O que significaria para si a integração perfeita de sistemas pneumáticos e do controlo de processos? A ilha 580 CHARM da ASCO Numatics permite o marshalling eletrónico simples de sistemas pneumáticos

Os sistemas pneumáticos são uma parte essencial de muitas instalações industriais de processo em indústrias como a química, ciências da vida e alimentação, especialmente aquelas que utilizam máquinas auxiliares. Apesar de serem uma parte essencial do processo, estas máquinas são frequentemente independentes e não estão ligadas à arquitetura de controlo dos processos. Desta forma, se houver um problema com os sistemas pneumáticos da máquina, este pode não ser comunicado ao sistema de controlo, levando a uma avaria na máquina. A instalação industrial pode assim continuar a produzir produtos que não conseguem seguir para o processamento ou embalamento.

Arquitetura atual

Normalmente, os sistemas de controlo de processos conseguem incluir sistemas pneumáticos através da implementação de uma rede de bus de campo, como PROFIBUS-DP^® ou Modbus^® TCP. Com a configuração e o mapeamento de dados adicionais, tal abordagem, no entanto, apenas aumenta a complexidade do sistema. Apesar da possibilidade de diagnósticos adicionais, um segundo ambiente de programação (com todos os custos envolvidos) não é desejável e pode não suportar facillmente a redundância de comunicação e de energia.
Em 2016, a Emerson apresentou o marshalling eletrónico para sistemas pneumáticos. Esta solução permite aos utilizadores integrar facilmente as ilhas de distribuição da série 580 da ASCO Numatics no sistema de controlo DeltaV da Emerson, de modo a obter uma solução completa constituída de um sistema pneumático e de um dispositivo de E/S de automatização da Emerson para instalações industriais de processo.

O que é o marshalling eletrónico?

Os engenheiros de controlo e gestores de projeto que trabalham em instalações industriais de processo contínuo ou por lotes conhecem bem os problemas associados a ativar as E/S em sistemas de controlo distribuídos. O método tradicional envolve ligar os dispositivos com cabos multicondutores que, por sua vez, estão ligados a réguas de bornes que se encontram em armários de controlo. Cada ligação é manualmente cruzada e colocada na sua placa E/S correspondente. Uma vez que a complexidade do sistema aumenta juntamente com o número de ligações (demasiadas alterações E/S inevitáveis), surgem dificuldades em monitorizar cada ligação física no painel de ligação. Qualquer alteração acrescenta gastos, atrasos e, acima de tudo, risco para o projeto. Acrescentar redundância apenas complica ainda mais as coisas. Além disso, a manutenção e alterações ao sistema exigidas tornam-se difíceis de executar devido a alterações do pessoal e o desconhecimento do sistema, o que pode afetar negativamente os períodos de inatividade.
Apesar de o marshalling manual ainda ser considerado adequado para pequenos projetos, os processos por lotes e contínuos de grande escala em áreas como a química, a farmacêutica e a alimentação, onde a perda de produção pode levar a gastos verdadeiramente excessivos, optam cada vez mais por estratégias de confiança e menos propícias a riscos para os sistemas de processo.

O marshalling eletrónico elimina a prática manual e intensiva de marshalling cruzado. Os cabos continuam ligados ao armário de marshalling, mas as ligações aos controladores passam a ser feitas eletronicamente. Passa a ser possível mapear cada canal de E/S para qualquer controlador. A Emerson gere este mapeamento através dos seus CHARM (CHARacterisation Modules). Estes são semelhantes a conversores digitais que podem ser caracterizados para executar qualquer função de sinal (AI, AO, DI, DO, RTD, etc.). São ligados a placas de E/S CHARM (CIOC) que, por sua vez, são montadas por ordem nas réguas de bornes com calhas DIN onde se encontra instalada a cablagem para os captadores-atuadores. A cablagem de campo é identificada e prossegue-se para a configuração e marshalling eletrónico da placa CHARM adequada a QUALQUER controlador no sistema através de um bus digital oculto. Uma conexão de comunicações e alimentação totalmente redundante é integrada. A deteção automática de cada canal de E/S permite ao DCS de proceder facilmente à identificação, à configuração, ao diagnóstico e à modificação da conceção.
A tecnologia possui várias vantagens, desde as primeiras etapas de conceção, até à colocação em funcionamento e ao tempo de fabrico orientado para o processamento. Uma vez que qualquer tipo de E/S digital ou analógica pode ser ligada a controladores específicos em qualquer etapa do projeto sem a substituição manual dos fios, os custos de hardware e de conceção podem ser mais previsíveis desde o início. É possível alterar a conceção, como adicionar novas E/S ou alterar tipos de E/S, sem que seja necessário um trabalho intensivo ou gastos prejudiciais de substituição de cabos. Os projetos tornam-se mais fáceis de redimensionar, garantindo assim segurança. A configuração e o diagnóstico são feitos por uma plataforma de software integrada única: a DeltaV Explorer da Emerson. Acima de tudo, o custo total de propriedade é significativamente reduzido, medido por uma maior certeza operacional, confiança dos processos e maior disponibilidade da máquina.

