Architecture de base pour l'automatisation des processus

Le contrôleur DeltaV sert d'unité de traitement en temps réel principale dans le système de contrôle distribué DeltaV (DCS) d'Emerson, fournissant une exécution de contrôle déterministe pour des opérations continues, par lots,et applications de fabrication discrètesEn tant que moteur de calcul de l'architecture d'automatisation, ce contrôleur exécute des stratégies de contrôle, gère les données de processus,et des interfaces avec des instruments de terrain pour maintenir une régulation précise des processus industrielsConçus pour des applications critiques, les contrôleurs DeltaV offrent la fiabilité, les performances et l'évolutivité requises pour les opérations complexes dans les domaines chimique, pharmaceutique, pétrolier et gazier.production d'électricité, et d'autres industries où l'intégrité du système de contrôle a une incidence directe sur la sécurité, la qualité et la productivité.

Architecture du système et plateforme matérielle

Les contrôleurs DeltaV sont conçus avec une architecture modulaire et évolutive prenant en charge diverses exigences de processus:

Unités de traitement du contrôleur:

• Configurations simples et redondantes:Paires à haute disponibilité avec basculement automatique

• Variantes de puissance de traitement:Différents niveaux de performance pour des applications de contrôle simples à complexes

• Mémoire intégrée:Mémoire flash pour le stockage des applications et RAM pour le traitement en temps réel

• Modules spécialisés:Contrôleurs de sécurité certifiés SIL 2/3 pour les fonctions équipées d'instruments de sécurité

Intégration du sous-système E/S:

• Marquage électronique avec CHARM:Modules d'E/S intelligents à canal unique fournissant le conditionnement du signal

• Cartes d'entrée/sortie traditionnellesModules d'entrée/sortie analogiques et discrets à haute densité

• Appareils de liaison de bus de terrain de la Fondation:Intégration des segments de bus de terrain dans l'architecture de commande

• Les solutions d'entrée/sortie à distance:E/S distribuée sur différents protocoles de réseau

Énergie et infrastructures:

• Les deux sources d'alimentation:Entrées d'alimentation en courant alternatif ou en courant continu redondantes

• Distribution intégrée de l'énergie:Conditionnement et distribution de l'alimentation électrique dans l'armoire de commande

• Gestion thermique:Conçus pour des températures de fonctionnement industrielles standard

• Montage physique:Montage de rails ou de panneaux DIN dans des enceintes industrielles standard

Caractéristiques d'exécution et de performance du contrôle

Les contrôleurs DeltaV assurent l'exécution du contrôle déterministe avec des attributs de performance spécifiques:

Performances d'analyse et d'exécution:

• Exécution du contrôle déterministe:Temps de balayage garantis pour les boucles de contrôle critiques

• Taux d'exécution multiples:Prise en charge de différentes fréquences d'exécution du module de commande

• Traitement basé sur les événements:Réaction aux événements et alarmes distincts

• Gestion des tâches en arrière-planFonctions non critiques en termes de temps sans incidence sur l'exécution du contrôle

Capacité et évolutivité:

• Capacité du module de commande:Prise en charge de milliers de blocs de fonctions et de modules de commande

• Capacité des points d'entrée/sortie:Évolutif de centaines à des dizaines de milliers de points d'E/S

• Allocation de mémoire:Mémoire configurable pour l'application, l'historique et le diagnostic

• Connexions réseau:Prise en charge de plusieurs segments de réseau de commande

Capacité à communiquer:

• Réseau de contrôle (CNET):Réseau déterministe à grande vitesse pour la communication contrôleur à contrôleur

• Réseau d'E/S:Communication avec les modules d'E/S CHARM et les cartes d'E/S traditionnelles

• Intégration des réseaux de terrain:Fondation Fieldbus, PROFIBUS, DeviceNet et AS-Interface

• Connectivité d'entreprise:OPC, Modbus TCP et autres protocoles de réseau d'usine

Capacités fonctionnelles et méthodes de contrôle

Les contrôleurs DeltaV prennent en charge des stratégies de contrôle complètes pour diverses applications de processus:

Contrôle continu:

• Algorithmes de contrôle du PID:Implémentations standard, série, ratio et cascade

• Contrôle réglementaire avancé:Stratégies de mise en avant, de suppression et de découplage

• Contrôle basé sur le modèle:Prise en charge des applications de commande avancée intégrées

• Contrôle multivariable:Contrôle coordonné des variables de processus en interaction

Contrôle par lots et par lots discrets:

• Phases et recettes des lots:Exécution par lots conforme à l'ISA-88

• Graphiques de fonctions séquentielles:La programmation graphique des séquences complexes

• Contrôle par l'État:Implémentations de machines à état fini

• Modules d'équipement:Modules de commande réutilisables pour les opérations par lots

Systèmes de sécurité équipés d'instruments:

• Résolveurs de logique de sécurité:Contrôleurs de sécurité certifiés TÜV

• Fonctions de sécurité équipées d'instruments:Applications de sécurité qui répondent aux exigences SIL 2/3

