Asset-Management d'impianto Manutenzione intelligente per l'industria di processo. Descrizione sintetica Aprile 2005

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1 Asset-Management d'impianto Manutenzione intelligente per l'industria di processo Descrizione sintetica Aprile 2005

2 Aumento della disponibilità Asset-Management d'impianto Com'è possibile aumentare ulteriormente la produttività di un impianto altamente automatizzato? Inchieste hanno rivelato che gli esercenti di impianti in tutti i settori ritengono, come leva determinante per un aumento di produttività, una maggiore disponibilità e minori tempi di inattività. È risultato da ricerche che i tempi di inattività dipendono spesso da una manutenzione non ottimale - e ciò nonostante i costi di manutenzione incidano notevolmente sui costi complessivi di life-cycle. Si hanno inoltre costi conseguenti, dovuti ad es. a difetti di qualità e perdita d'immagine, che spesso non vengono per nulla considerati in questo contesto. Strategie di manutenzione intelligenti possono contribuire in modo significativo all'aumento della produttività. Il sistema di controllo di processo SIMATIC PCS 7 offre, in combinazione con i componenti d'automazione e d'azionamento di Totally Integrated Automation, caratteristiche di sistema, che consentono di mettere in pratica efficaci strategie di manutenzione. Esercizio di un impianto e disponibilità Nella fase d'esercizio di un impianto molti sono i compiti. Il funzionamento vero e proprio dell'impianto è compito dei conduttori dell'impianto. Essi comandano e sorvegliano l'impianto ai fini di assicurare che i prodotti richiesti vengano realizzati con la qualità necessaria, nella quantità assegnata, in un tempo prestabilito e con minime risorse relativamente a personale, materie prime, energia, costi etc. Tecnici manutentori o ingegneri di processo PLT (PLT = tecnica di controllo di processo) sono responsabili della disponibilità dell'impianto per un determinato periodo di tempo. Anche le attività di manutenzione devono essere eseguite con minimo impiego di risorse relativamente a personale, materiale, energia, costi etc. In base ai loro diversi compiti, i due gruppi di persone necessitano di informazioni differenti. Il conduttore dell'impianto è interessato principalmente a informazioni sul processo, mentre il manutentore è interessato principalmente a informazioni sullo stato del sistema produttivo. Per il conduttore dell'impianto sono disponibili informazioni sulle variabili di processo misurate. Oltre all'informazione sul valore di misura in sé e sul suo stato può esserci anche ad es. l'informazione se il valore di misura è ancora valido. L'attenzione del manutentore è focalizzata sullo stato del sistema produttivo, che si riflette negli stati delle apparecchiature e dei componenti impiegati (ad es. specialmente negli stati delle apparecchiature da campo). Tipici stati sono qui "Componente buono", "Necessità di manutenzione", "Fuori servizio" o "Controllo di funzione". SIMATIC PCS 7 consente una chiara suddivisione delle informazioni per i due gruppi di operatori: i conduttori dell'impianto e i manutentori. Questo cosiddetto Asset-Management d'impianto restringe l'insieme di informazioni per ognuno di questi gruppi di operatori alla misura necessaria affinché siano rese disponibili le informazioni veramente utili per i rispettivi compiti. Contemporaneamente sono incrementate la disponibilità e la sicurezza delle informazioni per il conduttore dell'impianto nonché la qualità dei suoi interventi operativi. Di conseguenza aumenta la disponibilità complessiva di tutto il sistema produttivo. La manutenzione dipendente dallo stato delle apparecchiature minimizza i costi Asset-Management d'impianto Generalità Il concetto Asset-Management deriva dal settore economicofinanziario e definisce l'attività di gestione del patrimonio impiantistico e del capitale circolante di un'azienda. Rientrano in ciò le strutture di produzione con i rispettivi componenti impiantistici quali apparati, macchine, tubazioni etc. e le apparecchiature per la loro automazione. Il tutto è definito come insieme di Asset. In relazione alla produzione, l'asset-management comprende tutte le attività e misure, che servono a mantenere o a incrementare il valore di un impianto. Un compito fondamentale oltre alla conduzione della produzione o all'ottimizzazione dei processi è proprio l'asset-management d'impianto, termine sotto il quale s'intende "manutenzione per il mantenimento e la crescita del valore" (raccomandazione dell'associazione di interessati alla tecnica di controllo di processo dell'industria chimica e farmaceutica, NAMUR, NE 91). 2

3 Viene con ciò messo in evidenza che le misure manutentive sono necessarie per garantire un alto livello di disponibilità del sistema produttivo ma anche che esse devono reggere ad un'analisi economica. Misure manutentive concrete sono la manutenzione vera e propria, l'ispezione, la riparazione e l'eliminazione dei punti deboli. Il tutto è descritto nella norma DIN (draft 2001). L'ottimizzazione delle misure nell'ottica di un rapporto costibenefici è compito specifico dell'asset-management d'impianto. Benefici dell'asset-management d'impianto L'Asset-Management d'impianto consente al manutentore di identificare e valutare chiaramente gli asset, cioè il sistema produttivo ed i suoi componenti, cosicché in caso di deviazioni da uno stato richiesto o atteso possano essere introdotte misure adeguate. Attraverso la sorveglianza, ovvero il rilevamento e l'analisi di valori di processo e variabili di stato, è possibile determinare lo stato di un componente o di un'apparecchiatura, ad es. di un'apparecchiatura da campo. Può essere così riconosciuto che non c'è alcun segnale di un sensore, il che determina la segnalazione diagnostica "rottura conduttore". Questa constatazione attiva una richiesta di manutenzione, che ha come conseguenza un intervento di riparazione, cioè la sostituzione del conduttore interrotto. Questa misura - nell'esempio la sostituzione di un conduttore difettoso - dà come risultato il ripristino del componente nello stato di funzionamento richiesto e chiude quindi il cerchio della manutenzione. Strategie di manutenzione Per la manutenzione esistono diverse strategie a seconda che si reagisca ai guasti (manutenzione correttiva) o che si agisca preventivamente (manutenzione preventiva). Nel caso della manutenzione correttiva si introducono le necessarie misure subito dopo il verificarsi di un guasto, cioè si rischia il guasto o se ne minimizza l'effetto ricorrendo a strutture impiantistiche ridondanti. Scopo della manutenzione preventiva è quello di introdurre misure manutentive prima del verificarsi di guasti, per impedire stati di fuori servizio conseguenti. Questa strategia si realizza mediante interventi in funzione del tempo, come attività da svolgere periodicamente o in dipendenza del grado di usura. Sono anche possibili misure predittive per riconoscere con anticipo problemi in divenire e dare così all'utente indicazioni sulla durata d'utilizzo residua Una richiesta di manutenzione può essere soddisfatta in modo correttivo come intervento di riparazione/sostituzione o in modo preventivo come intervento di manutenzione dipendente dal tempo/grado d'usura o in modo predittivo. L'Asset- Management d'impianto supporta soprattutto la manutenzione preventiva. Riassumendo, con l'asset-management d'impianto vengono raggiunti i seguenti obiettivi: Rilevamento e valutazione dello stato dell'impianto e dei suoi componenti, ad es. apparecchiature da campo Introduzione delle misure appropriate per eliminare o impedire problemi Supporto nell'introduzione delle misure. Cerchio della manutenzione Strategie di manutenzione 3

