Marco Defraia Fieldbus Foundation Italy Section

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1 I VANTAGGI DI FOUNDATION FIELDBUS (Ovvero: dalla misura all informazione) Marco Defraia Fieldbus Foundation Italy Section

2 Parlando di vantaggi si rischia di.... dare i numeri! Cercheremo di darne pochi lasciando valutare a ciascuno di voi il peso dei vantaggi calati nelle vostre realtà Ma prima iniziamo con un po di storia

3 Evoluzione degli Investimenti ANNI 50/60: L ERA DELL ESPANSIONE - Si investe in mezzi e uomini (che costano poco) - Con il benessere cresce la domanda - Società ed impianti sono in continua crescita - C è spazio per tutti

4 Evoluzione degli Investimenti ANNI 70: LA PRIMA CRISI INDUSTRIALE Diventa importante controllare i costi per Materie prime Personale Energia

5 Evoluzione degli Investimenti ANNI 70: INIZIA QUINDI LA GARA L imperativo è aumentare la produzione L Automazione di processo aiuta ad ottimizzarne i risultati

6 Evoluzione degli Investimenti ANNI 70/80: LA NOVITA La concorrenza si fa aggressiva

7 Evoluzione degli Investimenti OGGI: MERCATI E CONCORRENZA GLOBALI

8 Evoluzione degli Investimenti OGGI: LE AZIENDE SI TRASFORMANO

9 Il Ruolo di Fieldbus Foundation Italia Non basta più risparmiare, non basta più automatizzare, non basta più ottimizzare. La vera parola d ordine è: Flessibilità: Essere padroni del processo produttivo ovvero sfruttare la tecnologia per avere una finestra sul processo sempre aperta potendo contare sull affidabilità delle informazioni ricevute dagli strumenti e poterle interpretare correttamente

10 Le Possibili Aree di Intervento Cambio tecnologie Sostituzione strumento Start Ingegneria Ricambi Aggiornamenti Material Requisition Service, Riparazioni Calibrazione, verifiche Manutenzione diretta / esterna Informazioni, Self Service Training di manutenzione Piano di manutenzione Commissioning, Start-up Ordini Consegna Installazione Training - configuration Plant Erection

11 Le Risposte della Tecnologia Incremento del Valore nel Ciclo di Vita Incremento Benefici Riduzione dei Costi

12 Vantaggi della Tecnologia Engineering/Commissioning progettazione/documentazione semplificata strumentazione multivariabile Installazione/loop check più veloce Operations/Maintenance più informazioni in tempo reale dal processo validazione della misura, qualità, sicurezza miglior controllo tramite la distribuzione delle funzioni strategie di manutenzione in continua evoluzione Asset Management accesso remoto e tools unificati dispositivi di diagnostica avanzati Variability Operations Maintenance Compliance Enterprise Management Capital & Engineering Availability Project Execution

14 Engineering Italia Riduzione costi progettazione Metodo Convenzionale drawing separato per ogni loop o monitoring device Document wiring Media 1.4 devices per drawing Metodo Fieldbus Foundation drawing singolo per ogni segmento FF Media 12+ devices per drawing Drawings ridotti di un fattore 8 (mediamente) riduzione in ore per i drawings

15 Engineering Drawing per loop - Convenzionale

16 Engineering Drawing per Segment Fieldbus Foundation FIELD CONTROL ROOM DeltaV Cabinet 141IC002 DeltaV H1 Fieldbus Module Carrier 01 Module FJB-01 System System 4 pr. cable NV-325 Device Receptacle Fieldbus Detail "C" Terminator CORDSET 141JB01-141FBT FBT0102 Segment Out S2 S4 S6 Segment In S1 S3 S5 CORDSET 141FBT LT327 CORDSET 141JB01-141FBT0102 TRUNK CORDSET 141FBT HV329 TB3-FB BK BK 1 TRUNK WH WH 2 TRUNK SHIELD 3 BK TT WH TT SHIELD 6 7 SPARE 7 8 SPARE 8 9 SHIELD 9 10 SPARE SPARE SHIELD SPARE 13 PR 1 Pairs IC JB WH BK Segment H1 #2 To Shield Bus Bar on DeltaV Carrier (-) 24 Vdc (+) SPARE SHIELD SPARE BK WH 141-LT-327 Device Receptacle Detail "C" SPARE SHIELD TRUNK PR 1 BK WH MTL 5995 Fieldbus Power Supply + - Pairs HV-329 Device Receptacle Detail "C" 141-TT CORDSET 141JB01-141TT340 CSD CSD Reference Drawings Cabinet Wiring Details P&ID Detail "C" - Instrument Receptacle Detail Instrument Terminals Pin 4 - Green Pin 1 - Brown BR (+) BL (-) GR Ground Pin 3 - NC Pin 2 - Blue 4 pin male receptacle F-R Performance Solutions FISHER-ROSEMOUNT Managing The Process Better. Example Segment Drawing 0 A ISSUED FOR CONSTRUCTION ISSUED FOR CUSTOMER APPROVAL DATE: Oct. 1, 1998 SCALE: None DESIGN: DRAWN: CHECKED: W. C. STEWART / R. A. HARTMAN APPROVAL: CAD FILE: REV: DATE: REVISIONS BY: CHK: PROJ. ENG. CUST. JOB: APPR. DRAWING NO: REV: 0

