Výzva

Druhý závod má mnoho oblastí s nebezpečenstvom výbuchu a s ­extrémnou korozívnosťou (trieda I., div. 1 a trieda I., div. 2). Tradičné iskrovo bezpečné segmenty FISCO majú zvyčajne určitú stratu signálu a podporujú len štyri zariadenia s krátkymi segmentmi. Táto druhá inštalácia vyžadovala systém FOUNDATION Fielbus, ktorý by fungoval spoľahlivo v drsnom a nebezpečnom prostredí a zároveň by maximalizoval kapacitu iskrovo bezpečného segmentu. Personál by mal byť schopný pracovať so zariadeniami v prevádzke. FISCO (koncept iskrovej bezpečnosti Fieldbus) ponúka spôsob, ako obísť obmedzenia normálnej iskrovej bezpečnosti.

Ponúka vyššie napätie a prúd v nebezpečnom prostredí – 12,8 V a 115 mA. Hlavná vetva (trunk) je dlhá 100 m a odbočka (spur) 60 m. Certifikácia systému nie je potrebná, keďže FISCO sa vyhýba oddeľovaniu živých a neživých častí siete v rozbočovači. Jednou z vecí, ktorú bolo treba pri aplikácii technológie Fieldbus s obmedzením napätia do závodu zvážiť, bola skutočnosť, že systém je síce čistý pri vstupe, ale pri styku s agresívnym prostredím sa ­konektory „zašpinia“ a môžu sa začať „kaziť“. Hrdza a korózia ­časom degraduje komunikáciu a spôsobuje sieťovú nestabilitu.

Tieto podmienky tiež generujú ďalší odpor, čo má za následok pokles napätia. Náhodné a prerušované komunikačné problémy je ťažšie určiť a odstrániť. Obvykle ich nájdete až pri odstavení výroby v závode. Pracovníci však musia byť schopní nájsť tieto problémy skôr, ako spôsobia odstávku. Človek si nemôže byť istý, či bude 12,8 V stačiť na kompenzáciu korózie, pretože zariadenia Fieldbus vyžadujú pracovné napätie aspoň 9 V.

Možné riešenie

Pokročilý diagnostický modul (ADM – Advanced Diagnostic Module) od spoločnosti Pepperl + Fuchs nielen šetrí čas pri zavádzaní systému do prevádzky, ale aj deteguje degradujúce podmienky alebo chyby vyskytujúce sa na priemyselných zberniciach. Akákoľvek zmena v inštalácii (napríklad korózia alebo nepovšimnuté chyby zo strany operátorov) bude odhalená ešte pred negatívnym pôsobením na výkon závodu. Modul ADM je súčasťou produktovej skupiny FieldConnex Pepperl + Fuchs určenej na komunikáciu po priemyselnej zbernici.

FieldConnex umožňuje navrhovať topológiu procesnej zbernice ­špeciálne pre danú aplikáciu. Kým procesná zbernica slúži na ­prenos údajov, FieldConnex poskytuje infraštruktúru napájanie, inštalačné prvky a príslušenstvo. Koncepcia vysoko výkonovej hlavnej vetvy (High Power Trunk – HPT) spoločne s FieldBarriers predstavujú nový prístup k vytváraniu iskrovo bezpečných segmentov procesných zberníc. Celá inštalácia je nepretržite monitorovaná pomocou modulu ADM integrovanom vo FieldConnex.

Vysoko výkonná hlavná vetva

Radšej ako obmedzovať množstvo energie na hlavnej vetve kábla Fieldbus na iskrovo bezpečnú alebo nezaistenú úroveň, HPT ­obmedzuje energiu na odbočkách k zariadeniam. Použitím FISCO s HPT sa energia na hlavnej vetve zvýši na 500 mA a nie na 115 mA. Zvýšené množstvo energie dostupnej pre prevádzkové prístroje umožňuje konzistentnú inštaláciu bez ohľadu na oblasť klasifikácie. Obmedzením energie v prevádzke a nie v kontrolnej miestnosti je výkon efektívne distribuovaný do potrebných zariadení.

V dôsledku toho sú ochranné zariadenia segmentu inštalované podobne – či už ide o nebezpečné, alebo univerzálne aplikácie. Výhodou HPT je konzistencia, káblové vedenie a úspora nákladov. Ďalším benefitom HPT je možnosť štandardizovať napájacie ­podmienky jedného systému pomocou voliteľných redundantných modulov pre všetky oblasti závodu. Napájaním 30 V500 mA možno dosiahnuť maximálnu dĺžku káblov a maximálne zaťaženie bez použitia opakovača.

FieldBarriers

„Prevádzkové bariéry“ sú montované v blízkosti periférií a poskytujú ochranu proti skratu a obmedzujú energiu na ochranu proti výbuchu. Zaručujú, že segment zostane v prevádzke aj počas poruchového stavu na odbočke. HPT rozširuje validačné metódy FISCO posudzovaním každej odbočky samostatne. FieldBarriers môžu byť na hlavnej vetve reťazené, a preto môžu prevádzkové zariadenia fungovať bez „pracovného povolenia vo výbušnom prostredí“. Ich použitie nie je nijako obmedzené – pracujú vo FISCO, FNICO, nebezpečných a aj vo všeobecných inštaláciách.

Inštalácia

Pôvodný systém v závode uviedli do prevádzky pomocou štandardnej metódy vybraním káblov hlavnej vety a vykonaním odporovej a kapacitnej kontroly. Ak nastal nejaký problém, technici v prevádzke rozhodli, či je zdroj problémov zo systému hlavnej vetvy, odbočky alebo zo zariadení. Dostať chyby zo systému pri štarte bolo pomerne časovo náročné. Ak už bol systém uvedený do prevádzky, pracoval dobre. Prístroje pre FOUNDATION Fieldbus eliminujú potrebu kalibračných testov priamo v prevádzke, vkladanie prevodového faktora do vysielača a potvrdzovanie odpovede 4 – 20. Uvedenie do ­prevádzky bolo extrémne rýchle. V jeden deň oživili a pripojili na sieť viac ako 40 prístrojov. Pepperl + Fuchs pri inštalácii v druhom závode potvrdila, že všetky skúšky, overovania a ladenia nebudú potrebné.