4 Asset-Management d'impianto nella tecnica di processo Per la descrizione dell'automazione di un impianto è andato via via affermandosi da tempo un modello, che suddivide in una forma piramidale le funzioni da eseguire ed i rispettivi sistemi e componenti necessari. In dipendenza del contesto nel quale viene usato il modello, si hanno differenti numeri di livelli. Un modello tipico parte da una suddivisione nelle tre parti costituite da ERP (Enterpise Resource Planning), MES (Manufacturing Execution Systems) e Controls (livello di processo e di campo). Come l'automazione anche la manutenzione e l'asset- Management d'impianto possono essere suddivisi in più livelli. Nel livello "Controls" della piramide della manutenzione sono rilevati e preelaborati dati rilevanti per determinare lo stato di un componente. In dipendenza di ciò è possibile inoltrare richieste di manutenzione ai livelli superiori. Nei livelli sovraordinati ci sono le funzioni, con le quali viene pianificata e coordinata l'esecuzione delle misure introdotte. Nonostante i diversi compiti, è sensato e necessario configurare le funzioni di entrambe le piramidi all'interno di un unico sistema di controllo di processo e non con sistemi diversi. Si hanno per questo diverse ragioni: Visualizzazione unitaria per tutti i componenti e tutte le apparecchiature Nessuna limitazione nella scelta delle apparecchiature da campo Per l'automazione come per la manutenzione sono rilevanti le medesime fonti d'informazione (apparecchiature da campo). Esiste uno stretto collegamento tra le funzioni d'automazione e quelle di Asset-Management, poiché ad es. per la valutazione dello stato di un componente gioca un ruolo l'andamento momentaneo dell'impianto. I dati di engineering per l'automazione possono essere impiegati anche per la manutenzione. Semplificazione nell'utilizzo operativo del sistema dal momento che gli utenti devono utilizzare strumenti di engineering e HMI (servizio e supervisione) di un unico sistema. Automazione dell'impianto e manutenzione in un sistema 4

5 L'associazione di interessati alla tecnica di controllo di processo dell'industria chimica e farmaceutica (NAMUR) ha formulato i requisiti essenziali (NE 91) da parte degli utenti. Particolare importanza è data all'integrazione dell'asset- Management d'impianto nel sistema di controllo di processo. L'Asset-Management d'impianto fa parte del sistema di controllo di processo Rilevamento e valutazione dello stato dell'asset Coinvolgimento di tutti gli Asset (apparecchiature di tecnica di processo e componenti d'impianto) Separazione tra informazioni rilevanti per la manutenzione e informazioni di processo Visualizzazione unitaria per tutti gli Asset Nessuna limitazione nella scelta delle apparecchiature da campo Sussiste inoltre l'esigenza (NA 64, NE 107 in futuro) che tutte le apparecchiature da campo devono dare segnalazioni unificate sul loro stato in forma di Buono Insicuro Fuori servizio Necessità di manutenzione Controllo di funzione, operatività locale. Separazione tra informazioni rilevanti per la manutenzione e informazioni di processo 5

6 Asset-Management d'impianto con SIMATIC PCS 7 Generalità Gli impianti di processo, che sono comandati e regolati con SIMATIC PCS 7 e componenti di Totally Integrated Automation, soddisfano i requisiti formulati da NAMUR. L'automazione e l'asset-management d'impianto si basano sullo stesso sistema. Al fine di evitare che arrivi un eccesso di informazioni ai due gruppi di utenti dei conduttori d'impianto e dei manutentori, le informazioni in essere vengono suddivise. Per questo viene affiancata all'operator-station (OS) una Maintenance-Station (MS). Il conduttore dell'impianto ha accesso tramite l'operator-station a tutte le informazioni rilevanti per il processo e può intervenire manualmente nel processo. Le informazioni rilevanti per la manutenzione non sono inoltrate all'operator-station. Esse sono assegnate al manutentore con rappresentazione sulla Maintenance-Station. Con l'operator-station e la Maintenance-Station sono applicabili gli stessi strumenti HMI per compiti di servizio e supervisione e la filosofia operativa è assolutamente identica. Si differenziano solo i contenuti informativi in relazione ai compiti dei due gruppi di utenti, quello dei conduttori dell'impianto e quello dei manutentori. I benefici dell'asset-management d'impianto sono per le apparecchiature da campo, per gli apparecchi di manovra, comando, protezione e per gli azionamenti, che possono essere integrati nel sistema di controllo di processo SIMATIC PCS 7, e per lo stesso sistema di controllo di processo. Con la molteplicità di componenti e apparecchiature in un impianto è particolarmente necessario contenere al minimo possibile l'onere di progettazione del'asset-management d'impianto. Progettazione Nella progettazione di PCS 7 è disponibile oltre alla vista tecnologica dell'impianto un'area dedicata alla manutenzione, nella quale l'impianto è configurato dal punto di vista della manutenzione. Quest'area viene generata automaticamente dalla progettazione dell'hardware, cosicché non sono necessarie operazioni manuali per la progettazione di quest'area. All'occorrenza, il manutentore può adattare la superficie operativa alle proprie esigenze in modo assai semplice. Le informazioni vengono trasferite alle stazioni in relazione ai diversi gruppi di utenti: la vista tecnologica arriva all'operator- Station (OS) e l'area dedicata alla manutenzione alla Maintenance-Station (MS). Nella progettazione di PCS 7 è ricavata automaticamente dalla vista tecnologica dell'impianto un'area dedicata alla manutenzione 6

