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필드버스: 고급 진단 툴과의 커미셔닝

필드버스를 적용한 공정 플랜트

필드버스를 채택한 공정 플랜트에서 공장 운용자는 측정 및 제어 용도로 필드버스를 사용하여 이득을 얻습니다. 지능형 필드 디바이스는 정확도를 높여줍니다. 아날로그에서 이진값으로 변환은 단 한 차례 이루어집니다 - 그리고 체크섬 및 디지털 전송에 보편적인 다른 메카니즘을 이용하여 이 이진값 전송을 보장합니다. 그러면 높은 정확도를 지니고 작동하는 제어 루프로 이어져 일관성과 품질이 높아지게 됩니다.

현대의 필드 디바이스는 밸브 분리 및 가동 시간 또는 장치 사용률을 가리키는 기타 상태 정보 등 추가 상태 정보를 전송할 수 있습니다. 필드 디바이스의 실제 상태 대 정기적인 간격의 시간대를 기반으로 예방 정비 작업을 합니다. DCS 제조업체는 종합 자산 관리 시스템을 가지고 대처합니다. 종합 자산 관리 시스템은 필요 기반 유지보수 작업을 촉진하여 표준 절차에 비해 유지보수 시간 간격을 때로는 두 배로 높입니다.

또한 필드버스를 통한 원격 설정은 예를 들어 일괄 공정 또는 공장 가동 중에 필드 디바이스를 교체할 때 등 교체 작업 속도를 높입니다. 이 모든 사항 그리고 그 이상의 이득을 제공하는 필드버스는 보수적인 공장 공정 자동화 세그먼트에서 그 가치를 입증하였습니다.


고급 진단 도구는 필드버스 통신의 애매함을 없애줍니다.

많은 초보 사용자는 필드버스 네트워크를 블랙홀 아니면 적어도 블랙 채널로 봅니다. DCS는 데이터를 알 수 없는 방식으로 그 채널로 전송하고 역시 마찬가지 방식으로 필드 디바이스가 이 데이터를 수신합니다. 그 이유는 단순합니다. 한 케이블에 여러 장치가 병렬로 연결된 경우 통신 신호는 복잡도가 높아집니다. 4...20mA 기술과 비교해보면 이 점이 분명해집니다. 케이블 당 장치 하나를 연결하면 부하 전류는 모든 것을 보여줍니다. 단락 회로 상태 뿐 아니라 측정값, 케이블 파손.


고급 진단 모듈은 가동 중에 필드버스 물리층을 모니터링합니다.
고급 진단 모듈은 가동 중에 필드버스 물리층을 모니터링합니다.

운용 및 유지보수 요원은 다음과 같은 모호한 어휘로 모호한 공장 거동을 묘사합니다. "장치는 온 종일 정상적으로 작동하였다-그러다 단 몇 시간 사라졌다가 다시 나타났다." 또는: "필드 디바이스의 LCD에 전원이 들어왔으나 짧은 시간 동안만 활성 장치 목록에 들어 있었다". 대부분의 경우 그 원인은 휴대형 툴이 데이터 신호를 해독하여 사용자에게 명확히 보는데 필요한 세부 정보를 통지하지 못하는 상황이 필드버스 케이블에서 벌어지고 있기 때문입니다.

FieldConnex® 파워 허브용 고급 진단 모듈 등 현대 필드버스 진단 툴은 필드버스 물리층과 통신을 투명하게 보여줍니다. 이 모듈은 공급 전압, 부하 전류, 신호 수준, 라인 노이즈나 지터 등을 측정합니다. 이 모듈은 통신을 감지하며, 세그먼트와 장치 정보를 구분합니다. 진단 관리자에 있는 선명하고 간결한 디스플레이는 판독판을 사용자에게 보여줍니다 - 따라서 모호해 보이는 공장 상황을 투명하게 볼 수 있습니다.


비정상 상황

필드버스 물리층과 통신에 유해한 효과를 주는 많은 일상 시나리오는 미발견 상태로 존재합니다.

