Pnömatik sistemler kimya, canlı bilimi ve yiyecek içecek sanayisi gibi yardımcı makinelerin kullanıldığı sanayilerdeki birçok proses tesisinin temel parçasıdır. Proseslerin temel parçası olsa da bu makineler, genellikle bağımsız olarak çalıştırılır ve proses kontrolü mimarisiyle geriye doğru bağlantıları yoktur. Bu da, makinenin pnömatik sistemlerinde bir sorun olması durumunda kontrol sistemiyle iletişim kurulamayacağı ve bu sebeple makinenin arızalanabileceği anlamına gelebilir. Tesiste ileri proseslerde yer alamayacak veya paketlenemeyecek ürünlerin üretilmesine devam edilebilir.

Proses kontrolü sistemleri, genelde PROFIBUS-DP® veya Modbus® TCP gibi ilave sahayolu ağı uygulamasıyla pnömatik sistemleri barındırabilir. Ancak bu yaklaşım ilave konfigürasyon ve veri eşlemesi gerektirdiğinden daha fazla karmaşa sunar. Ayrıca ilave arıza teşhisi mümkünken getireceği maliyetlerle birlikte ikinci bir programlama ortamı istenmez ve bu ortam, iletişimi ve güç yedeğini kolaylıkla desteklemeyebilir.

2016 yılında Emerson, pnömatik sistemler için elektronik marshalling yöntemini piyasaya sundu. Bu çözüm, kullanıcıların ASCO Numatics 580 Serisi valf adalarını Emerson´ın DeltaV kontrol sistemi ile kolayca entegre etmesini sağlar ve proses tesisleri için eksiksiz bir Emerson Otomasyon I/O ve pnömatik sistemi çözümü sunar.

Elektronik Marshalling nedir?

Sürekli çalışan veya yığın odaklı prosesler gerçekleştiren tesislerdeki kontrol mühendisleri ve proje yöneticileri, dağıtılan kontrol sistemlerinde I/O hizmete almayla ilgili sorunlara aşinadır. Geleneksel yöntemde çok damarlı kablolama aracılığıyla saha aygıtı bağlantısı kurulur. Saha aygıtı, kontrol kabinlerindeki terminal bloklarına bağlanır. Daha sonra her bir bağlantıda manuel olarak uygun I/O kartına çapraz şekilde marshalling işlemi gerçekleştirilir. Sistemdeki karmaşa çoğaldıkça ve bağlantı sayısı arttıkça çok fazla I/O değişikliği olması kaçınılmazdır. Ayrıca, marshalling panelindeki her bir fiziksel bağlantıyı takip etmek de zorlaşır. Tüm değişiklikler daha fazla maliyete, gecikmeye ve en önemlisi de projenin riske atılmasına neden olur. Yedek bağlantılar ekleme, çok daha fazla soruna yol açabilir. Ayrıca, ekipteki değişiklikler ve sisteme yabancı kalma durumu ileride gerçekleştirilecek bakımları ve sistem değişikliklerini genellikle zora sokar ve bu da kesinti süresine etki edebilir.

Manuel marshalling yöntemi hâlâ küçük projeler için yeterli kabul edilse de kimya sanayisi, ilaç ve yiyecek üretimi gibi alanlarda (üretim kaybının oldukça fazla maliyete neden olabileceği alanlar) geniş ölçekli yığınların kullanıldığı ve süreklilik olan proseslerde giderek daha fazla risk oluşur ve güvenilir proses sistemi tasarımı stratejileri olumsuz olarak etkilenir.

Elektronik Marshalling, çapraz marshalling uygulamasının manuel ve yoğun iş gücü gerektiren işlemlerini içermez. Saha kabloları hâlâ marshalling kabinine bağlıdır ancak kontrolörlere giden bağlantılar elektronik olarak işlenir. Böylece her bir I/O kanalını kontrolörlerle eşlemek mümkündür. Emerson, bu eşleme işlemini CHARM´ları ile yönetir (CHARacterisation Modules [Karakterizasyon Modülleri]) Bunlar temel olarak tüm sinyal işlevlerini (AI, AO, DI, DO, RTD vb.) gerçekleştirmek üzere karakterize edilebilecek analogtan dijitale dönüştürme kartlarıdır. Bu kartlar, saha kablolarının düzenlendiği DIN raylı terminal bloklarında sırayla takılı olan CHARM I/O Kartlarına (“CIOC”) tık sesi gelecek şekilde oturtulur. Saha aygıtı tanıtılır ve uygun CHARM kartı kurulup sistemdeki herhangi bir kontrolör için saklı dijital veri yolu aracılığıyla Elektronik olarak Marshalling işlemine tabi tutulur. Tamamen yedeklik güç ve iletişim bağlantısı dahildir ve her bir I/O kanalının otomatik olarak algılanması tanımlama, konfigürasyon, arıza teşhisi ve tasarım değişikliklerinin DCS tarafından kolaylıkla gerçekleştirilebileceği anlamına gelir.

