29590 ban_at_semiconductor_540x150

PlantWeb - cuộc cách mạng công nghệ tự động hóa nhà máy

Email In PDF.

PlantWeb là một kiến trúc dựa trên hiện trường mang tính cách mạng hóa công nghệ tự động hóa quá trình, do hãng Emerson Process Management (thuộc tập đoàn Fisher-Rosemount) sáng lập.

Tổng quan

planweb1-

PlantWeb là một kiến trúc dựa trên hiện trường mang tính cách mạng hóa công nghệ tự động hóa quá trình, do hãng Emerson Process Management (thuộc tập đoàn Fisher-Rosemount) sáng lập. Chứng minh qua thực tế, kiến trúc này đã tạo nên những giải pháp tối ưu hóa hoạt động của nhà máy. Với PlantWeb, các chức năng vượt xa công nghệ điều khiển phân tán DCS truyền thống, thông tin hiện trường được cung cấp sẵn sàng bất cứ ở đâu, và khi nào người quản lý muốn.

 

Kiến trúc dựa trên hiện trường PlantWeb là một giải pháp tự động hóa về quản lý tài sản nhà máy, điều khiển quá trình, và thực thi quản trị. PlantWeb tạo bởi 3 thành phần:

- Các thiết bị hiện trường thông minh

- Các chuẩn và hệ thống thông tin nền tảng

- Các phần mềm tích hợp cho các modul

 

Những thành phần này được nối mạng theo các chuẩn truyền thông mở, bao gồm: FOUNDATIONTM fieldbus tại cấp hiện trường, Ethernet tại cấp nhà máy và OPC (OLE for Process Control) tại mức quản lý. Tất cả các thành phần hoạt động như một nút mạng, thu thập, phát tán và sử dụng thông tin. Hiểu một cách đơn giản, PlantWeb hoạt động như sau:

- Các thiết bị hiện trường thông minh phụ trách thu thập thông tin.

- Hệ tự động hóa DeltaVTM hỗ trợ công tác quản lý được dễ dàng và truyền thông tin cho các đơn vị chức năng điều khiển quá trình và thực thi quản trị.

- Phần mềm Quản lý tài sản nhà máy (AMS-Asset Management Solutions) xử lý thông tin để thêm tính năng quản lý tài sản.

 

PlantWeb có nhiều thế mạnh hơn tất cả những giải pháp tự động hóa quá trình truyền thống:

- PlantWeb được thiết kế để thu thập và quản lý hiệu quả kho thông tin quan trọng từ các thiết bị hiện trường thông minh.

- Kiến trúc này được phát triển từ mức cơ sở theo công nghệ FOUNDATION fieldbus.

- PlantWeb là kiến trúc phân tán, chứ không phải tập trung.

- PlantWeb tuân theo các chuẩn công nghiệp ở mọi cấp trong kiến trúc.

- Không còn đơn thuần điều khiển quá trình, nó cung cấp chức năng quản lý tài sản nhà máy và thực thi quản trị.

 

Ngoài những khoản tiết kiệm chi phí lắp đặt ban đầu, kiến trúc mở và toàn diện này còn mang lại lợi thế cạnh tranh thực tế cho nhà máy của bạn, cụ thể là:

- Giảm độ biến động quá trình

- Tăng khả năng sẵn sàng của nhà máy

- Tiết kiệm chi phí vốn và xây dựng

- Giảm chi phí vận hành và bảo trì

- Đơn giản hóa các thủ tục

Các thành phần trong kiến trúc PlantWeb

Các thiết bị hiện trường thông minh

planweb2

Trong kiến trúc dựa trên hiện trường, các bộ phát, bộ phân tích, điều khiển van và các thiết bị hiện trường khác không còn mang chức năng ngoại vi cho hệ điều khiển phân tán DCS trung tâm. Với bộ xử lý tích hợp trên mạch, chúng trở thành các nút thông minh trong mạng tự động hóa quá trình.

Khác với kiến trúc DCS tập trung truyền thống, kiến trúc dựa trên hiện trường PlantWeb được thiết kế đặc thù nhằm tận dụng tối đa thông tin do các thiết bị hiện trường cung cấp, không chỉ về quá trình mà còn về chính bản thân thiết bị và môi trường xung quanh.

 

Thí dụ, các thiết bị PlantWeb thực hiện chẩn đoán và một số chức năng khác mà trước đây do các máy tính hay hệ thống tách biệt đảm nhiệm. Thông tin này giúp cắt giảm kinh ngạc chi phí về vốn và xây dựng, vận hành và bảo trì, và hơn nữa, cách mạng hóa phương thức quản lý nhà máy.