7 Visualizzazione di informazioni per la manutenzione Per poter valutare con sicurezza gli stati di singole apparecchiature o di singoli componenti, è stata sviluppata una rappresentazione con simboli unitari. Si hanno così simboli per lo stato dell'apparecchiatura e per il grado d'importanza di una richiesta di manutenzione. È anche rappresentato lo stato di una misura di manutenzione. Con la rappresentazione mediante simboli unitari è mostrato lo stato di tutte le apparecchiature e di tutti i componenti della tecnica d'automazione. La rappresentazione panoramica d'insieme visualizza con i simboli unitari lo stato di un componente e come informazione cumulativa gli stati di tutte le apparecchiature delle gerarchie sottordinate. La segnalazione cumulativa di stato mostra come un semaforo lo stato di "buono" risp. la "gravità" di un possibile problema con luce rossa, gialla e verde. Tramite un apposito button è possibile un accesso per gradi a tutti i livelli gerarchici sottordinati fino al livello più basso delle apparecchiature. Sono disponibili ulteriori rappresentazioni delle informazioni di manutenzione cosicché il manutentore ha un quadro informativo completo sull'apparecchiatura da campo per quanto riguarda la sua attività. È così possibile valutare lo stato di un impianto a colpo d'occhio. Simboli unitari per lo stato dei componenti e delle apparecchiature Essenziale ai fini di una supervisione ottimale è, oltre alla rappresentazione con simboli unitari, una strutturazione gerarchica delle informazioni, grazie alla quale il manutentore ha la possibilità, partendo da una rappresentazione panoramica (vista dell'impianto), di accedere all'occorrenza anche a tutti i dettagli dei componenti e delle apparecchiature. Vista dettagliata su un componente Le informazioni sono strutturate coerentemente e ordinate gerarchicamente. La quantità di informazioni rappresentate in ogni singola schermata resta sempre visibile per il manutentore, che ha comunque in ogni istante semplice accesso alla totalità delle informazioni. Di seguito trovate un prospetto dei prodotti e dei sistemi, che vi sono di supporto per la manutenzione intelligente nell'industria di processo. Estratto dalla visualizzazione strutturata gerarchicamente delle informazioni di manutenzione 7

8 Automazione di processo con TIA ed il sistema di controllo di processo SIMATIC PCS 7 Il sistema di controllo di processo, che collega insieme il livello di produzione e quello di management aziendale SIMATIC PCS 7 offre la soluzione d'automazione omogenea per tutti i settori - indifferentemente dal fatto che si tratti di industrie di processo, manifatturiere o ibride (con fasi produttive manifatturiere e di processo). La sua concezione e la sua architettura fan sì che un impianto possa essere gestito in modo efficiente ed economico per tutta la durata del suo life-cycle - dalla progettazione e dall'engineering alla messa in servizio, al training ed all'esercizio fino alla manutenzione. SIMATIC PCS 7 svolge non solo i compiti nel processo produttivo primario (main-stream), ma realizza anche l'intera automazione di tutti i processi secondari a monte e a valle (upstream e down-stream), come ad es. il trattamento delle acque reflue o la distribuzione dell'energia in un sito produttivo. L'Engineering-System flessibile e confortevole è un tool universale per tutti i compiti di progettazione e per tutti i componenti del sistema di controllo di processo Il sistema di servizio e supervisione è la finestra sul processo: Sia gli operatori sia i tecnici d'impianto possono seguire il processo, modificare ricette o operazioni batch e cambiare valori attuali I sistemi d'automazione di SIMATIC PCS 7 offrono tutte le funzioni per la soluzione di compiti d'automazione e di controllo di processo - a diversi lilvelli di performance e sicurezza Processi batch comandati da ricetta possono essere realizzati in modo semplice e veloce con SIMATIC BATCH. È così possibile risolvere con flessibilità compiti che vanno da semplici processi single-line/single-product a complessi processi multi-line/multi-product. Per la comunicazione, SIMATIC PCS 7 si basa sugli standard Industrial Ethernet e PROFIBUS. Diagnostica dei sistemi d'automazione Tutte le funzioni diagnostiche presenti nel sistema di controllo di processo e nei suoi componenti sono messe a disposizione della Maintenance-Station e lì visualizzate. 8

9 La Maintenance-Station Interfaccia verso l'utente per la manutenzione Per la realizzazione dell'asset Management d'impianto è disponibile come opzione rispetto al SIMATIC PCS 7 il pacchetto software SIMATIC PCS 7 Maintenance-Station. Con questo software è possibile trasformare un'operator- Station in una Maintenance-Station. Sulla Maintenance- Station vengono rappresntate le informazioni rilevanti per la manutenzione relativamente a apparecchiature da campo, apparecchi di manovra, azionamenti e componenti del sistema di controllo di processo. La SIMATIC PCS 7 Maintenance-Station è realizzata modularmente. Con piccoli impianti è possibile far funzionare l'operator-station e la Maintenance-Station sullo stesso PC. Come l'operator Station, la Maintenance-Station può essere ampliata ad un'applicazione Client-Server con funzionamento Multi-Client. Sul Server di un'applicazione Client-Server vengono raccolti ed archiviati i segnali e le segnalazioni dei componenti e delle apparecchiature rilevanti per la manutenzione. Il Client provvede alla loro visualizzazione. La SIMATIC PCS 7 Maintenance-Station è basata su prodotti SIMATIC standard: SIMATIC PCS 7 ES / OS per la progettazione e la funzionalità di servizio e supervisione, SIMATIC PDM per il collegamento delle apparecchiature da campo e SIMATIC SNMP OPC Server per il collegamento di componenti di rete Con i simboli è segnalato lo stato di manutenzione di un componente (Maintenance State Display ) delle apparecchiature sottordinate (Maintenance Group Display) ed eventualmente lo stato di lavori manutentivi (Operator State Display) Rappresentazione dell'impianto con immagini simbolo per i componenti Progettazione di una Maintenance-Station Per la realizzazione di una Maintenance-Station l'utente deve solamente assegnare una volta nella progettazione il corrispondente attributo. Viene quindi creata automaticamente una gerarchia tecnologica per le pagine diagnostiche. Le pagine diagnostiche possono essere ampliate successivamente con contenuti specifici di progetto. Visualizzazione nella Maintenance-Station In esercizio, il Client della Maintenance-Station richiede ciclicamente i dati dal rispettivo Server. Il Client può anche accedere direttamente tramite un collegamento online a componenti hardware e apparecchiature da campo, cosicché il manutentore può avere a disposizione in ogni istante tutte le informazioni rilevanti. Con il SIMATIC PCS 7 vengono impiegati diversi componenti con capacità diagnostiche assai differenti. Dal punto di vista della manutenzione tutti i componenti devono essere rappresentati in modo analogo, Pertanto, gli stati riguardanti la manutenzione e la diagnostica dei componenti sono visualizzati con simboli unitari. Vista panoramica per componenti di un ramo PROFIBUS con immagini simbolo 9