Bu teknoloji, ilk tasarım aşamalarından hizmete almaya ve proses odaklı üretim süresi dönemine kadar birçok avantaj sunar. Tüm türlerin dijital veya analog I/O´su projedeki herhangi bir aşamada manuel yeniden kablolama olmadan belirli kontrolörlere bağlanabileceğinden başlangıçta donanım ve tasarım maliyetlerine ilişkin tahmin yapmak daha kolaydır. Tasarım değişiklikleri – yeni I/O ekleme veya I/O türlerini değiştirme işlemleri yoğun iş gücüne gerek duymadan ve moral bozucu yeniden kablolama maliyetleri olmadan gerçekleştirilebilir. Projelerin ölçeklendirilmesi daha kolay hale gelir ve güvenlik sağlanır. Konfigürasyon ve arıza teşhis işlemleri tek bir entegre yazılım platformundan, Emerson DeltaV Explorer aracılığıyla gerçekleştirilebilir. Gelişmiş operasyonel kesinlik, proses güvenilirliği ve gelişmiş makine kullanılabilirliğiyle ölçülen Toplam Sahip Olma maliyeti önemli düzeyde azaltılır.

580 Serisi CHARM´lar, sürekli çalışan ve yığın odaklı üretim projelerinde yer alan kontrol mühendislerine ve proje yöneticilerine pnömatik sistemleri proses kontrol ortamına entegre etmek için açık, maliyetten tasarruf etme olanağı sunan ve hızlı bir yaklaşım sağlar. Düğüm, sahadan Emerson DeltaV™ DCS´ye (Elektronik Marshalling, yerel konfigürasyon ve arıza teşhisi ile yerleşik yedek sunar) tek bir bağlantı kullanır. Bu da tamamen entegre sistem mimarisine olanak sağlar.

ASCO Numatics´ 580 CHARM düğümünün piyasaya sunulmasıyla birlikte, pnömatik sistemlerin Elektronik Marshalling ile entegre edilmesi tek bir ağ platformu içinde gerçekleştirilebilir hale geldi. Bu olanak ilk defa tek bir paket ve tek bir tedarikçi çözümü olarak sunuldu. 580 CHARM düğümü, CHARM taban plakası üzerinden doğrudan DeltaV sistemine bağlanır ve DeltaV´nin tamamen yerleşik arıza teşhisi özelliklerini çalışacak duruma getirerek yedek güç ve iletişim bağlantısı aracılığıyla Elektronik Marshalling ile otomatik algılamayı dahili olarak bir araya getirir. DCS´de tüm pilot valfler diğer sistem I/O´ları ile tamamen aynı şekilde yönetilir. DCS, her bir CHARM düğümüne bağlanan maksimum 48 adet valf solenodi ile tek bir yedek bağlantısı aracılığıyla tüm pnömatik bağlantıları tanımlayabilir ve bu bağlantılarda marshalling işlemini gerçekleştirebilir.

580 CHARM düğümü, ASCO Numatics 500 Serisi valf adaları ile arayüz bağlantısı kullanır. Bu yüksek performanslı, takılabilir yönelimli kontrol vanaları kendi ürün boyutundaki en yüksek akım kapasitesini sunar. Makinenin kapladığı alanı kompakt hale getirip sistem maliyetlerini azaltmaya yardım eder. Ayrıca, geniş bir yelpazede sunulan aksesuarlar ve opsiyonlar kolay kuruluma, konfigürasyona ve modifikasyona olanak sağlar.

Sadeleştirilmiş makine mimarisinin maliyet ve zaman açısından avantajları

Yığın halinde ve sürekli üretimin olduğu senaryolara yönelik manuel olarak gerçekleştirilen, çapraz marshalling uygulanmış süreç üretimi sistemi ile karşılaştırıldığında, Elektronik Marshalling içeren çözümü kullanan CHARM teknolojisinin avantajları kolayca ayırt edilebilir ve ilgi çeker. Pnömatikler entegrasyon gerektirdiğinde ve çözüm PROFIBUS-DP® gibi bir sahayolunun tanıtımı ile karşılaştırılırsa avantajlar çok daha caziptir. DeltaV´nin sunduğu kullanımı kolay, görev tabanlı mühendislik ortamı oldukça tatmin edicidir.

İkinci bir ağ ihtiyacının ortadan kaldırılması bileşenler, ilişkili I/O, kablolama ve hizmete alma süresi açısından büyük ölçüde tasarruf sağlar. Emerson´ın tek ağ çözümü ürünler, dokümantasyon ve destek için tek bir sorumlu merkez anlamına gelir. Ayrıca personel, programlama kaynakları ve sistem eğitiminde tasarruf sağlanır. Azaltılan bileşen sayısı ve doğrudan bağlantı sayesinde sistem arızası riski azaltılır. Proje geliştirme sırasındaki tasarım değişiklikleri ve gelecekteki sorun giderme işlemleri, otomatik algılama ve düz mesaj iş istasyonu arıza teşhisi özelliklerine sahip tümleşik akıllı kontrol sayesinde daha kolay hale getirilir. Doğrudan valf adasına tümleşik arıza teşhis veya DeltaV sistemleri iş istasyonunda görüntüleme sayesinde kapanma süresi büyük ölçüde azaltılır. Güvenilir yedek bağlantısı, güvenlik sağlar ve bakıma bağlı kesinti süresini azaltır. Aynı DeltaV Explorer konfigürasyonunu paylaşan voltaj ve akım sensörlerinin, alarmlar ve pilot vanaların bütün CHARM I/O´ları sayesinde proses kontrolünde esneklik ve ağdaki herhangi bir kontrolöre yönelik bulutta kullanılabilirlik gibi önemli avantajlar sunar.