 

Các chuẩn và hệ thống thông tin nền

planweb3

PlantWeb sử dụng những hệ điều hành và phần mềm dễ dùng dựa trên PC sẵn có ngày nay. Nó cũng áp dụng các chuẩn mở về trao đổi thông tin giữa các thiết bị hiện trường số và với các hệ thống, ứng dụng trong nhà máy hay văn phòng.

 

Với các hệ thống mềm dẻo như DeltaV và AMS, bạn có thể áp dụng kiến trúc PlantWeb vào quy mô nhỏ, sau đó thêm dung lượng hay chức năng tùy khả năng tài chính của mình. Điều này cho phép bạn khởi đầu từ quy mô nhỏ, sau đó bành trướng dần khi đã thấy rõ những lợi ích cơ bản của PlantWeb trong nhà máy của mình.

 

Những chuẩn mở cho phép người quản lý chọn những thành phần tốt nhất đáp ứng theo yêu cầu và tích hợp chúng với nhau và với các hệ thống khác trong nhà máy và trong văn phòng.

 

PlantWeb là giải pháp duy nhất cung cấp một môi trường tích hợp duy nhất sử dụng các chuẩn trao đổi thông tin: HART, OPC, và FOUNDATION fieldbus. Ngoài ra, PlantWeb còn hỗ trợ cả những giao thức truyền thống như 4-20 mA, Ethernet tốc độ cao, AS-I bus, DeviceNet, Profibus DP và Modbus.

 

HART

planweb4

Hơn 4 triệu thiết bị HART đang được sử dụng trên toàn thế giới. Mỗi thiết bị đều có thể làm nền tảng xây dựng kiến trúc PlantWeb. HART cung cấp nhiều lợi ích tương tự như FOUNDATION fieldbus trong khi vẫn tương thích với các tín hiệu analog 4-20 mA và phần cứng analog đi kèm bằng cách thêm thông tin số vào kênh truyền thông analog 4-20 mA chuẩn. Tín hiệu số này có thể mang các thông tin thiết bị khác, giúp thiết lập cấu hình dễ dàng. Nó còn cho phép nhiều nút mạng truy cập các thông tin chẩn đoán và dữ liệu quá khứ, trao đổi nhiều số đo và các giá trị tính ra.

 

OPC

planweb5

OPC (OLE for Process Control - chuẩn nhúng và liên kết đối tượng cho điều khiển quá trình) là một chuẩn để trao đổi thông tin liên quan tới quá trình giữa các ứng dụng trên Windows. Nó là cầu nối giữa quá trình và các ứng dụng trên máy tính cá nhân, mang thông tin do kiến trúc PlantWeb thu thập tới các nhà quản lý và những người ra quyết định khác.

 

OPC hoạt động trong một môi trường Windows NT, dễ dùng và dễ định vị. Tính năng plug-n-play cho phép bạn chỉ cần quan tâm tới từng thành phần một mà không cần chú ý đến vấn đề tích hợp cho cả hệ thống.

 

FOUNDATION fieldbus

planweb6

 

FOUNDATION fieldbus là một công nghệ then chốt trong kiến trúc PlantWeb, làm thay đổi cơ bản hiệu quả hoạt động của nhà máy. Không giống các giao thức số khác trên thị trường hiện nay, FOUNDATION fieldbus được phát triển đặc thù nhằm đáp ứng những yêu cầu trong công nghiệp quản lý quá trình; nó là một chuẩn được chấp nhận khắp thế giới, mang tính trung lập cho nhiều nhà cung cấp, và tính mở để cải tiến. Phần này sẽ cung cấp cách nhìn tổng quan về công nghệ FOUNDATION fieldbus.

 

FOUNDATION fieldbus là một hệ thống trao đổi thông tin hai chiều, tuần tự, hoàn toàn số hóa, có chức năng một mạng LAN cho các thiết bị điều khiển và sản xuất. Môi trường fieldbus là mạng số cơ sở trong hệ thống phân cấp các mạng trong nhà máy. FOUNDATION được dùng trong các ứng dụng tự động hóa lắp ráp và tự động hóa quá trình.

 

Khác các chuẩn mạng có quyền sở hữu, FOUNDATION fieldbus không do hãng nào sở hữu, không do một quốc gia hay tổ chức tiêu chuẩn nào áp đặt. Nó nằm trong các chuẩn ISA S50 và IEC 1158. Công nghệ này do Fieldbus Foundation thiết lập, đây là một tổ chức phi lợi nhuận gồm hơn 100 nhà cung cấp thiết bị hàng đầu thế giới và người dùng đầu cuối.

planweb7

 

 

 

Hiện tại trên thị trường có rât nhiều loại bus phân thành các cấp độ khác nhau. Trong điều khiển chế tạo rời rạc, loại bus hay dùng nhất là bus cảm biến, được thiết kế để phối ghép giữa các thiêt bị rời rạc như các chuyển mạch. Cấp tiếp theo của bus gọi là bus thiết bị, dùng cho các thiết bị rời rạc phức tạp hơn nhiều như mô-tơ hay các van rời rạc. Cấp tiếp theo được gọi chung là fieldbus, được thiết kế cho các thiết bị phức tạp và truyền tải thông tin quá trình. Các fieldbus thích hợp nhất cho điều khiển và chẩn đoán quá trình, trong đó FOUNDATION fieldbus là sản phẩm thống trị trên thị trường fieldbus.