17 Commissioning Installazione più veloce Riduzione costi dei terminali, jb, morsettiere Riduzione costi schede di interfaccia I/O Riduzione Barriere Riduzione Quadri Marshalling Riduzione costi di installazione Riduzione costi di cablaggio

18 Commissioning Soluzione Convenzionale Controller I/O 13 Interface other Junction Boxes 200 x 10m I/O Terminations x 250m Junction Box 4-20 ma or Analog Costi Significativi: cablaggi schede I/O cavi morsettiere Barriere IS marshaling 200 Marshaling IS (Exi) Barriers m 200 Devices

19 Schede I/O Simili Commissioning Scalable DCS Controller H1 I/O Interface 8 17 H1 I/O Terminations H1 Fieldbus all-digital Riduzione Spazio Sala Controllo 17 Soluzione Fiedbus Junction Box Risparmi Significativi: cablaggi schede I/O cavi morsettiere Barriere IS marshaling Morsetti Barriere IS IS (Ex i) Barriers 17 H1 Fieldbus all-digital 200 Devices

20 Commissioning Italia Riduzione costi-cablaggi cablaggi e lavori on-site Risparmi sul cablaggio è il risultato della combinazione tra le minori quantità di cavi e passerelle, tubi conduit e cassette di giunzione, barriere e morsettiere ed il lavoro necessario per la loro installazione in campo ed in sala controllo. Cablaggio con tecnologia tradizionale Cablaggio con Bus di campo

21 Commissioning Riduzione costi-hardware di Sistema Costruzione sala controllo Meno I/O, meno spazio richiesto Con un solo modulo di I/O possiamo cablare sino a 32 segnali dal campo Strumenti multivariabile, su di una scheda (delle stesse dimensioni di una normale) possiamo gestire sino a 64 segnali Cablaggio tradizionale di un armadio in grado di gestire 350 strumenti Cablaggio dello stesso armadio con il campo basato su Bus di campo

22 Commissioning Riduzione costi-messa in servizio e startup Riduzione errori di cablaggio Non è necessario mettere in servizio ogni strumento interagendo fra campo e sala controllo Identificazione, configurazione, taratura e ricerca errore eseguite dalla stazione operatore in sala controllo

23 Commissioning Italia Commissioning impianto con cablaggio tradizionale: 1/2 ora di 2 tecnici per ogni strumento Tempo necessario per : test del cablaggio con tester connessione dello strumento allineamento dello strumento test funzionale

24 Commissioning Commissioning con strumenti basati su Bus di Campo 25 minuti per strumento da parte di un solo tecnico Verifica del cablaggio più semplice connessione dello strumento riconoscimento e validazione del commissioning

25 Engineering/Commissioning Benefici di FF sull esecuzione del progetto Ingegneria Investimento iniziale Installazione e commissioning Riduzione dei costi di ingegneria & di investimento Rapido Start-up Riduzione del tempo di esecuzione del progetto Disegni Documentazione Configurazione Schede I/O Cavi Junction Box Passerelle Terminazioni Commissioning Installazione Costi materiali

27 Operation Ragionare in termini di DEVICE FF Interface

28 Operation Distribuire il Controllo Host Trasmettitore Attuatore AI OUT BKCAL_IN IN OUT PID BKCAL_OUT CAS_IN AO

29 Operation Aumento affidabilità controllo (loop in campo) Temerature Control Loop Stazione Operatore/Ingegneria Controllore PID Scheda AI/AO Scheda H1 Un guasto sulla scheda H1 non pregiudica il funzionamento del loop rispetto alla soluzione classica dove, per garantire la continuità della regolazione, è necessaria una ridondanza di I/O Process Marshalling TT PT Pressure Control Loop PID Backup LAS

30 Operation Ogni Device Foundation Fieldbus prevede tre differenti tipi di blocchi Blocco Trasduttore Interfaccia ai sensori - Informazioni sulla Taratura - Informazioni sulla Configurazione Blocchi Funzione Definisce la capacitò di controllo: - AI, AO, DI, DO, PID, etc blocchi standard - I blocchi sono configurabili dall Host per impostare la strategia di controllo Blocco Trasduttore Blocco Risorse Blocco Funzione Blocco Risorse Caratteristiche dell apparecchiatura - Nome - Costruttore - Numero di serie - Caratteristiche funzionali

