SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Технология LonWorks в промышленности

На сегодняшний день во всех областях автоматизации процессов все большее значение придается интеллектуальности, модульному построению и возможности удаленной диагностики. Децентрализованные системы автоматизации позволяют распределение интеллектуальных компонентов по всей площади здания. Кроме того, все более важная роль отводится автоматизированным системам управления производством (MES) в качестве динамических интерфейсов между бизнес-процессами и производственными процессами. Полностью отвечая этим требованиям, технология LonWorks предоставляет для применения в промышленности большое количество различных преимуществ.

TEMA Technologie Marketing AG, Германия, г. Аахене

TEMA.png

Платформа LonWorks была разработана в 1990 году компанией Echelon. На сегодняшний день LonWorks является ведущей технологией в области энергоэффективной автоматизации помещений и зданий. Но этим область ее применения не ограничивается: LonWorks применяется также, например, для интеллектуального энергосберегающего управления системами уличного освещения и для управления системами интеллектуальных электросчетчиков, в транспорте и в промышленности. 

Технология LonWorks предоставляет пользователю широкий спектр возможностей. Она позволяет реализовать современный, объектно-ориентированный подход при построении автоматизированных систем управления. Применение свободной топологии (FTT-10A, FT-31) обеспечивает системам автоматизации гибкость и надежность в эксплуатации. Технология LonWorks означает также возможность использования различных сред передачи и их определение в протоколе для маршрутизации данных, что позволяет найти элегантные и экономичные решения даже при самых высоких требованиях. 

Одним из крупных преимуществ решений на базе технологии LonWorks является независимость от какого-либо производителя. Совместимость устройств дефинируется в правилах совместимости - LONMARK Interoperability Guidelines, а также в функциональных профилях и образует основу для открытых, независимых от производителя решений. Существуют профили для приводов, насосов, преобразователей частот, клапанов, устройств силовых токов и датчиков. Эффективное взаимодействие различных секторов системы с успехом используется и в промышленности: на базе технологии LonWorks осуществляются мониторинг и управление установками в производственных цехах и других промышленных помещениях. 

Другая важная тема  - интерфейс между  бизнес-процессами и производственными процессами. Сеть LonWorks интегрирует такие традиционные компоненты промышленной автоматизации, как SPS, IPC, полевая шина и Industrial Ethernet, управляющие непосредственно производственными процессами, и предоставляет через i.LON 1000 интерфейсы к Ethernet, Интранету и Интернету. Таким образом, LonWorks выполняет функцию посредника между классической промышленной автоматизацией и системами планирования ресурсов и обработки данных в масштабах предприятия (ERP). 

С 1997 года LonWorks является открытым стандартом ANSI/EIA 709.1, что дает возможность использовать для промышленных целей не только Neuron Chip, но и другие процессоры: Lon-протокол поддерживается, например, MIPS 32-битным RISC процессором (в i.LON 1000), а также Intel Pentium III под ОС Windows (в сервере LNS или клиенте LNS). 

Важным преимуществом и отличительной чертой технологии LonWorks является возможность удаленного управления по линиям электросети: благодаря технологии PLC на базе PLT22 с использованием обесточенных линий возможна передача данных от точки к точке на расстоянии более 15 м без использования модема. Интеграция производственных данных и данных автоматизации осуществляется через Industrial Ethernet, Интранет или Интернет. При применении LNS архитектуры типа клиент-сервер,  IP-сервера i.LON 1000 и OPC-сервера на базе  LNS такие решения интеграции могут выполнять функции открытых информационных интерфейсов.


Возможные области применения в промышленности

Оптимальными сферами применения для технологии LonWorks в промышленности являются те, в которых:
- наиболее явно проявляются отличительные черты и преимущества технологии LonWorks; 
- присутствует синергетический эффект с технической автоматизацией здания;
- присутствует общий характер, т.е. в тех областях применения, которые по большей части независимы от специализированного производства и специализированных продуктов;  
- управление и регулирование с жестким временным режимом не играют никакой роли и, таким образом, возможность конфликта с системами известных производителей, как  Siemens или Phoenix Contact остается невелика.

В этих случаях технология LonWorks предоставляет наиболее широкий спектр возможностей и преимуществ для решения любой поставленной задачи. Приведем несколько примеров.


Автоматизация производственного процесса

- Регистрация, обработка и архивирование производственных данных. Имеется в виду комплексная регистрация производственных и качественных данных, что необходимо не только для поддержки производственно-технических процессов, но и для выполнения правовых норм и предписаний;
- cкладирование материала и его вывоз со склада, транспортировка материала и его отслеживание. На любом производстве перемещаются и складируются инструменты, заготовки, детали и материалы. Эти процессы, как правило, не являются критичными по времени и с легкостью обрабатываются с помощью технологии LonWorks;
- гарантия безопасности на рабочем месте. Под этим понимаются все меры по обеспечению техники безопасности, в том числе и персонала;
- автоматизация инженерных систем в производственных помещениях. Здесь речь идет, в частности, об интегрированном объединении в единую сеть различных секторов системы;
- регистрация, сообщение и оценка тревожных сигналов, событий и неисправностей;
- распределение и контроль ресурсов, а также эффективность их использования. Это касается всех процессов, связанных, например, с подачей и отводом воды, жидкостей, воздуха, газов и другого сырья (например, гранулированных материалов), а также с утилизацией отработанных веществ.

  pic1.jpg

Рис. Визуализция  расхода энергии  на заводе “Classic Knit Processors” (Индия) 



Сокращение энергопотребления

- Учет энергопотребления и управление им.
Это касается компаний энергоснабжения и всех производственных предприятий, заинтересованных в точной регистрации данных энергопотребления и распределения расхода энергии по соответствующим местам возникновения затрат.   