  • 기존 케이블에 부적절한 전기용량과 유도값이 사용되었습니다.
  • 하우징이 제대로 폐쇄되지 않아 물이 유입될 수 있습니다. 부식 때문에 필드 디바이스가 전송한 신호가 서서히 퇴화합니다.
  • 진동으로 인해에 접속 상태가 좋지 않을 수 있습니다.
  • 케이블이나 필드 디바이스 컴포턴트는 시간이 지남에 따라 품질이 악화됩니다.
  • 쉴드에서 나온 전선 가닥 때문에 두 전극 사이나 접지에 절연 이상이 생길 수 있습니다.
  • 접지 및 쉴드 기법을 잘못 선택하면 잡음을 유도하는 루프가 발생할 수 있습니다.

여러 가지 사례가 복합되면 위에 사용자가 이야기한 상황에 이를 수 있습니다. 개별 조건이 물리층의 값 일부를 규격에서 벗어나게 할 수 있습니다. 하지만 실제로 통신을 교란할 수준은 아닙니다. 필드버스는 이처럼 튼튼합니다. 하지만 몇 가지 요인이 그 한계에 가까운 수준으로 이끌어 주파수 변환기 하나가 필드버스 Trunk 가까이에 있는 유도 모터를 작동시키는 등 한 가지 추가 교란 인자만으로 이 세그먼트가 저항 수준을 벗어나게 할 수도 있습니다. 따라서 통신은 최소한 일시적으로 교란됩니다.

필드버스 물리층은 결코 미스테리가 아닙니다. 고급 진단 모듈 등 올바른 툴이 제공하는 선명한 표시 정보가 필요합니다. 상기 모든 조건은 쉽게 탐지할 수 있으며 편리한 시점에 고려 대상에 넣을 수 있습니다. 가동 중에 시설의 품질은 향상되므로 통신의 결함 역치가 높아질 수 있습니다. 그걸로 충분하지는 않습니다. 사용자는 공정에 결정적인 상황이 되기 전에 통신 교란 관련 사전 경고를 받기를 원합니다.


적극적 중재를 위한 경고 및 알람

고급 진단 모듈은 필드버스 통신을 온라인으로, 실시간 모니터링합니다. 운용 및 유지보수 요원은 제어실에서 이 모든 측정값을 살펴봅니다. 요원이 위험지대에 들어갈 필요가 전혀 없습니다. 제어 캐비닛이나 필드 정션 박스에 접근하여 휴대용 장치의 연결 배선을 헤집을 필요가 없습니다. 정보는 즉시 이용할 수 있습니다.



통신: 신호는 전원 공급장치에서 변조됩니다. 비트는 1V peak-to-peak 형태로 상승 또는 하강 에지로 전송됩니다. 따라서 필드버스 통신이 무척 안정적이고 교란에 저항성을 띠게 됩니다.

가동 중에 모든 관련 측정 장비는 Dead Band와 더불어 경고 수준을 수신합니다. 필드 버스 케이블에 변화가 있는 경우 오퍼레이터 스테이션에 종합 경고와 경보가 뜹니다. 운용자가 고급 진단 모듈진단 관리자를 통해 현명한 의사결정을 내리는데 쓰는 정보인 노이즈 증가 수준, 미미한 접지 누전, 상태 악화 표시자가 눈에 들어옵니다. 공장 관리자는 즉시 수리 조치를 취하고 다음 교대 시 추가 검토 일정을 잡거나 심지어 다음 번 예정 outage까지 기다려야 하는지 결정할 수 있습니다. 그 동안 공장은 최고 품질과 생산 수준에서 작동합니다.


생산 최적화-마음이 편해집니다

공장 혼란과 예기치 않은 가동 중단 횟수의 감소는 많은 이득을 가져다 줍니다. 필드버스가 최적 조건을 밑돌면 미탐지 신호 전송 결함이 일정 비율로 일어나는 동시에 버스 사이클 시간은 늘어납니다. 시스템 응답 시간이 짧아지는 것 또한 제품 품질에 기여하는 인자일 수 있습니다.

미세 조정과 적극적 유지보수를 거친 필드버스 시스템필드 디바이스는 시스템 전반의 가용성과 제품 품질을 높이는 것만이 아닙니다. 공장 관리자, 운용자 그리고 유지보수 요원들의 마음도 편하게 해줍니다 - 이전에는 블랙홀이라 여겼던 필드버스 장비가 이제는 밝은 빛을 발하고 Pepperl+Fuchs의 FieldConnex® 고급 진단 모듈이 이들 장비를 모니터링하기 때문입니다.