La strumentazione di processo & l'industria 4.0

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1 Products Solutions Services La strumentazione di processo & l'industria 4.0 Dipartimento di Ingegneria Industriale Scuola di Ingegneria e Architettura Università di Bologna Slide 1

2 Perchè misurare? «Quando puoi misurare ciò di cui stai parlando ed esprimerlo in numeri, puoi affermare di saperne qualcosa. se però non puoi misurarlo, se non puoi esprimerlo con numeri, la tua conoscenza sarà povera cosa e insoddisfacente» Williams Thomson, Lord Kelvin Slide 2

3 Perchè è importante controllare? I cinque sensi permettono di controllare la nostra vita Slide 3

4 Gli strumenti di misura Slide 4

5 permettono di controllare un processo industriale! Slide 5

6 Products Solutions Services La trasmissione dei segnali Slide 6

7 Limiti del segnale ma Nella tecnica tradizionale : Lo strumento misura la variabile e la trasmette al controllore tramite segnale in corrente ma Il controllore elabora l informazione e controlla il processo agendo sull attuatore tramite segnale in corrente ma 4..20mA Slide 7

8 Limiti del segnale ma: un cavo una informazione Esempio : Misura di portata massica Misuratore portata massica Coriolis Misura portata massica => 2 fili Misura portata + densità => 4 fili Misura portata + densità + temperatura => 6 fili Misura portata + densità + temperatura + uscita impulsiva => 8 fili e le altre variabili??? volume, contatori, funzioni di controllo (batch), rilevazione dello stato di funzionamento, codice diagnostico, informazioni predittive, condition monitoring??? Slide 8

9 Segnale ma conversioni A/D D/A _ tecnologia analogica Una sola variabile trasmessa Molte conversioni analogiche digitali (spesso inutili e dannose) Possibili errori di allineamento e/o lettura PLC A D D A ma CPU A D CPU A D CPU CPU Uscita digitale Slide 9

10 Comunicazione digitale : Bus di Campo un passo avanti PA DP RTU TCP Slide 10

11 8 m La strumentazione di processo & l'industria 4.0 Qualche esempio Pressione Differenziale, Pressione HP, Pressione LP, Temperatura Sensore HP, Temperatura Sensore LP, diagnosi Molte informazioni per ogni strumento Informazioni multiparametriche Disponibilità parametri secondari per compensazioni Electronic dp LP 200mbar HP FMD72 Portata, densità, concentrazione, temperatura, livello, contatori, diagnosi Molte informazioni per ogni strumento Informazioni multiparametriche Disponibilità parametri secondari per compensazioni Slide 11

12 Quali informazioni: ad esempio di sicurezza la diagnostica - NAMUR NE107 Il tempo dell indicazione numerica dei malfunzionamenti o degli avvisi, come ad esempio E115 A144, A665, appartiene al passato: C M F S Controllo funzionale: Ad esempio: simulazione uscita di corrente in corso Manutenzione: Ad esempio: aumento build-up Failure: Ad esempio: rottura componente interno Out of Specification: Ad esempio: temperatura di processo fuori specifica dello strumento L informazione diagnostica secondo NAMUR NE107 è più dettagliata ed indica cosa è successo come rimediare Slide 12

13 4.. 20mA mA Controller SFC 162 Controller SFC 173 La strumentazione di processo & l'industria 4.0 Reti di campo nella Process Automation Plant Asset Management with FieldCare incl. Condition Monitoring Life Cycle Management with Enterprice Life Cycle Management with Portal Maintenance Station Server local Internet portal.endress.com Plant Access Point SFC162 Visitor Intelligent Plant Access Point SFG500 Q3/2011 Gateway Fieldgate FXA720 Firewall or Wireless HART Wireless HART gateway SWG70 PROFIBUS DP PROFIusb PROFIcard FieldCare Wireless HART adapters SWA70 FF H1/ Bluetooth- Modem Coupler/ Link Remote I/O HART- Modem FieldCare FXA195 FOUNDATION Fieldbus PROFIBUS PA HART/ Bluetooth- Modem Field Xpert Device Xpert Asset Xpert Cal Xpert Slide 13

14 Products Solutions Services Plant Asset Management Slide 14

15 Plant Asset Management Con il termine Plant Asset Management si intende una serie di attività atte a gestire le apparecchiature di un sistema di automazione e controllo nelle varie fasi del ciclo di vita di un impianto, ovvero: installazione degli apparati avviamento e configurazione archiviazioni delle configurazioni archiviazioni di manualistica, certificati e procedure interne inventario di quanto installato documentazione delle reti operazione ed interventi su condizione pianificazione della manutenzione valutazione di riparabilità o di sostituzione individuazione di componenti alternativi Slide 15