10 La Maintenance-Station Interfaccia verso l'utente per la manutenzione Immagini simbolo e blocchi immagine dei componenti Nelle pagine diagnostiche è visualizzato lo stato dei componenti risp. dei componenti sottordinati in immagini simbolo standardizzate. Le immagini simbolo dei componenti contengono: Bitmap del componente Tag del componente Visualizzazione dello stato di manutenzione Visualizzazione cumulativa per le segnalazioni dei componenti sottordinati Immagine simbolo di un componente Cliccando su un elemento nell'immagine simbolo si apre o il livello gerarchico sottordinato o un blocco immagine di componente. Questo blocco immagine contiene diverse viste sul rispettivo componente, nelle quali sono date ulteriori informazioni specifiche sull'apparecchiatura. Si hanno tre viste standard. Identificazione: In questa vista sono visualizzate in dipendenza del componente tutte le informazioni disponibili dalla progettazione dell'hardware o tramite SIMATIC PDM. È inoltre rppresentato lo stato di manutenzione e, se presente, lo stato di un componente ridondante. Segnalazioni: Nella vista delle segnalazioni sono emesse segnalazioni diagnostiche d'errore, richieste di interventi operativi e manutentivi. Manutenzione: Nella vista per manutenzione avviene la reazione dell'operatore ad una richiesta di manutenzione del componente. Possono essere richiesti lavori di riparazione. Può essere anche visualizzato lo stato del lavoro. Questo viene registrato in protocollo e segnalato nei simboli. Ad ogni richiesta di lavoro è possibile abbinare un numero di lavoro ed un commento. Il numero di lavoro non ha alcun effetto all'interno della Maintenance-Station ed è solo riportato nel protocollo. Esso può essere utilizzato come informazione da inoltrare a sistemi ERP (Enterprise Resource Planning) come SAP. Blocco immagine "Vista per manutenzione" Process Device Management In funzione della capacità diagnostica di un'apparecchiatura sono possibili ulteriori viste. Sono così emesse per le apparecchiature da campo intelligenti (DP, PA, HART) ulteriori informazioni, che sono rese disponibili dal Process Device Management (PDM). Modifiche di parametrizzazione sono gestite in un logbook delle variazioni e possono essere richiamate dalla Maintenance-Station. Sono comunicati l'istante in cui è avvenuta la modifica e l'operatore responsabile della stessa. Possono essere comunicate anche modifiche di configurazione. La determinazione delle informazioni diagnostiche di apparecchiature da campo intelligenti con il PDM avviene sulla base della "Electronic Device Description" (EDD) di un'apparecchiatura da campo. Nell'EDD sono inoltre date anche indicazioni dal produttore dell'apparecchiatura in merito alle informazioni supplementari disponibili in caso di guasti. Può essere segnalata la causa, può essere data un'informazione sul trend o un'indicazione sull'intervento necessario per eliminare il guasto. È inoltre possibile richiamare il PDM direttamente dal blocco immagine. Tramite questo richiamo sono disponibili per le apparecchiature da campo intelligenti tutte le informazioni specifiche del produttore ed i documenti integrati dallo stesso. Blocco immagine "Vista dettagliata di un componente" 10

11 Diagnostica dei mezzi di comunicazione SIMATIC PCS 7 comunica con i componenti sottordinati di Totally Integrated Automation tramite Industrial Ethernet e PROFIBUS, utilizzando per questo i componenti di rete di SIMATIC NET. Questi offrono, oltre ad una comunicazione affidabile, anche la possibilità di effettuare l'analisi diagnostica della rete in esercizio. Si possono così riconoscere tempestivamente gli eventuali punti deboli e localizzarli rapidamente in Componenti di rete SCALANCE caso d'errore. SCALANCE X è la nuova famiglia di Switch industriali Industrial Ethernet di SIMATIC NET. Gli Switch sono componenti di rete attivi, che distribuiscono in modo finalizzato i dati ai rispettivi indirizzi. Il gruppo di prodotti SCALANCE X comprende quattro linee di prodotto suppletive, adatte ai rispettivi compiti di automazione. SCALANCE X-100 unmanaged; Switch con fino a otto porte e diagnostica locale per l'impiego in applicazioni in vicinanza delle macchine. SCALANCE X-200 managed; per impiego universale da applicazioni in vicinanza delle macchine fino a impianti parziali interconnessi in rete. SCALANCE X-400 modular; per l'impiego in reti d'impianto assai performanti, con possibilità di far fronte anche a esigenze future (ad es. High Speed Redundancy). Il Network-Management integrato con lo standard SNMP (Simple Network Management Protocol) nei prodotti SCALANCE X (tranne X-100) fornisce informazioni relative alla diagnostica. dell'utente e per la cifratura dei dati proteggono da accessi non autorizzati. Sono integrabili senza problemi concetti di sicurezza. MOBIC T8 L'Internet Pad mobile adatto all'impiego industriale consente l'accesso da qualsiasi posto a informazioni centrali. Ai dati della Maintenance-Station PCS 7 si accede tramite Thin-Client in un cosiddetto collegamento 1:1. Con MOBIC è possibile richiamare localmente dati diagnostici per la manutenzione di macchine e modificare parametri. Ciò comporta una notevole riduzione della durata dei lavori manutenzione. SNMP OPC-Server Con il supporto dell'snmp OPC-Server contenuto nalla Maintenance-Station PCS 7 è possibile accedere dalla Maintenance-Station a informazioni diagnostiche, rese disponibili tramite SNMP (ad es. con componenti di rete SCALANCE, OSM e ESM o con SIMATIC PC DiagMonitor). L'SNMP OPC-Server offre le seguenti funzioni: Sorveglianza dello stato, identificazione dell'apparecchiatura e Network-Management per apparecchiature con capacità SNMP Possono essere sorvegliate anche apparecchiature senza agenti SMNP Integrazione automatica di apparecchiature con capacità SNMP mediante l'snmp Mapper all'interno dell'engineering Station (ES) PCS7; cioè creazione di OPC-Tag, segnalazioni d'allarme e Faceplate per apparecchiature SNMP Integrazione flessibile di apparecchiature SNMP qualsiasi nel sistema di sorveglianza mediante i profili delle apparecchiature Impiego parallelo di SNMP con altri protocolli di comunicazione. Tramite l'snmp OPC-Server sono possibili la sorveglianza e la diagnostica della rete e del processo in un sistema. Configurazione e progettazione sono integrate nell'ambiente di engineering PCS 7. Industrial Mobile Communication Grazie ad apparecchiature mobili, interconnesse tramite veloci reti radio senza fili (Wireless LAN), è possibile configurare misure di manutenzione in modo notevolmente più efficiente. SIMATIC NET offre con Industrial Mobile Communication (IMC) prodotti industriali per la comunicazione mobile senza fili: SCALANCE W SCALANCE W è un gruppo di prodotti per la realizzazione di reti radio secondo standard WLAN, che soddisfano esigenze di determinismo e ridondanza con l'ampliamento della norma IEEE Questi prodotti si distinguono per l'affidabilità del canale radio e per la forma costruttiva stagna alla polvere ed all'acqua. Meccanismi standard per il riconoscimento Inoltro di informazioni rilevanti per la manutenzione a MOBIC, l'internet Pad mobile 11

