1/4

Automatiseringscomponenten in de energietechniek:

Inleiding

De automatiseringsstructuur van procesregelinstallaties zal worden behandeld. DCS systemen zijn reeds uitgebreid besproken door Hans Gijtenbeek in het hoofdstuk regelingen; als aanvulling hierop zullen DCS en

PLC/SCADA systemen met elkaar worden vergeleken. Als laatste zullen remote I/O systemen en dedicated

control units worden behandeld.

Automatiseringsstructuur

De automatiseringsstructuur van procesregelingen ziet er uit zoals aangegeven in figuur 1

• Figuur 1 Processutomatiseringsstruktuur.

De opbouw is hiërarchisch met van onder naar boven in de structuur de volgende componenten:

1. Veldcomponenten zoals transmitters, remote I/O, lokale bedienterminals en motoren

2. PLC of DCS systemen (basisracks)

3. Engineering en process operator stations (meestal PC’s) 4. MES PC’s (Manufacturing Execution Systemens)

5. ERP PC’s (Enterprise Resource Planning)

Voor de automatisering van ketelinstallaties zijn 1 tot 3 essentiële componenten en kunnen 4 en 5 worden

toegevoegd. MES (Manufacturing Execution Systems) is de automatiseringslaag tussen de procesbesturing

op de fabrieksvloer en ERP-systemen (Enterprise Resource planning) in de kantooromgeving. Het is een samenstel van technologieën en technieken die zorgdragen voor een efficiëntere manier van produceren.

MES regelt niet alleen de informatieoverdracht, het voegt functionaliteit toe aan de transactieverwerkende ERP-systemen en de real-timeprocesbesturingssystemen. M.b.v. de ERP systemen en software kunnen

financiële administratie, de voorraadadministratie, de inkoop en verkoopadministratie, de

personeelsadministratie (geautomatiseerd) worden uitgevoerd ; deze zijn met name bij productieprocessen van belang. Energieberekeningen kunnen prima worden uitgevoerd door ERP systemen.

2/4

DCS of PLC/SCADA:

Van origine werden DCS systemen gebruikt voor complexe analoge regelingen in de procesindustrie en

PLC’s werden gebruikt voor hoge snelheid digitale regelingen van machines. De decentrale regeling van DCS systemen sloeg op het verdelen van de regelingstaken over de onderverdeelde hardware met daarboven

een centrale regel/supervisiesysteem. De huidige PLC/SCADA en DCS systemen lijken qua hardware steeds

meer op elkaar: I/O kaarten , CPU’s en communicatiekaarten in een rack met daarboven een PC met besturingssoftware.

• Figuur 2 Basisracks (AS1 en AS2) met daarboven operator bedien PC’s ; een DCS of PLC/SCADA systeem?

PLC’s kunnen tegenwoordige ook analoge regelingen uitvoeren en kunnen ook worden uitgevoerd met

batch software en DCS systemen kunnen ook digitale besturingsfuncties uitvoeren. Failsafe systemen worden tegenwoordig grotendeels uitgevoerd door PLC systemen, maar ook hier kan de DCS failsafe taken

uitvoeren. Dus ook functioneel gezien groeien beide systemen naar elkaar toe. In de traditionele ketelwereld

zal de PLC voorlopig nog wel de failsafe (branderbesturing) taken op zich nemen met daarboven geplaatst een DCS voor de analoge regelingen. Maar in de toekomst zal de keuze tussen DCS of PLC meer worden

bepaald door: de aanschafkosten en life cycle kosten en de ondersteuning van leverancier omdat de verschillen in hardware en software functionaliteit minimaal worden.

Remote I/O

Remote I/O modules verzorgen de koppeling van de veldcomponenten -zoals transmitters, bedienterminals etc. – met de DCS of PLC/SCADA (racks) via een busysteem. Zodoende worden de I/O kaarten die vroeger

in de racks zaten decentraal –in het veld- opgesteld. Remote I/O modules kunnen ook eenvoudig in MCC’s worden geplaatst en verzorgen dan de aansturing/terugkoppeling van de motorrrelais’ en thermische

motorbeveiligingsschakelaars. Door de I/O decentraal op te stellen kunnen de PLC/DCS racks zeer klein zijn

en zijn alleen CPU en communicatiekaarten nodig. Remote I/O modules kunnen robuust worden uitgevoerd met een voldoende hoge IP classificatie (bv. IP65) zodat ze makkelijk in het veld kunnen worden geplaatst.

Remote I/O modules kunnen ook explosieveilig worden uitgevoerd ; de modules zijn dan zelf Ex-m of kunnen in Ex-e kasten worden geplaatst, de signalen zijn dan Ex-i. De bussystemen kunnen o.a. als Profibis

of Asi bus worden uitgevoerd.

• Figuur 3 Remote I/O unit

3/4

Dedicated control systems:

Gas- en stoomturbineregelingen zijn uitgebreid beschreven door Wesselt Hendertink in het hoofdstuk regelingen. Voor specifieke regelingen van turbines maar ook van bijvoorbeeld diesel- en gasmotoren zijn

tegenwoordig compacte regelunits beschikbaar die bestaan uit I/O en een processor die geprogrammeerd kunnen worden met een aantal specifieke motor of turbine controlloops.

Een voorbeeld van een dedicated control system is de regelloop van de gasturbine gas- en dieselregelkleppen ; deze worden aangestuurd onder invloed van o.a., het toerentalsetpoint van de

aangekoppelde generator, de maximum en minimum toerental van de gasturbine, de maximum temperatuur van de uitlaatgassen en het type brandstof dat gestookt moet worden. Deze compacte

regelloop heeft geen complete PLC of DCS nodig en kan zodoende prima worden verwerkt in een (kleine) dedicated control system zoals aangegeven in figuren 4 en 5.

• Figuur 4 Dedicated GT control unit

• Figuur 5 Aansluitschema dedicated GT unit

4/4

Een volgend voorbeeld van een dedicated control unit is de aansturing van de stoomregelklep van een

stoomturbine onder invloed van het toerentalsetpoint en de gemeten toerental van de stoomturbine; dit is

weergegeven in figuren 6 en 7. Deze controlunit kan gemakkelijk bij de turbine worden geplaatst.

• Figuur 6 Dedicated stoomturbine control unit

• Figuur 7 Blokschema dedicated stoomturbine control unit.