Foundation Fieldbus

gazdaságosan

FF Economy

Szelmann Szilárd –Yokogawa Hungária Kft.

Tartalom

1. Szép digitális világ

2. Fieldbus ABC

3. Modern folyamatirányító rendszer

4. Előnyök – CAPEX

5. Előnyök – OPEX

6. Elvárható gazdaságossági előnyök

7. FF gazdaságossági számítások – Zöldmezős beruházás

8. FF gazdaságossági számítások – Rekonstrukciós beruházás

Szeretem, nem szeretem…

4-20mA + HART

(1200Bps, DD files)

Foundation Fieldbus

(31,25kBps, eDDL,

FDT/DTM)

????????

(embedded configuration,

1/10GBps, PoE, IPv6)

Szép digitális világ (1) – XXI. század

Telecom – S-100 bus Unibus VAXBI MBus STD Bus SMBus Q-Bus

ISA Zorro II Zorro III CAMAC FASTBUS LPC HP Precision Bus EISA

VME VXI NuBus TURBOchannel MCA SBus VLB PCI PXI HP GSC

bus CoreConnect InfiniBand UPA PCI-X AGP PCI Express Intel

QuickPath Interconnect HyperTransport

Computer – Apple Desktop Bus, HIL, MIDI, Multibus, RS-232 (serial

port), DMX512-A, IEEE-488 (GPIB), EIA/RS-422, IEEE-1284 (parallel

port), UNI/O, ACCESS.bus, 1-Wire, I²C, SPI, EIA/RS-485, Parallel

SCSI, USB, FireWire (1394), Fibre Channel, Camera Link, External

PCI, Express x16, Thunderbolt, ST-506 ESDI SMD Parallel ATA (PATA)

DMA SSA HIPPI USB MSC FireWire (1394) Serial ATA (SATA) eSATA

eSATAp SCSI Parallel SCSI Serial Attached SCSI (SAS) Fibre

Channel (FC) iSCSI ATAoE

Épület Automatizálás – 1-Wire, BACnet, C-Bus, DALI, DSI, KNX,

LonTalk, Modbus, oBIX, X10, xAP, ZigBee, InstaBus

Autóipar – LIN, J1708, J1587, FMS, J1939, CAN, NMEA 2000, VAN,

FlexRay, MOST, Keyword Protocol 2000

Energetika – IEC 60870-5 (DNP3), IEC 60870-6, IEC 61850, IEC

62351, Modbus, Profibus

Folyamatirányítás – BSAP, CC-Link Industrial Networks, CIP,

Controller area network, ControlNet, DeviceNet, DF-1, DirectNET,

EtherCAT, Ethernet Global Data (EGD), Ethernet Powerlink,

EtherNet/IP, FINS, FOUNDATION fieldbus (H1, HSE), GE SRTP,

HART Protocol, Honeywell SDS, HostLink, INTERBUS,

MECHATROLINK, MelsecNet, Modbus, Optomux, PieP, Profibus,

PROFINET IO, SERCOS interface, SERCOS III, Sinec H1, SynqNet,

TTEthernet

A világ soros buszrendszerek nélkül

Azt hittem, hogy meg tudom oldani…

Szép digitális világ (2) – Automatizálási protokollok

Source: http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_automation_protocols

Nem mindig a műszakilag legjobb a befutó…

Példa 1980-ból:

VHS (JVC) vs. Video2000 (Phillips)

Megjelenés: 1976

Utolsó forg.: 201?

Megjelenés: 1979

Utolsó forg.: 1988

Modern folyamatirányító rendszer

DCS Kontroller

HMI ENGOPC

Felső szintű adatkapcsolat: APC,

MIS

Al(?)rendszer: ESD, Égővezérlő, UNIT

PLC, terepi terminál, stb.

Modbus

HMITS

Biztonsági vezérlő

Saját távoli I/O

H1

Karbantartói rendszer

Modbus TCP/IP

UGS(OPC, serial bus)

Modbus TCP/IP

Foundation FieldBus (H1) ABC

Tudta, hogy…?

• Max. eszközszám egy FF szegmensben

32 (6-12 gyakorlatban)

• FF kommunikációs sebesség

31,250Bps

• Ciklusidő

100ms (Control in the field)

1s (eszköz-host között)

• Teljes kábelezési hossz (csavart érpár, repeater nélkül)

1900m

• Tápellátás és kommunikáció egy kábelben

• Ex-i és/vagy Ex-d védelmi módok

• SIF, TÜV (SIL3) bizonylatolt

Foundation FieldBus – Pros and Cons

Előnyök – CAPEX (1) nemzetközi irodalom szerint

1) Tervezési és dokumentációs időigény csökkenés és

rugalmasság a tervezésben

2) Szabványosítási „kényszer”

3) Plug&Play terepi eszköz funkcionalitás

4) Csökkentett kábelezési és nyomvonal építési

költségek a terepen

5) Csökkentett kábelezési és nyomvonal építési

költségek a műszerhelyiségben (nincs marshalling)

6) Jelentősen kisebb szekrény helyigény (kevesebb I/O

kártya, IS leválasztó, túlfesz.véd.eszk., sorkapocs)

7) Jelentősen gyorsabb beüzemelés és üzembe

helyezés (10-20%-a a hagyományosnak)