12 Diagnostica dei mezzi di comunicazione C-PLUG per la semplice sostituzione di componenti di rete Quale ulteriore contributo alla minimizzazione dei tempi di fuori servizio nell'ambito del sistema di controllo di processo PCS 7 può essere utilizzato opzionalmente con i componenti di rete SCALANCE X400, X200 e SCALANCE W il C-PLUG. Il C-PLUG è un supporto di memoria rimovibile per il salvataggio dei dati di configurazione e di progettazione. Esso trova impiego laddove la sostituzione di componenti di rete SCALANCE in caso di guasto dev'essere rapida e semplice, senza necessità di una riconfigurazione del nuovo componente e senza l'intervento di personale specializzato. Diagnostica online del cavo di bus con il Repeater diagnostico PROFIBUS Nell'esercizio dell'impianto anche i cavi di bus sono soggetti a influenze esterne, che possono causare danneggiamenti. Specialmente con sollecitazioni particolari, ad es. nel caso dei cavi da trascinamento o in presenza di forti vibrazioni, è consigliabile una verifica continua dei cavi, per ridurre al minimo l'eventualità di un fuori servizio. Per la diagnostica dei cavi con l'impianto in esercizio è disponibile il Repeater diagnostico. Esso viene integrato come Repeater RS 485 nella rete PROFIBUS e dispone di potenti funzioni supplementari per la diagnostica dei seguenti errori: Rottura del conduttore A o B Cortocircuito dei conduttori di segnale verso lo schermo Resistenze terminali di chiusura bus mancanti o in eccesso Funzionalità diagnostica Il Repeater disgnostico determina la topologia del sistema di bus. Al verificarsi di un guasto il Repeater invia automaticamente come slave PROFIBUS una segnalazione diagnostica standardizzata al master. La segnalazione contiene dati su: il segmento di bus interessato Il posto dove si è verificato l'errore (ad es. tra nodo/partner X e Y) ovvero la distanza del posto del guasto dal Repeater risp. dai nodi partner in metri. La possibile causa d'errore, ad es. cortocircuito del conduttore di segnale A verso lo schermo. Possono essere così riconosciuti e diagnosticati anche errori sporadici. Le suddette funzioni diagnostiche consentono anche a manutentori senza esperienza di PROFIBUS di localizzare in modo rapido e sicuro difetti sul cavo di bus. Integrazione in SIMATIC PCS 7 Per il Repeater diagnostico sono disponibili blocchi driver SIMATIC PCS 7. Informazioni dettagliate sono ottenibili dalla Maintenance- Station PCS 7 tramite accesso all'engineering-system. Rilevamento della topologia e riconoscimento errori con il Repeater diagnostico PROFIBUS 12

13 Diagnostica della strumentazione di processo Sensori e strumenti di analisi di processo Misura di pressione, di pressione assoluta, di pressione differenziale, di portata e di livello (misura idrostatica) SITRANS P è una famiglia di strumenti misuratori di pressione. Il trasmettitore digitale SITRANS P DS III trova impiego universale per la misura di pressioni relative, assolute e differenziali nonché per la misura di portata e di livello (misura idrostatica). Esso dispone di una serie di funzioni diagnostiche e di simulazione integrate, che consentono all'utente di valutare in modo finalizzato, nella messa in servizio, nel service e nei provvedimenti di manutenzione, lo stato dell'apparecchiatura o quello dell'intero punto di misura. La manutenzione preventiva è supportata da funzioni quali Contatore ore d'esercizio per cella di misura ed elettronica Contatore di eventi per violazione dei valori limiti superiore o inferiore Indicatore di massimo valore (non-return-pointer) per pressione, temperatura del sensore e temperatura dell'elettronica Due timer parametrizzabili, che al raggiungimento di un valore di soglia impostato possono dare un segnale o attivare un allarme. La diagnostica d'apparecchiatura supporta efficacemente l'eliminazione degli errori nell'ambito della manutenzione correttiva. È svolta per questo la sorveglianza ciclica di: Funzione di memoria di RAM, ROM e EEPROM con il metodo della checksum Elaborazione del programma controllando il passaggio per checkpoint (watchdog) Sensori sull'interruzione e sulla funzione di calcolo della linearizzazione. Sono inoltre disponibili funzioni di simulazione per la verifica dei componenti elettronici interni a partire dal sensore. Anche queste contribuiscono ad una ricerca degli errori rapida e finalizzata e quindi ad un aumento dell'efficienza delle misure di manutenzione. Dalla combinazione delle suddette funzioni si possono derivare misure, che apportano un contributo alla manutenzione predittiva, aumentando così ulteriormente la disponibilità dell'impianto e accrescendo la produttività. SITRANS P DS III 13