• Intégration des réseaux de sécurité:Communication avec les entrées/sorties de sécurité et les dispositifs

• Diagnostique du système de sécurité:Soutien à la surveillance continue et aux tests de vérification

Applications avancées:

• Contrôle des processus statistiques:Calcul et suivi en temps réel du schéma des caractéristiques du produit

• Modèle de contrôle prédictif:Applications de contrôle avancé intégrées ou intégrées

• La logique floue et les systèmes experts:Stratégies de contrôle fondées sur des règles

• Algorithmes personnalisés:Calculs et stratégies de contrôle définis par l'utilisateur

Intégration et interopérabilité des systèmes

Les contrôleurs DeltaV fonctionnent au sein d'architectures d'automatisation complètes:

Intégration du système DeltaV:

• Intégration du poste de travail:Communication sans heurts avec les postes d'opérateurs et d'ingénierie

• Intégration des applications:Intégration avec DeltaV Batch, DeltaV SIS et autres applications DeltaV

• Connectivité historique:Échange de données direct avec l'historien continu DeltaV

• Gestion des actifs:Intégration avec AMS Device Manager pour la gestion des dispositifs de terrain

Intégration de systèmes tiers:

• Intégration de PLC:Communication avec les systèmes Allen-Bradley, Siemens et autres systèmes PLC

• Intégration du système de sécurité:Interface avec les systèmes de sécurité instrumentés de tiers

• Connectivité des systèmes d'information:Connectivité OPC aux systèmes SCADA, MES et ERP

• Intégration du système hérité:Migration et intégration avec les systèmes de contrôle existants

Architecture du réseau:

• Topologie du système:Configurations de réseau étoile, anneau et mixte

• Segmentation du réseau:Séparation des réseaux de contrôle, d'E/S et d'information

• Redondance du réseau:Réseaux doubles pour les voies de communication critiques

• Diagnostique du réseau:Surveillance continue de l'état et des performances du réseau

Environnement d'ingénierie et de configuration

Les contrôleurs DeltaV sont configurés à l'aide d'outils d'ingénierie complets:

Studio de contrôle:

• Configuration graphique:Programme logique des blocs de fonctions et des échelles

• Modèles de module de commande:Stratégies et modèles de contrôle réutilisables

• Les capacités d'importation et d'exportation:Gestion des bibliothèques et contrôle des versions

• Environnement de simulation:Tests hors ligne et validation des stratégies de lutte

Gestion du système:

• Configuration du contrôleur:Configuration du matériel et paramètres

• Gestion des téléchargements:Téléchargement contrôlé des configurations vers les contrôleurs

• Contrôle de version:Gestion des révisions et modifications de la configuration

• Génération de la documentation:Génération automatique de la documentation du système de contrôle

Outils de diagnostic et de maintenance:

• Surveillance en ligne:Vue en temps réel des performances et des diagnostics du contrôleur

• Outils de dépannage:Affichage du diagnostic et gestion de l'alarme

• Calendrier de maintenance:Maintenance prédictive basée sur le diagnostic du contrôleur

• Optimisation des actifs:Recommandations de surveillance et d'optimisation des performances

Caractéristiques de fiabilité, de disponibilité et de maintenance

Les contrôleurs DeltaV intègrent des caractéristiques assurant un fonctionnement continu:

Les architectures à haute disponibilité:

• Résiduel du contrôleur:Contrôleurs de veille à chaud avec basculement automatique

• Réservations d'entrée/sortie:Modules d'E/S redondants et voies de communication

• Redondance de puissance:Appareils électroniques à double alimentation avec commutation automatique

• Redondance du réseau:Réseaux doubles pour la communication critique

Capacités de diagnostic:

• Autodiagnostic:Surveillance continue de l'état de santé du contrôleur

• Diagnostique prédictive:Analyse des tendances pour la maintenance prédictive

• Enregistrement des événements:Historique complet des événements pour le dépannage

• Surveillance des performances:Surveillance en temps réel de la charge et des performances du contrôleur

Caractéristiques de maintenance:

• Maintenance en ligne:Remplacement du module sans arrêt du système

• Mises à jour du micrologiciel:Mise à jour en ligne du firmware du contrôleur

• Récupération de la configuration:Récupération automatique de la configuration du contrôleur

• Gestion des pièces détachées:Modules et composants interchangeables

La sécurité et la mise en œuvre de la sécurité

Les contrôleurs DeltaV intègrent des dispositifs complets de sécurité:

Sécurité fonctionnelle:

• Contrôleurs certifiés de sécurité:Certifié TÜV pour les applications de sécurité

• Protocoles de réseau de sécurité:Communication sécurisée pour les systèmes de sécurité

• Séparation des applications de sécurité:Séparation de la sécurité et du contrôle de base des processus

• Soutien au cycle de vie de la sécurité:Outils de conception, de vérification et de validation des systèmes de sécurité

La cybersécurité:

• Contrôle d' accès:Accès basé sur des rôles à la configuration et aux paramètres du contrôleur

• Sécurité du réseau:Les pare-feu, la segmentation et les protocoles de communication sécurisés