Előnyök – CAPEX (2) gyakorlati tapasztalat szerint

1) Tervezési és dokumentációs időigény csökkenés és

rugalmasság a tervezésben

2) Szabványosítási „kényszer”

3) Plug&Play terepi eszköz funkcionalitás

4) Csökkentett kábelezési és nyomvonal építési

költségek a terepen

5) Csökkentett kábelezési és nyomvonal építési

költségek a műszerhelyiségben (nincs marshalling)

6) Jelentősen kisebb szekrény helyigény (kevesebb I/O

kártya, IS leválasztó, túlfesz.véd.eszk., sorkapocs)

7) Jelentősen gyorsabb beüzemelés és üzembe

helyezés (10-20%-a a hagyományosnak)

8) Növekvő szoftverkonfigurációs időigény (különösen

„Control in the Field” esetén)

Előnyök – OPEX

1) Szabványosítási „kényszer”

2) Egyszerű és gyors terepi eszköz csere és új eszköz hozzáadás

(kisebb kábelezési korlát)

3) Részletesebb, gyorsabb és fejlettebb diagnosztikai funkciók (mint

HART-nál) karbantartói rendszerrel vagy anélkül is (FIMS)

4) Több változó egyidejű, gyors elérése egy eszközből (pl.

multiparaméteres eszközök, analizátorok, dp távadó: p, dp, tchip, tamb

etc.)

5) Terepi eszköz konfiguráció letöltés közvetlenül a DCS-ből. (pl.

minimális állásidő eszközcsere esetén)

6) „Control in the field” – működés host kiesés esetén is

7) Fizikai média diagnosztikai lehetőségek (Advanced Diagnostics)

8) Digitális szelep pozícionálók teljes integrálása

9) Gyorsabb és pontosabb terepi eszköz hiba feltárás

10)Hatékonyabb karbantartási támogatási lehetőségek az

eszközszállítóktól

11)Rövidebb üzemállási idő

Elvárható gazdaságossági előnyökMottó:

A költség megtakarítás nem következik automatikusan FF rendszer alkalmazásából.

Ennek oka, hogy a közismert „PARETO” elvnek megfelelően az ipari berendezésekkel

kapcsolatos költségek 80%-a a beüzemelést követően jelentkezik.

CAPEX vs. OPEX

CAPEX

• Ne várjunk automatikusan költségcsökkenést

• Rövidebb projekt végrehajtás a beüzemelési idő

jelentős csökkentése miatt

OPEX

• Közvetlen üzemeltetési költségek az alkalmazott

eszközök általános kvalitásától függnek

• A közvetett költség megtakarítást az üzem

megnövekedett rendelkezésre állása adhat, amely a

rendszer élettartama alatt jelentős értéket képviselhet

FF Gazdaságossági számítások (1) – Zöldmezős projekt

Mottó:

FF bizonyítottan gazdaságosabb zöldmezős beruházások esetén, abban az esetben ha a

megfelelő hangsúlyt fektetünk a kezelők, a műszerészek és a mérnökök műszaki

kompetenciájának megteremtésére részletes oktatások segítségével a létesítmény teljes

életciklusa alatt: Tervezés/Gyártás/FAT/Telepítés/Üzembe helyezés és Karbantartás.

DCS signals

Signal type pcs

AI (4...20 mA) 200

AO (4...20 mA) 20

DI (24 VDC) 320

DO (24 VDC) 80

Motor control, Profibus DP 25

Motor control, frequency controlled, Profibus DP 30

Motor operated valve, Profibus DP 15

Subsystem integration with Profibus DP

Subsystem name AI AO DI DO

Water treatment plant 63 0 212 102

Auxiliary Boiler 1 20 10 90 50

Auxiliary Boiler 2 20 10 90 50

Auxiliary Boiler 3 20 10 90 50

Auxiliary Boiler 4 20 10 90 50

Electrical systems 1 1 0 11 2

FF Gazdaságossági számítások (2) – Rekonstrukció projekt

Hasznos kérdések a gazdaságossági számítások előtt:

1) A kábelezést részben vagy teljesen cserélni szükséges?

2) A létező kábelek használhatóak-e FF-hez?

3) Van elegendő hely a műszerhelyiségben új szekrények számára?

4) Mennyi a létesítmény tervezett élettartama?

5) „Advanced diagnostic” alkalmazását tervezzük?

6) Mennyire legyen a létesítmény „jövő biztos”?

7) Mennyi a beüzemelésre rendelkezésre álló idő?

8) Pneumatikus rendszert szükséges lecserélni?

9) Mekkora oktatási és műszaki kompetencia kiépítési költsége az FF-re

áttérésnek?

DCS signals

Signal type pcs

AI (4...20 mA) 200

AO (4...20 mA) 20

DI (24 VDC) 320

DO (24 VDC) 80

Motor control, Profibus DP 25

Motor control, frequency controlled, Profibus DP 30

Motor operated valve, Profibus DP 15

CAPEX

• Nincs gyakorlati költség különbség 4-20mA+HART és FF között

• A körtesztek (Labor-2) és a beüzemelés jelentősen gyorsabb,

gyorsabb projekt megvalósítást eredményez

OPEX

• Várhatóan kevesebb üzemállás

• Várhatóan hatékonyabb karbantartás

FF Gazdaságossági számítások (3) – Eredmények