14 Diagnostica della strumentazione di processo Sensori e strumenti di analisi di processo Misura di temperatura SITRANS T sono strumenti di misura della temperatura per impianti di processo. SITRANS TW è un trasmettitore di temperatura universale a 4 fili per il montaggio su guida portante. L'apparecchiatura è adatta al collegamento di termoresistenze, termocoppie e sensori resistivi e può elaborare anche segnali in tensione continua o in corrente continua. SITRANS TH300 è una nuova generazione di trasmettitori di temperatura da installare nella testa del sensore di temperatura. Questo trasmettitore di temperatura può elaborare i più svariati segnali d'ingresso e sorvegliare i sensori di temperatura. Per la manutenzione preventiva sono disponibili tra l'altro le seguenti funzioni: Contatore ore d'esercizio per l'elettronica (con il TH300 anche contatore ore d'esercizio per il sensore collegato ripartito in campi) Sorveglianza di valori limite Indicatore di massimo valore per la sorveglianza dei sensori collegati risp. della temperatura dell'elettronica Simulazione della corrente d'uscita come valore fisso o simulazione con funzione rampa Per la diagnostica d'apparecchiatura e l'eliminazione degli errori nell'ambito della manutenzione correttiva è svolta la sorveglianza ciclica di: Funzione di memoria di RAM, ROM, EEPROM con il metodo della checksum Elaborazione del programma controllando il passaggio per checkpoint (watchdog) SITRANS TH300 SITRANS TW L'analisi del sensore comprende rottura del conduttore e cortocircuito. Gli errori riconosciuti sono emessi a scelta tramite HART e come corrente di segnalazione risp. in forma di una corrente d'errore o tramite relè di segnalazione (solo SITRANS TW). In aggiunta a queste funzioni di entrambi i tipi di apparecchiature per la manutenzione correttiva e preventiva, SITRANS TH300 offre strategie per la progettazione della manutenzione predittiva: Il contatore ore d'esercizio analizza i valori di temperatura del sensore e dell'elettronica e li ordina in otto classi di temperatura. I valori di misura possono essere archiviati. Dal carico di temperatura del sensore è possibile se sono noti i processi d'invecchiamento - derivare una strategia per la manutenzione predittiva. 14

15 Misura di portata Per la misura di portata Siemens offre diverse apparecchiature di misura senza contatto: SITRANS FM MAG 6000 è un trasmettitore di portata magnetico-induttivo SITRANS FC MASS 6000 è un misuratore di flusso di massa (mass flow) La apparecchiature trovano impiego flessibile in qualsiasi punto dell'installazione. MAG 6000 viene impiegato per applicazioni con fluidi conduttori, MASS 6000 ad es. con fluidi non conduttori ed a fronte di elevate esigenze di precisione o in processi, nei quali i parametri di processo sono soggetti a forti oscillazioni. MAG 6000 insensibile ad oscillazioni di pressione, temperatura, viscosità e conducibilità elettrica (min. 5 µs/cm garantiti). L'apparecchiatura è dotata di una molteplicità di funzioni diagnostiche, che sono visualizzate con testo in chiaro e registrate in un logbook È in tal modo possibile localizzare errori anche periodici. Questi errori possono essere suddivisi nelle seguenti categorie: errori funzionali, warning, errori permanenti e fatali. Il trasmettitore incl. le uscite viene sorvegliato e il sensore di misura viene continuamente testato. Si possono rilevare tubazioni vuote, stati di riempimento parziali, conducibilità troppo bassa e anche deposito sugli elettrodi di misura. Sussiste inoltre la possibilità con il MAG 6000 di testare l'intero sistema di misura con un verificatore esterno. MASS 6000 è insensibile a oscillazioni di pressione, temperatura, densità, conducibilità elettrica e viscosità. Un ASIC garantisce una maggior capacità di reazione a discontinuità. Le apparecchiature sono praticamente insensibili a influenze di rumore esterne - un presupposto essenziale per l'aumento del campo dinamico. MASS 6000 sorveglia sia errori dipendenti dall'applicazione sia impostazioni d'apparecchiatura effettuate dall'utente. Troppa aria nel tubo di misura Rilevamento di tubo vuoto Segnale di portata instabile Errore di punto zero Densità del fluido e valori limite della temperatura Limiti del campo di misura Le impostazioni specifiche d'utente sono confrontate con i valori effettivi per ottenere un'impostazione quanto più possibile ottimale. Guasti che sono causati da vibrazioni meccaniche, flussi non ideali/cavitazione o rumore di pompa possono influenzare la misura. Funzioni diagnostiche ampliate nel trasmettitore MASS 6000 mediante frequenza di autorisonanza del sensore, ampiezze di pick-up e fase di segnale consentono di identificare queste influenze. L'apparecchiatura possiede inoltre un sistema di logbook per errori e stati con 4 gruppi di informazioni Informazione generale: Nessun errore Avvertimenti, che possono essere emessi in caso d'inosservanza di un guasto funzionale Errori permanenti, che possono comportare un guasto funzionale Errori, che devono essere conosciuti per l'utilizzo del misuratore di portata. Le numerose funzioni diagnostiche facilitano la ricerca degli errori e la loro eliminazione. Da queste informazioni (tipo e frequenza delle segnalazioni) l'utente può trarre deduzioni, che predigono un imminente fuori servizio. È così possibile introdurre misure tempestive per aumentare la qualità della misura o per impedire un arresto della produzione. Misuratori di portata SITRANS F 15