Integração das ilhas de distribuição pneumática em sistemas de automatização com a tecnologia CHARM

Os CHARM da série 580 proporcionam aos engenheiros de controlo e gestores de projeto que trabalham em projetos de fabrico por lotes uma abordagem direta, económica e rápida à integração de sistemas pneumáticos no ambiente de controlo de processos. A ilha facilita a ligação única do campo à DeltaV™ DCS da Emerson com marshalling eletrónico, configuração de origem e diagnósticos, e também a redundância integrada - para uma verdadeira arquitetura de sistema integrada.

A introdução da ilha 580 CHARM da ASCO Numatics possibilita, pela primeira vez, a integração de sistemas pneumáticos com marshalling eletrónico numa plataforma de rede única - uma solução de uma só embalagem e de um só fornecedor. A ilha 580 CHARM é diretamente ligada ao sistema DeltaV através da base CHARM e combina a autodeteção e o marshalling eletrónico através da ligação redundante de energia e comunicação, reunindo todas as capacidades de diagnóstico de origem do DeltaV. A partir do DCS, cada eletroválvula piloto é controlada da mesma forma que um sistema E/S. O DCS consegue identificar e organizar todas as ligações pneumáticas com uma única ligação redundante com até 48 saídas de eletroválvulas ligadas a cada nodo CHARM.
A ilha 580 CHARM interage com as ilhas de distribuição da série 500 da ASCO Numatics. Estes distribuidores de controlo direcional conectáveis e de elevado desempenho possuem a maior capacidade de caudal para o seu tamanho, ajudando a reduzir o espaço ocupado pela máquina e os custos do sistema, enquanto uma vasta gama de acessórios e de opções torna mais fáceis a instalação, configuração e alterações.

As vantagens de uma arquitetura simplificada das máquinas em termos de tempo e custos
Em comparação com um sistema de produção de processos com marshalling manual e cruzado para situações de produção por lotes e contínua, as vantagens de uma solução baseada na tecnologia CHARM com marshalling eletrónico são bem evidentes. Quando o sistema pneumático exige integração e a solução é comparada à introdução de um bus de campo como o PROFIBUS-DP^®, as vantagens são ainda mais convincentes com o ambiente de engenharia de fácil utilização e baseado em tarefas oferecido pelo DeltaV.

A eliminação de uma rede secundária permite poupanças significativas em componentes, nas E/S associadas, na cablagem e no tempo de colocação em funcionamento. A solução de rede exclusiva da Emerson significa uma responsabilidade única por produtos, documentos e apoio, com poupanças em pessoal, programação de recursos e formação para o sistema. A contagem reduzida de componentes e a ligação direta reduzem o risco de falhas do sistema. A integração do controlo inteligente com recursos de deteção automática e diagnósticos da estação de trabalho facilita a modificação do projeto durante a fase de desenvolvimento do projeto, bem como a solução de problemas que possam surgir posteriormente. O período de paragem é significativamente reduzido através de um diagnóstico completo diretamente na ilha de distribuição ou apresentado na estação de trabalho do sistema DeltaV. Uma ligação redundante fiável garante segurança e reduz o período de inatividade da manutenção. Outras vantagens significativas incluem a flexibilidade no controlo de processos através de cada E/S do CHARM, desde os sensores de tensão e de corrente, até alarmes e eletroválvulas piloto que partilhem a mesma configuração DeltaV Explorer e que estejam disponíveis na “nuvem” para qualquer controlador na rede.

A combinação destes fatores cria solução rigorosamente integrada para as E/S e ilhas de distribuição pneumática, garantindo uma otimização dos projetos e a fiabilidade operacional dos processos. Para mais informação sobre a saber mais sobre a ilha 580 CHARM da ASCO Numatics
descarregue este livro branco ou visite www.asconumatics.pt.

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