaylı kelepçe veya yalıtım yer değiştirme türleri gibi alternatif bağlantı teknolojileriyle sahada değiştirmeye olanak tanıyan, çıkarılabilir terminallere sahip bir versiyon da mevcuttur. Her blok, işlevsel toprağa bağlı bir koruma şeridi içerir.
Mark VIe bileşenleri çeşitli çevre koşullarında küresel kullanıma uygun şekilde tasarlanmıştır. Denetleyiciler, G/Ç modülleri ve güç kaynakları dahil olmak üzere temel elektronikler -30°C ile 65°C arasında çalışacak şekilde derecelendirilmiştir. Güvenilirliği sağlamak için, belirli fieldbus ağ geçitleri (örn. PROFIBUS Master: -20 ila 55°C, FOUNDATION Fieldbus: 0 ila 55°C) gibi daha kısıtlayıcı sıcaklık değerlerine sahip modüllerin, sıcaklıkların daha düşük olduğu kontrol kabininin alt kısmına monte edilmesi önerilir. Operatör iş istasyonları gibi kontrol odası ekipmanlarının 20 ila 30°C'lik daha dar bir çalışma aralığı vardır. Tüm ekipmanlar nakliye ve depolama sırasında daha geniş sıcaklık aralıklarına (kontrolörler için -40 ila 85°C, iş istasyonları için 0 ila 30°C) dayanacak şekilde tasarlanmıştır.
Mark VIe'nin donanım özelliklerinin kilidi ControlST yazılım paketi tarafından tamamen açılır. Bu entegre araç seti, kontrol sistemi yaşam döngüsünün her yönü için birleşik bir ortam sağlar. Temelinde, tüm Mark VIe ve Mark VIeS sistemlerinde programlama, konfigürasyon, gerçek zamanlı trend oluşturma ve derinlemesine teşhis analizi için kullanılan ToolboxST uygulaması bulunmaktadır. Yüksek kaliteli, zamanla tutarlı verilerin hem kontrolörler içinde hem de tesis düzeyinde mevcut olmasını sağlayarak etkili varlık yönetimi ve operasyonel karar alma için sağlam bir temel oluşturur.
IEC 61508 gibi standartlar kapsamında sertifikasyon gerektiren güvenlik açısından kritik uygulamalar için Mark VIeS Güvenlik sistemi kullanılır. Bu sistem, bakım ve konfigürasyon için aynı tanıdık ControlST yazılım paketini ve ToolboxST araç setini kullanarak operatör eğitim gereksinimlerini büyük ölçüde azaltır. Bununla birlikte, fiziksel ve mantıksal olarak ayrı bir sertifikalı donanım ve yazılım fonksiyon blokları setine sahiptir. ToolboxST, konfigürasyon ve Güvenlik Enstrümanlı Fonksiyon (SIF) programlaması için güvenlik sistemini kilitlemek veya kilidini açmak için güvenlik özellikleri sağlayarak güvenlik mantığının bütünlüğünün asla tehlikeye atılmamasını sağlar.
Sistemin I/O portföyü çok geniştir; hem ayrı girişler gibi genel modülleri (voltaj değeri ve izolasyona göre değişir) hem de uygulamaya özel son derece uzmanlaşmış modülleri kapsar. Örneğin, özel servo modüller, türbin aktüatörlerinin hassas kapalı döngü kontrolü için gereken ultra hızlı işlemeyi sağlar. Benzer şekilde, dönen makinelerde radyal ve eksenel şaft yer değiştirmesini doğru bir şekilde ölçmek ve korumayı doğrudan kontrol sistemine entegre etmek için özel titreşim izleme modülleri mevcuttur. Modüller için seçim kriterleri yalnızca sinyal tipini değil, aynı zamanda gerekli yedeklilik, izolasyon seviyesi, terminal bloğu stili, güvenlik sertifikası (SIL) ve tehlikeli konumlarda kullanım onaylarını da içerir.
Referanslar: https://www.gevernova.com/content/dam/gepower-new/global/en_US/downloads/gas-new-site/resources/reference/GEA35311-Mark-VIe-Control-Product-Description-Brochure-DRAFT.pdf