16 Diagnostica della strumentazione di processo Sensori e strumenti di analisi di processo Misura di livello Per la misura di livello sono disponibili tre diversi metodi di misura: tecnica radar, capacitiva e ad ultrasuoni. Misura di livello con tecnica radar senza contatto: SITRANS LR400 con FMCW Radar (Frequency Modulated Continuous Wave) SITRANS LR200 con Pulse Radar SITRANS LR300 con Pulse Radar SITRANS Probe LR con Pulse Radar Misura di livello con tecnica ad ultrasuoni senza contatto: SITRANS Probe LU con Ultrasonic-Compact-Echolot Misura di livello capacitiva e rilevamento di stati limite POINTEK CLS 200/300/500 SITRANS LC 300/500 I misuratori di livello Siemens dispongono di tutta una serie di funzioni di sorveglianza interne ed esterne. Gli interruttori di livello Pointek CLS 200/300/500 offrono così la possibilità di riconoscere influenze esterne come depositi risp. imbrattamento e dare relative segnalazioni d'avvertimento. SITRANS LR per la sorveglianza del livello di riempimento formula di calcolo del trend. La diagnostica d'apparecchiatura riguarda, oltre che i tipici componenti elettrici e elettronici, anche la valutazione del segnale sulla sua qualità di misura in riferimento a affidabilità e intensità. Al raggiungimento di un valore limite la Maintenance-Station segnala la necessità di manutenzione. SITRANS LR400 somma i dati d'esercizio e calcola la vita residua nel senso della manutenzione preventiva. POINTEK CLS200/300 riconosce il grado d'incrostazione. Lo stato attuale dell'apparecchiatura è la base di calcolo della vita residua. È così possibile una manutenzione predittiva. In questo caso sono pianificabili al meglio gli interventi di manutenzione. Il risultato dei lavori di manutenzione viene immesso nella In virtù della loro concezione e della Active Shield Technology brevettata, i SITRANS LC300/LC500 trovano impiego in applicazioni difficili, garantendo una misura affidabile, pressoché senza influenze di depositi di materiale o imbrattamento, con grande precisione. Essi hanno una disponibilità più elevata di qualsiasi apparecchiatura confrontabile. Le misure di manutenzione vengono ridotte al minimo. SITRANS LR Valori limite impostabili per i diversi livelli di allarme consentono un adattamento ottimale alle condizioni fisiche

17 Diagnostica di pompa per la sorveglianza di pompe volumetriche a pistone ascillante SITRANS DA400 è un dispositivo diagnostico per la sorveglianza continua dello stato di pompe volumetriche a pistone oscillante. Esso riconosce già minime perdite sulle valvole in pompe volumetriche a pistone oscillante. Viene meno una ricerca errori supplementare. Il principio si basa sulla misura della vibrazione causata dal formarsi di cavitazione a seguito delle perdite. C'è anche l'opzione di sorvegliare altre grandezze come ad es. pressioni o temperature nella pompa. Al raggiungimento di valori limite sono inziate relative segnalazioni tramite uscite digitali o tramite PROFIBUS al sistema di controllo sovraordinato. Oltre all'impostazione del dispositivo in loco è anche possibile la parametrizzazione tramite PROFIBUS. SITRANS DA 400 aumenta la disponibilità dell'impianto grazie a tempi di fuori servizio notevolmente ridotti intervalli di manutenzione più lunghi, poiché la manutenzione delle pompe viene a dipendere dal loro stato effettivo. Sono esclusi danni conseguenti a fuori servizio, poiché le parti difettose vengono sostituite o riparate molto prima che l'intero componente cessi di funzionare. Inoltre, il riconoscimento anticipato di perdite consente una pianificazione ottimale degli interventi di manutenzione. Anche il funzionamento di un impianto può essere programmato in adattamento agli interventi di manutenzione contribuendo così al miglioramento della disponibilità. La manutenzione orientata allo stato dell'apparecchiatura contribuisce anche al risparmio d'energia: un calo di rendimento viene riconosciuto anticipatamente e rimediato con la sostituzione o la riparazione delle parti difettose. SITRANS DA400 contribuisce pertanto in misura considerevole alla riduzione del "Cost of Ownership" ed all'aumento della produttività. Grandi ampiezze, causate dal guasto nella valvola d'aspirazione, mostrano il difetto. SITRANS DA400 17

18 Diagnostica della strumentazione di processo Sensori e strumenti di analisi di processo Analisi dei gas Siemens offre un'ampia gamma di strumenti per l'analisi dei gas. ULTRAMAT 6 Apparecchiature per l'analisi dei gas a uno e due canali per spettroscopia IR non dispersiva OXYMAT 6 Analizzatore di gas per la determinazione di ossigeno ULTRAMAT 23 Analizzatore di gas per spettroscopia IR non dispersiva per max. 3 componenti e ossigeno CALOMAT 6 Analizzatore di gas basato sulla conduttività termica per la determinazione quantitativa di idrogeno o gas rari in miscugli gassosi binari Gli analizzatori di gas possiedono molteplici funzioni per la diagnostica d'apparecchiatura e quindi per la manutenzione correttiva. Essi sono inoltre in grado di riconoscere irregolarità funzionali. Queste appaiono come richieste di manutenzione o come segnalazioni di fuori servizio nel display della Maintenance-Station oppure sono disponibili all'uscita di segnalazione o vengono inoltrate tramite PROFIBUS a sistemi sovraordinati. Le segnalazioni sono registrate in un logbook. Possibili cause di richiesta di manutenzione sono ad es. Tolleranza di taratura superata per imbrattamento della camera di misura, drift o cambio del gas di taratura Eccesso di ossigeno nel gas di riferimento (solo OXYMAT 6) Impiego di gas di prova o di riferimento errato Detettore difettoso o gas di riferimento mancante Superamento della massima temperatura della camera di misura o della testa di misura (OXYMAT 6) oppure riscaldamento difettoso oppure derivano da Sorveglianza del chopper motore (solo ULTRAMAT 6) Sorveglianza del campo magnetico (solo OXYMAT 6) Sorveglianza dei segnali di disturbo esterni (preparazione campioni) Sorveglianza del flusso (ULTRAMAT 23) Con queste funzioni di sorveglianza gli analizzatori di gas assicurano un funzionamento affidabile e supportano un'efficace manutenzione correttiva. ULTRAMAT 18