16 Plant Asset Management Un sistema di Plant Asset Management deve permettere alcune prestazioni minimali, identificate dalle raccomandazioni Namur, quali ad esempio: configurazione e backup dei dispositivi reportistica delle attività svolte gestione documentale (allegati) per singola entità d impianto gestione della tipologia di rete e della tipologia d impianto controllo online dello stato diagnostico (condition monitoring) Slide 16

17 Plant Asset Management Vantaggi Mettere in funzione rapidamente gli impianti e garantire il loro funzionamento ottimale, per mantenere/migliorare le prestazioni generali dell'impianto Ridurre i costi di manutenzione, ad esempio promuovendo efficienti flussi di lavoro senza il supporto di documentazione cartacea Aumentare la disponibilità e l'affidabilità degli impianti, ad esempio, attraverso la diagnostica e l'ottimizzazione degli eventi programmati (come le tarature) Sostenere il rispetto delle norme e dei regolamenti (ad esempio per la gestione della qualità) Slide 17

18 Sistema HART Controller Siemens SIMATIC S7-300 Ethernet TCP/IP SFG250 FieldCare Portal Analog Up to 40 HARTlines with just one head module HART E.g. Promag 100 Level meter Levelflex FMP5x Slide 18

19 Sistema Profibus Sistemi ERP SAP Engineering Station Operator Station FieldCare PLC RIO SFG500 Sistema di gestione strumetale, visualizzazione parametri di processo, diagnostica dei dispositivi. Controllo del processo produttivo, ingegneria. Sistema di gestione magazzino, rifornimenti, materiali. Slide 19

20 Heartbeat Technology funzione di controllo e verifica Affidabilità Integrazione semplificata Uniformità operativa Verificato e certificato: riferimenti interni allo strumento ridondati e tracciabili Integrazione a 360 grazie all ampia scelta di protocolli Per tutte le tecnologie Proline: Promass, Promag, Prosonic Flow, e Prowirl Slide 20

21 Report HeartBeat Funzionalità documentata Report semplificato Scaricabile tramite web server, anche da remoto Slide 21

22 Portal Ogni strumento Endress+Hauser è registrato all atto della sua produzione nei nostri DataBase ed identificato come unico, in tutto il mondo, attraverso il suo numero di serie. Il portale accede alle informazioni presenti sui nostri DataBase e rende disponibili: Manuali operativi Informazioni Tecninche Safety Statements Dati di taratura Certificati Firmware Software Disegni Costruttivi Slide 22

23 Qualche esempio Slide 23

24 Processo di Energy Management Raccolta Dati dei Consumi Energetici Gestione dei Consumi Energetici Report dei Consumi Energetici Consulente Cliente Analisi dei Consumi Energetici

25 Applicazione : misura su VAPORE Industria 4.0 : Misura della quantità di vapore generato Misura e ottimizzazione dei consumi (combustibile, acqua di alimento) Migliore gestione dell impianto Industria 3.0 : Misura del vapore Misura dei consumi Slide 25

26 Nuove HART input card Slide 26

27 Products Solutions Services Soluzioni di Asset Management Slide 27

28 La necessità di Industry 4.0 Engineering Station Operator Station Industry 4.0 IoT Edge Gateway proxy Slide 28

29 L offerta Endress+Hauser per Industry 4.0 Sistemi ERP SAP Engineering Station Operator Station FieldCare PLC RIO SFG500 Sistema di gestione strumetale, visualizzazione parametri di processo, diagnostica dei dispositivi. Controllo del processo produttivo, ingegneria. Sistema di gestione magazzino, rifornimenti, materiali. Slide 29

30 esight : Funzionalità Facile accesso ai dati (web based) Configurazione Allarmi (sms e mail) Report automatici Analisi grafica Slide 30

31 esight : Analisi dei dati Slide 31

32 Un dato più informazioni

33 Layout di un sistema di monitoraggio Interconnesso

34 Connesso o Interconnesso? Connesso : Misura di portata, pressione, temperatura, livello, analisi. Totalizzatori Interconnesso : Diagnostica avanzata Heartbeat Miglioramento della qualità del prodotto Miglioramento dell efficienza dell impianto Miglioramento della sicurezza dell impianto Slide 34

35 La Endress+Hauser strumentazione di processo & l'industria 4.0 Product Manager Pressione tel mobile