 

Phần mềm tích hợp modul

Phần mềm sử dụng trong kiến trúc PlantWeb được tích hợp thành hệ thống hoàn chỉnh từ các modul phần mềm, thu thập tất cả dữ liệu do các thiết bị hiện trường lấy được chuyển thành thông tin hữu ích, phục vụ cho vận hành, bảo trì và quản lý. Các trình ứng dụng PlantWeb như DeltaV và AMS có tính modul, do vậy người dùng có thể mua và triển khai chỉ những thành phần theo yêu cầu. Ngoài ra, các modul trong đó được tích hợp để làm việc ăn khớp với nhau, và có giao diện Windows dễ dùng, dễ học.

 

Những chức năng của kiến trúc PlantWeb

Điều khiển quá trình

Kiến trúc PlantWeb cung cấp điều khiển chặt chẽ và hiệu quả để thực thi qúa trình tốt hơn, đồng thời nhờ tính năng điều khiển nối mạng, tăng khả năng co dãn, mềm dẻo của nhà máy. Điều khiển nhà máy theo cách truyền thống được thực hiện bằng các hệ điều khiển phân tán DCS. Nếu muốn thêm chu trình hay chức năng, thì mất chi phí lớn để mở rộng hệ DCS. Xét về mặt này, công nghệ dựa trên hiện trường có bước đột phá mang tính cách mạng. Nếu dùng fieldbus FOUNDATION, thì việc điều khiển không phụ thuộc vào vị trí. Một khối chức năng điều khiển PID có thể hoạt động ở bất kỳ thiết bị nào thích hợp như trong hệ điều khiển của bộ phát, hay van. Bổ sung tính năng điều khiển vào các thiết bị hiện trường giúp giải phóng dung lượng hệ thống điều khiển, và lấy chỗ cho các chức năng cấp cao hơn. Đồng thời chiến lược điều khiển được áp dụng đồng loạt, không phụ thuộc vào vị trí.

 

Kết quả là tính mềm dẻo, cũng như khả năng co dãn vượt trội so với các kiến trúc DCS truyền thống.

 

Quản lý tài sản

Điều khiển quá trình liên quan tới kiểm soát, đo lường và quản lý các nội dung quá trình, còn quản lý tài sản bao hàm những công tác trên với các trang thiết bị thực thi quá trình, không chỉ gồm các van, bộ phát, bộ phân tích và các thiết bị hiện trường khác, mà còn cả các thiết bị quay như bơm và mô-tơ. Phần mềm AMS của PlantWeb giúp điều khiển tốt hơn cho từng thiết bị trong nhà máy. Thí dụ, AMS hỗ trợ các kỹ sư bảo trì kiểm tra và đặt cấu hình một thiết bị từ xa. Nhân viên tại xưởng bảo trì hay phòng điều khiển có thể tiếp tục theo dõi các thiết bị để biết ngay tức khắc xem có sự cố không.

 

Thực thi quản trị

PlantWeb tích hợp ăn khớp thông tin giữa khu vực sản xuất và khu vực văn phòng, từ cấp thiết bị cho tới các hệ thống nhà máy hay văn phòng. Điều khiển quá trình và quản lý tài sản chỉ là một phần trong cỗ máy doanh nghiệp. Chức năng thực thi quản trị của một kiến trúc dựa trên hiện trường tạo nên mối gắn kết mật thiết giữa các hoạt động tác nghiệp và quá trình sản xuất trong nhà máy.

 

Thí dụ, với hệ thống quản lý tài sản như R3 của SAP, nhà quản lý có thể đối chiếu thông tin quá trình với dữ liệu kho và đơn đặt hàng. Hoặc có thể dùng các thông tin quản lý tài sản từ các thiết bị hiện trường thông minh trong các chương trình quản lý bảo trì tại cấp nhà máy.

 

OPC là một công cụ hữu hiệu để thực hiện cầu nối này giữa hiện trường nhà máy và máy tính cá nhân. Và với công nghệ Internet cùng các trình duyệt thân thiện, nhân viên trong toàn doanh nghiệp có thể lấy thông tin cần thiết để quản lý quá trình, nhà máy hay hoạt động kinh doanh hiệu quả hơn.


Tin mới hơn:
Tin cũ hơn: