Компания Solvay, г. Райнберг, Германия
Переоснащение оборудования по производству соды и глицерина
Помехозащищенный обмен данными с помощью компактных устройств INTERFACE-Ex
Компоненты INTERFACE обеспечивают надежный и помехозащищенный обмен данными между полевыми устройствами и центральной системой управления. Точная и бесперебойная передача данных является важнейшим условием оптимального управления процессами.
Для функционирования во взрывоопасных зонах все компоненты сигнальных цепей имеют искробезопасное исполнение.
Модернизация технологического оборудования на заводе компании Solvay в Райнберге является примером того, какие требования предъявляются к современным интерфейсным компонентам.
Переоснащение и модернизация установки по производству соды и глицерина
Немецкая компания Solvay входит в состав международной группы компаний химической и фармацевтической
отрасли Solvay S.A., главный офис которой находится в Брюсселе. На предприятиях группы в 50 странах трудится более 31 600 сотрудников, которые в 2001 году обеспечили годовой оборот в размере 8,7 млрд. евро . На заводах в Райнберге Solvay производит соду, глицерин и пластмассы, основные среди которых ПВХ и полиолефины, а также специальные полимеры.
Стратегия компания направлена на постоянный рост производства, одним из условий которых, среди прочих, являются серьезные инвестиции в производственное оборудование. Внедрение современных высокоэффективных систем управления технологическими процессами с компонентами, способными оптимально взаимодействовать, является важнейшим элементом, способствующим повышению производительности и качества.
. Имеющиеся полевые устройства не заменялись. Расширение системы производилось аналогичными устройствами, выдающими аналоговый сигнал 0/4...20 мА и поддерживающими протокол HART.
Только в технологическом процессе производства соды обрабатывается 1500 входных и 600 выходных аналоговых сигналов и 1000 входных и 500 выходных цифровых сигналов. Сигналы от полевых устройств передаются по 60-жильному магистральному кабелю, по которому они поступают в распределительную систему децентрализованного уровня управления, а уже оттуда - в комплектные устройства центральной системы управления. Структура оборудования после модернизации осталась прежней.
Старая система управления технологическим оборудованием по производству и соды, и глицерина выполнена на базе 19-дюймовых модульных компонентов, причем,
платы ввод-вывода между собой гальванически развязаны. Некоторые входы-выходы являются искробезопасными.
Вышеописанная система заменена на систему на базе модульных компонентов промышленного исполнения, устанавливаемых на монтажную рейку и взаимодействующих с системами визуализации, архивации и вышестоящей системой управления по шине. В новой технологической сети сигналы исполнительных устройств и датчиков собираются и обрабатываются в комплектном устройстве системы управления.
Реконструкция проводилась без остановки производства, при этом все сигнальные цепи подключались к новому комплектному устройству.
Гальваническая развязка аналоговых сигналов
Надежная и помехоустойчивая передача аналоговых сигналов физических параметров, таких как температура, давление, расход или уровень pH является важным условием для оптимального регулирования технологических процессов.
Гальваническая развязка - это один из эффективных способов повышения надежности работы сигнальных цепей и уменьшения влияния на них помех: индуктивных, емкостных или утечек на землю. По этой причине специалисты отдела автоматизации предусмотрели в новой системе гальваническую развязку трех сигнальных цепей.
Важны не только размеры
Для того чтобы обеспечить гальваническую развязку всех аналоговых входов и выходов, требуется достаточная ширина устройств, на которых они располагаются, именно это и характерно для оборудования серии INTERFACE.
Для уменьшения количества типов применяемых компонентов и, как следствие, сокращения площадей и расходов на хранение, как для взрывобезопасного производства соды, так и для взрывоопасного производства глицерина использовались одни и те же компоненты, то есть предназначенные для взрывоопасной атмосферы зоны 1.
Кроме того, для использования стандартного подготовленного системного кабеля, подключаемого к модулям ввода-вывода, среди продукции INTERFACE были выбраны компоненты, предназначенные для системной платы.
Вертикальный электромонтаж
Используемые при этом системные платы PI-Ex-MB 16 и PI-MB 16 имеют длину 224 мм, поэтому на каждой монтажной рейке сзади откидной рамы можно установить ровно три 16-канальные системные платы. Другие предлагаемые решения на базе компонентов INTERFACE заняли бы на 30 % больше производственной площади, что было бы неприемлемо.
Кроме экономии пространства, системные платы PI обладают и другими достоинствами: плата защищена корпусом, устанавливаемом на монтажную рейку, что значительно упрощает монтаж; резервное питание, подключенное через диодную схему, и контакт для аварийной сигнализации обеспечивают дополнительную безопасность. Еще одно дополнительное преимущество компонентов PI (Process Interfaces) - это их подключение к клеммам на системной плате перпендикулярно ее поверхности.
С помощью клемм промышленного исполнения можно выполнять кабельные соединения с системными платами, установленными в комплектных устройствах других производителей, еще до монтажа всех схемных элементов.
Модули с позолоченными выводами можно установить на любом этапе работы. Они закрепляются на печатной плате с помощью вибростойких защелок и при установке автоматически кодируются.
Настройка функций при вводе в эксплуатацию требует минимума трудозатрат. Резервирование также не требует трудоемких операций. При первоначальной установке остается 15 % свободных гнезд, которые можно использовать для расширения системы в дальнейшем. Таким образом, расходы на устройства развязки возникают только при расширении сети технологического оборудования. Устройства развязки PI имеют самые высокие характеристики взрывобезопасности, поэтому подходят практически ко всем широко применяемым полевым устройствам.
Для преобразования аналоговых сигналов полевых устройств технологического оборудования по производству и соды, и глицерина подходят три типа модулей: измерительный преобразователь с развязкой цепей питания PI-Ex-RPSS, совместимый с двухпроводными датчиками различных производителей для измерения расхода, плотности газа, температуры и уровня pH; для индуктивных датчиков расхода с взрывозащитой типа Ex-e, используются устройства для развязки по входу PI-Ex- AIS; все клапаны, регулируемые аналоговыми сигналами, могут работать с устройствами для развязки по выходу PI-Ex-IDS.
Все взрывобезопасные устройства развязки выполнены в форме модулей шириной 12,4 мм и характеризуются высокой точностью обработки сигналов (коэффициент нелинейности <0,1 %) и небольшой потерей мощности (устройство развязки цепей питания - не более 1,3 Вт). Входы, выходы и цепи блоков питания гальванически развязаны.
Все примененные устройства развязки передают сигналы в обоих направлениях по протоколу Hart. Этот же протокол используется для настройки параметров и диагностики работы устройств. Взрывобезопасные устройства развязки PI допущены Atex в качестве искрозащищенных средств для зоны 0.
Заключение
Интерфейсные компоненты Phoenix Contact позволили компании Solvay повысить производительность за счет повышения эффективности работы системы управления.