31 Operation Velocità di risposta Il determinismo del FF, rispetto agli standard tradizionali, permette l ottimizzazione del controllo senza gravare sulle risorse del DCS Tradizionale Fieldbus Foundation Process Limit Process Variable Set Point Process Limit Process Variable Set Point 100,0 100,0 1.5% 3.4% GPM 96,0 GPM 96,0 92,0 92,0

32 Operation Product Specification Aumento della qualità Riduzione della variabilità di processo vuol dire avere un processo più affidabile Desired Setpoint Setpoint Actual process

33 Maintenance I costi della manutenzione 35% 28% 20% 6% 6% 4% Controllo Routine Nessun Problema Deriva Calibrazione Fuori Zero Linea Tappata Strumento Guasto Origine: Dow Chemical Il 63% delle visite in campo NON è necessario

34 Maintenance Manutenzione per rottura Lo strumento che si rompe accidentalmente Manutenzione preventiva Schede di manutenzione Basate su intervallo di tempo (potrebbe non servire) Manutenzione predittiva Manutenzione schedulata e ottimizzata basata su dati statistici Manutenzione proattiva Diagnostica integrata (indicatori di manutenzione)

35 Maintenance Diagnostica dell unità produttiva Diagnostica del loop Level 4 Diagnostica del dispositivo Level 3 Process or Equipment Fisher Diagnostica della comunicazione Level 2 Actuators, Elements valves, Connections Level 1 Communications Dresser Electronics Field Device based Information Servers

36 Maintenance Con FF: Riduzione costi di manutenzione e tempi di fermata dell impianto Diagnostica avanzata Indicazione di stato trasmessa per ogni variabile Riduzione della manutenzione non necessaria Risoluzione remota dei problemi Riduzione pezzi di ricambio Manutenzione predittiva

37 Operation/Maintenance Notifica di un guasto di device e/o di processo attraverso specifici Blocchi Funzione disponibili nei device in campo Operations Maintenance Reliability

39 Asset Management Italia La diagnostica la base di partenza Lo strumento (Self) monitoraggio della salute dello strumento Guasto del sensore / rotture del diaframma Servizio (Local) monitoraggio dell installazione Blocco del primario / vibrazioni / pulsazioni Unità (Regional) monitoraggio dell unità Combina tutti I Self(s) e I Local(s) Manutenzione predittiva indicatori di manutenzione a tutti I livelli Regional Local Self

40 Asset Management Travel Deviation Cycle Counter Valve Signature Step Response Dynamic Error Band Drive Signal Output Signal etc... Configuration Status / Alerts Diagnostics Calculations Electronics Failure Sensor Failure Process Condition Configuration Warning RTD Drift RTD Life Estimation etc... Electronics Failure Sensor Failure Electronics Failure Reverse Flow Sensor Failure Empty Pipe Process Condition Calibration Error Configuration Warning Process Condition Plugged Impulse Lines Configuration Warning etc... etc... ph Electrode Aging Glass Electrode Failure Reference Electrode Failure Reference Electrode Coating Reference Electrode Poisoning etc...

41 Asset Management Solo un esempio. Advanced Plugged Impulse Line Detection PV (V) Time (min)

42 Asset Management Solo un esempio. Soluzione Tradizionale T0 Si verifica il problema T1 L operatore capisce che qualcosa non va T2 L operatore capisce che quello strumento non funziona T3 Interviene il manutentore T4 Si diagnostica il problema T5 Si risolve il problema Tempo Il Prodotto è ancora in specifica? Gli Operatori e l Impianto hanno corso dei pericoli?

43 Asset Management Solo un esempio. Soluzione Fieldbus Foundation T0 Si verifica il problema e lo strumento avverte direttamente il manutentore T1 Interviene il manutentore e risolve il problema Tempo Il Processo non ha subito modifiche Gli Operatori e l Impianto hanno lavorato come sempre

44 Asset Management Con FF si ha miglior rendimento del processo Precisione della misura migliorata Controllo in campo, vicino al processo, per garantire un miglior controllo ed una migliore prontezza di risposta Facilità di accesso ad un maggior numero di informazioni Strategia di controllo ottimizzata per ogni dispositivo

45 Conclusioni Riduzione tempi di commissioning Recupero disponibilità in partenza

46 Conclusioni Informazioni diagnostiche Manutenzione predittiva Riduzione fermi impianto non programmati e maggior sicurezza

47 Conclusioni Riduzione variabilità di processo Aumento della qualità

48 Conclusioni Lo strumento di ieri E la risposta all esigenza primaria di conoscere un dato aspetto di un processo per poterlo controllare

49 Conclusioni Lo strumento di oggi E la sorgente di tutte le informazioni necessarie per la definizione delle strategie aziendali di: Controllo Produttività Gestione costi Manutenzione

50 Parlando di vantaggi si rischia di.... dare i numeri! Oggi non ne abbiamo dati ma speriamo di essere riusciti a trasmettervi il vero VALORE della Tecnologia

51 I VANTAGGI DI FOUNDATION FIELDBUS GRAZIE Marco Defraia Fieldbus Foundation Italy Section