19 Diagnostica di posizionatori e condotte/raccordi/attuatori SIPART PS2 è un posizionatore elettro-pneumatico per attuatori di regolazione. L'apparecchiatura si presta alla regolazione assai precisa di valvole e serrande nelle più svariate applicazioni. Oltre alle numerose funzioni base per l'autosorveglianza, il posizionatore possiede in particolare le seguenti funzioni diagnostiche: Contatore ore d'esercizio Misura della temperatura attuale Ore d'esercizio secondo campi di temperatura Ore d'esercizio secondo campi di spostamento Numero di manovre delle piezo-valvole Contatore per segnalazioni d'allarme Contatore dei cambi di direzione Integrale degli spostamenti Sorveglianza dell'isteresi (zona morta) Sorveglianza dello scostamento di regolazione Sorveglianza online dei riscontri d'arresto della sede della valvola I dati d'esercizio sono utilizzati per misure di manutenzione preventive. Sulla base di questi dati è possibile riconoscere guasti e relative cause molto prima di arrivare ad una situazione di fuori servizio. Si possono derivare strategie di manutenzione predittiva sia per l'apparecchiatura stessa sia per gli attuatori e le condotte i raccordi e gli attuatori sottordinati. I vantaggi di questa manutenzione predittiva stanno nel fatto che la durata dei rispettivi componenti può essere sfruttata appieno, senza rischiare situazioni di fuori servizio risp. danneggiamenti. È pure possibile dedurre dal grado di utilizzo indicazioni utili all'ottimizzazione della conduzione dell'impianto e pertanto all'aumento della disponibilità. Posizionatore SIPART PS2 19

20 Diagnostica di componenti di protezione, manovra e azionamento SIRIUS Motor-Management-System SIMOCODE pro SIMOCODE pro è il Motor-Management-System modulare e flessibile per motori di bassa tensione a velocità costante. Esso ottimizza il collegamento tra la tecnica di controllo della produzione e la partenza motore ed aumenta la disponibilità dell'impianto. SIMOCODE pro è concepito specialmente per l'impiego in Motor Control Center (MCC) dell'industria di processo e della tecnica di centrale (produzione energia), dove viene impiegato per la protezione e il comando di motori /pompe etc., ad es. in aree a rischio d'esplosione, in settori impiantistici con avviamenti pesanti (industria della carta, del cemento e metallurgica) e in impianti ad elevata disponibilità. Caratteristiche particolari: Protezione motore elettronica multifunzionale, autonoma rispetto al sistema d'automazione Software flessibile al posto dell'hardware per il comando del motore Dati dettagliati d'esercizio, di service e di diagnostica Capacità di Energy-Management Comunicazione tramite PROFIBUS DP Per poter offrire il sistema ottimale per ogni tipo di applicazione, SIMOCODE pro è ampliabile in modo flessibile con i seguenti moduli funzionali: Moduli digitali, analogici, di guasto verso terra e di temperatura La biblioteca di blocchi software PCS 7 consente la visualizzazione di dati diagnostici sulla Maintenance-Station. È così possibile evitare guasti o eventualmente localizzarli ed eliminarli rapidamente. La segnalazione diagnostica non avviene qui non solo in modo particolarmente dettagliato tramite PROFIBUS ma tramite LED, anche direttamente sul quadro elettrico. Se si deve sostituire un'apparecchiatura o un completo cassetto del quadro elettrico nei Motor Control Center (MCC), il connettore d'indirizzamento consente l'assegnazione rapida e semplice del nuovo indirizzo PROFIBUS all'apparecchiatura di ricambio. Anche grazie all'impiego di un modulo di memoria è possibile trasferire la parametrizzazione dell'apparecchiatura di ricambio direttamente nel nuovo SIMOCODE pro - semplicemente inserndo il modulo di memoria nell'interfaccia apposita del sistema. Un'ulteriore caratteristica essenziale di SIMOCODE pro è l'esecuzione autonoma di tutte le funzioni di protezione e comando in caso d'interruzione della comunicazione con il sistema di controllo sovraordinato. Anche in caso di caduta del sistema di bus o del sistema d'automazione, continua ad essere garantita la piena funzionalità della partenza motore. Per il caso di guasto può essere parametrizzato una reazione definita, ad es. la disinserzione mirata della partenza motore o l'esecuzione di determinati meccanismi di comando (ad es. l'inversione del senso di rotazione). Dati d'esercizio e statistici, che consentono una manutenzione orientata allo stato dell'apparecchiatura: Ore d'esercizio del motore Tempi di inattività del motore Numero degli avviamenti del motore Numero degli interventi di sgancio per sovraccarico Commenti interni memorizzati nell'apparecchiatura Ore d'esercizio dell'apparecchiatura Dati diagnostici per la manutenzione correttiva: Numerose segnalazioni dettagliate di preavvertimento e di guasto, anche per l'ulteriore elaborazione nell'apparecchiatura o nel sistema di controllo sovraordinato. Reporting interno all'apparecchiatura con timbratura oraria Timbratura oraria di qualsiasi segnalazione, a scelta segnalazioni di stato, di avvertimento e di guasto Valore dell'ultima corrente d'intervento Errore di retrosegnalazione (ad es. nessuna circolazione di corrente nel circuito principale dopo un comando On) etc. Motor-Management SIMOCODE 20

21 Protezione con segnalazione di durata residua RLT (remaining life time) I contatti principali del contattore sono parti soggette ad usura e vanno sostituite prima della scadenza della loro durata di vita. L'abrasione del materiale di contatto e quindi la durata elettrica (= numero di manovre) possono variare in funzione del carico, della categoria d'impiego, del modo di funzionamento etc. Ispezioni/controlli visivi di routine da parte del personale di manutenzione consentono di appurare lo stato dei contatti principali. La funzione "Segnalazione di durata residua" dei contattori SIRIUS con RLT svolge questo compito e rende superflui i controlli ottici in loco. Non sono solo contate le manovre - queste non danno alcuna indicazione sullo stato d'usura dei contatti - ma viene soprattutto rilevata elettronicamente la progressione dell'abrasione di ognuno dei tre contatti principali, con relativa valutazione, memorizzazione e segnalazione al raggiungimento dei limiti prestabiliti. Anche in caso di caduta della tensione di comando questi dati memorizzati restano mantenuti. La manutenzione orientata allo stato dell'apparecchiatura consente lo sfruttamento ottimale del materiale di contatto. Ne risulta una riduzione dei costi d'esercizio, con contemporaneo aumento della disponibilità dell'impianto. La segnalazione avviene tramite contatto di relè o AS- Interface al raggiungimento di una durata residua del 20%. Tramite un ingresso digitale di SIMOCODE pro e quindi tramite PROFIBUS, le segnalazioni arrivano alla Maintenance-Station SIMATIC PCS 7. Contattore SIRIUS con RLT 21

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