S pokročilou diagnostikou sa všetky siete preskenujú ešte pred zavedením prístrojov. Po namontovaní prístrojov sieť opäť prekontrolovali a porovnali hladiny hluku, spotrebu energie a stav siete. Kto pozná inštaláciu Fieldbus, vie, že inštalačný proces má výrazný vplyv na kvalitu komunikácie. Druhú inštaláciu úspešne ukončili a zistili, že systém bol nainštalovaný dokonale. Prvé štyri segmenty po inštalácii skontrolovali skontrolovali všetky ukončenia, uskutočnili kapacitné a odporové kontroly, vykonali ručné kontroly rozsahu a každý nástroj ešte prekontrolovali ručným meracím prístrojov. Následne použili ADM na overenie všetkých informácií a všetko sedelo dokonale.

Pokročilý diagnostický monitor

V skutočnosti ADM zachytil jeden problém, ktorý ručný merací ­prístroj nezaznamenal. Nebola to taká chyba, aby zabránila spusteniu FOUNDATION Fielbus. Systém bežal, žiadne komunikačné ­chyby nenašli, no sieť bezchybná nebola. ADM ju zachytil. Zabudovaný zakončovací rezistor nebol vypnutý. Dôvera v pokročilú diagnostiku opäť vzrástla. Ďalší systém sprevádzkoval osem segmentov. Prebehla kontrola ukončení konektorov a káblov hlavnej vetvy. Po zistení, že segmenty boli v prevádzke, pokročilý diagnostický monitor použili aj na ďalších osem segmentov. Po dvadsiatich minútach pokročilá diagnostika našla dva problémy, ktoré predtým prehliadli jedno ukončenie nebolo zapnuté a polarita na ďalšom bola obrátená.

Chyby opravili do desiatich minút a segmenty opäť uviedli do prevádzky. Následne pripojili ďalších 40 zariadení a na overenie použili iba diagnostický systém. Všetko prebehlo bez problémov. Dokonca aj najdlhšie ­prepojenie – 1 500 stôp – fungovalo bez akýchkoľvek problémov. Ako keby sa nachádzalo iba 5 stôp od rozvádzača. Aktuálne sa v závode nachádza šesť rôznych miest s nainštalovaným FOUNDATION Fieldbus pomocou HPT. Ručné meracie prístroje ani osciloskopy sa na linke priamo nepoužívajú. Po inštalácii systému prebehli úpravy vzdialeným prístupom a všetko bolo pripravené na prevádzku. ADM bol absolútne spoľahlivý.

Ďalšie funkcie

Diagnostický systém ponúka aj sprievodcu inštaláciou, záznam alarmov a údajov a zabudovaný osciloskop na zobrazovanie hĺbkových detailov signálov. Po pripojení všetkých prístrojov na sieť môžu ­používatelia zadať tagy pre každú adresu a pre každý segment ­ručne. Potom je jednoduché identifikovať prístroj a problém bez toho, aby musel údržbár vkročiť do prevádzky. Sprievodca inštaláciou má ľahké a intuitívne ovládanie. Diagnostické funkcie sú ­rovnako spoľahlivé. Systém meria úroveň signálu, správne ukončenie a kontinuitu kábla. Ponúka vytváranie reportov a obsahuje komplexnú dokumentáciu k systému.

Základný report možno porovnávať so skutočnými hodnotami a ak nastane nejaký problém, oznámi ho používateľovi, naznačí prípadné príčiny a ponúkne možné riešenia. Najlepšou výhodou je to, že nikto už nemusí fyzicky do prevádzky. Modul diagnostiky fyzickej vrstvy zachytáva všetky hodnoty a môže ich ukladať až dva roky kvôli vytváraniu trendových grafov. Vzhľadom na schopnosť vizuálnej reprezentácie digitálnych komunikačných zberníc prichádzajúcich z riadiacej miestnosti systém skutočne pridáva „ďalší pár očí“ a upozorní na problém ešte pred jeho vznikom. Dôležitou a nadmieru užitočnou funkciou systému je softvér na vzdialené ovládanie. Segmenty môžu byť oživované z pohodlia kancelárie.

Už netreba behať po prevádzke s notebookom. Aj sieť môže byť monitorovaná vzdialene – dokonca aj z domova. Množstvo ušetreného času pomocou pokročilej diagnostiky je očividné. V skutočnosti dlhšie trvalo fyzické nastavovanie prepínačov v rozvádzačoch ako oživenie a uvedenie do prevádzky. Praktické uvedenie prvého (štvorsegmentového) systému trvalo deň a pol, nasledujúcich osem segmentov fyzicky nastavovali 60 minút a ďalších 20 minút ­oživovali. Úroveň spoľahlivosti siete tiež dramaticky vzrástla. Keď ADM potvrdil, že systém je dobrý, pokračovalo sa ďalej.

Od poruchovej údržby až k prediktívnej údržbe

Pokročilá diagnostika umožnila s ľahkosťou prejsť od poruchovej údržby k preventívnej údržbe. Ak máte závod fungujúci 247, akékoľvek zlyhanie prístrojov znamená zastavenie celej prevádzky. Potrebujete komunikačný systém, na ktorý sa môžete spoľahnúť systém s vysokým výkonom, dobrou kvalitou signálu, konzistenciou a účinnosťou.