• Suivi des vérifications:Enregistrement complet des modifications de configuration et des tentatives d'accès

• Mises à jour de sécurité:Des correctifs et mises à jour de sécurité réguliers

Spécifications environnementales:

• Température de fonctionnement:Plage de température industrielle pour différents environnements

• Humidité et contamination:Protection contre les environnements industriels

• Conformité EMC:Compatibilité électromagnétique pour les installations industrielles

• Approbation des zones dangereuses:Options pour les installations situées dans des zones classées

Application dans les industries de traitement

Les contrôleurs DeltaV sont utilisés dans diverses applications industrielles:

Traitement chimique:

• Processus continus:Processus de contrôle, de distillation et de séparation des réacteurs

• Opérations par lots:Production par lots de plusieurs produits avec gestion des recettes

• Les installations pilotes:Contrôle évolutif du laboratoire à l'échelle de la production

• Les services publics et les sites externes:Services publics de l'usine et contrôle des systèmes de soutien

Pétrole et gaz:

• Production en amont:Contrôle de la tête de puits, séparation et compression

• Opérations en milieu de chaîne:Contrôle des pipelines et des terminaux

• Traitement en aval:Opérations des unités de raffinerie et mélange

• Les installations de GNL:Liquéfaction, stockage et régasification

Produits pharmaceutiques et biotechnologies:

• Fabrication d'API:Synthèse et purification chimiques

• Contrôle du bioréacteur:Processus de fermentation et de culture cellulaire

• Systèmes de purification:Filtration, chromatographie et ultrafiltration

• Les services publics et le CIP:Les services publics propres et les systèmes de nettoyage en place

Génération d'énergie:

• Les usines de production de combustibles fossiles:Contrôle de la chaudière, contrôle de la turbine et équilibre de l'installation

• Cycle combiné:Coordination des turbines à gaz et à vapeur

• Énergie renouvelable:Applications solaires thermiques, de biomasse et géothermiques

• Distribution de la puissance:Contrôle et protection du système électrique de l'installation

Produits alimentaires et boissons

• Les lignes de traitement:Traitement et emballage en continu

• Opérations par lots:Production et mélange à la recette

• Nettoyage en place:Nettoyage et assainissement automatisés

• Contrôle de la qualité:Surveillance et contrôle de la qualité en temps réel

Migration et modernisation

Les contrôleurs DeltaV prennent en charge la migration des systèmes de contrôle anciens:

Migration du système hérité:

• Conversion de la configuration:Outils de conversion des configurations anciennes

• Migration par étapes:Migration progressive des systèmes hérités vers les systèmes DeltaV

• Les solutions de passerelle:Intégration temporaire lors de projets de migration

• Formation et soutien:Services complets de soutien à la migration

Extension et modernisation du système:

• Architecture évolutive:Élargissement progressif de la capacité du réseau

• Mise à jour de la technologie:Mise à niveau du contrôleur sans refonte du système

• Migration des applications:Transfert d'applications vers des plateformes de contrôle plus récentes

• Amélioration des performances:Mise à niveau vers des contrôleurs de performance supérieurs

Pratiques professionnelles et ingénierie des systèmes

Une mise en œuvre efficace du contrôleur DeltaV nécessite une expertise spécialisée:

Ingénierie des systèmes:

• Conception de la stratégie de contrôleDéveloppement de stratégies de contrôle efficaces

• Conception de l'architecture du système:Allocation du contrôleur et conception du réseau

• Ingénierie des performances:Taille et optimisation des performances

• Conception du système de sécurité:Intégration des fonctions équipées de dispositifs de sécurité

Meilleures pratiques de mise en œuvre:

• Normes de configuration:Élaboration et application des normes de configuration

• Procédures d'essai:Épreuves complètes des stratégies de lutte

• Pratiques de documentation:Documentation complète du système

• Programmes de formation:Formation à l'exploitation, à la maintenance et à l'ingénierie

Gestion du cycle de vie:

• Maintenance du système:Programme de maintenance préventive et prédictive

• Surveillance des performances:Surveillance continue des performances du contrôleur

• Planification de la mise à niveau:Planification de la mise à jour de la technologie et de la mise à niveau du système

• Gestion des connaissancesCapture et transfert des connaissances du système

Conclusion: Contrôle déterministe de l'excellence des processus

Les contrôleurs DeltaV fournissent l'exécution de contrôle déterministe requise pour un fonctionnement précis, fiable et sûr des processus industriels.Leur intégration dans le système complet d'automatisation DeltaV crée un environnement de contrôle cohérent qui favorise l'amélioration continueLes contrôles DeltaV évoluent avec une puissance de traitement améliorée, car les processus industriels deviennent de plus en plus complexes et interconnectés.fonctionnalités avancéesUne conception, une configuration et une maintenance appropriées du système garantissent que ces contrôleurs offrent les performances, la fiabilité,et la sécurité requises pour les applications industrielles critiquesLeur développement continu reflète l'avancement de la technologie des systèmes de contrôle,intégration de l'innovation numérique tout en maintenant la robustesse et le déterminisme essentiels au contrôle des processus industriels.