Автоматизированное управление микроклиматом 

- Создание определенного качества воздуха и его контроль, что в определенных сферах промышленности, например, в производстве полупроводников и в фармацевтической промышленности, играет большую роль; 
- поддержка нужного микроклимата в производственных помещениях и офисах в целях создания оптимальной рабочей атмосферы для персонала предприятия.


Несколько примеров использования технологии LonWorks 
 в промышленности 

Завод Shaogang Iron 
and Steel Group (Китай)

В 2006 году технология компании Echelon была применена на предприятии по производству стали Shaogang Iron and Steel Group в Китае для оптимизации распределения нагрузки и системы управления производственным процессом. Такой подход соответствует новой инициативе китайского правительства “Энергия и окружающая среда”. Данная инициатива была ответом на возникновение “узких мест” в энергоснабжении, а также на растущее загрязнение окружающей среды, связанное с быстро развивающейся экономикой. Первым шагом компании “Shaogang” в этом направлении была модернизация цеха по производству стали общей площадью в 10 кв. км. При такой величине цеха заводу была необходима система для точного измерения энергопотребления в режиме реального времени. Оптимизация потребления электричества с помощью технологии LonWorks привела к сокращению производственных издержек на 10%. Данные, поступающие от систем энергоснабжения и управления установками, интегрируются в MES-систему. Таким образом, компания “Shaogang” получила возможность самой определять условия энергопотребления и производства. 


Завод Classic Knit Processors 
(Индия)

В том же 2006 году компания i-Logicon разработала технологическое решение Energy Management Solution (EMS), в рамках которого для регулирования и контроля установок используются “умные энергетические устройства” на базе LonWorks® и сервер  i.LON 100®. EMS дает возможность вести точный контроль энергопотребления, оповещает в случае достижения предельного уровня расхода энергии и позволяет проведение предупреждающих мер по сокращению расхода энергии и ресурсов на промышленном предприятии. Впервые решение EMS компании i-Logicon было применено на заводе по производству текстильных изделий компании Classic Knit Processors, расположенного в индийской столице текстильной промышленности Тируппуре, что привело к сокращению энергопотребления на 20 %.

В производственных помещениях завода Classic Knit Processors решение EMS обеспечивает эффективность энергетического менеджмента и управления процессами в том, что касается потребления электричества, пара и воды. В установках для крашения текстильных изделий расход электричества и воды с определенной периодичностью подвергается точному контролю. С помощью полученных при этом данных могут быть разработаны и приняты меры по энергосбережению и оптимизации рабочих процессов.


Завод Stanzwerk Wetter 
(Германия)

В 2004 году для повышения эффективности автоматизации производственных помещений завода Stanzwerk Wetter в г. Веттер (Рур, Германия) была проведена модернизация всей системы автоматизации с использованием технологии LonWorks. Stanzwerk Wetter занимается производством штампованных деталей и функциональной фурнитуры для мебельной промышленности. В рамках модернизации в здании завода были установлены 6 центральных станций автоматизации отопления и вентиляции с различным набором комплектующих элементов. Контроль и регистрация температуры в 5 заводских цехах осуществляется через маятниковые Lon-датчики.

Для следящей системы автоматического регулирования теплового генератора на станции автоматизации DDC была разработана специальная логическая схема программного обеспечения. Температура регистрируется в зависимости от конкретной нагрузки, и последовательное переключение осуществляется динамически в зависимости от времени и температуры. 

Вместо классической техники автоматизации здания при модернизации использовался Web-узел TAC XENTA 511, что позволяет оператору с помощью стандартного  проводника осуществлять управление системой через Интернет или Интранет. Существует также возможность удаленного управления. 


Заключение

Как показывают приведенные выше примеры, аналогично комплексной автоматизации здания, в промышленности возможно создание систем, охватывающих как один сектор, так и несколько различных секторов. Автоматизация различных секторов может планироваться одновременно, но на практике это чаще всего осуществляется последовательно и реализуется поэтапно в соответствии с инвестиционным планом. При этом может использоваться уже существующая электропроводка, что в значительной степени сокращает издержки на инсталляцию. Такое решение представляет собой единую систему управления и предоставляет стандартные интерфейсы к ERP-системе. 

Позиция посредника между классическими компонентами промышленной автоматизации и системами ERP полностью проявляет свойства и преимущества технологии LonWorks, не только не вызывая возникновение конфликтов и наложений с классической промышленной автоматизацией, а дополняя ее. 


Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 4(16)_2007

Ольга Эннс,
TEMA Technologie Marketing AG, Германия, г. Аахене