Kamery i komunikacja w systemach sterowania procesem

Dzięki nowoczesnym układom sterowania i kontroli procesu systemy stosowane w przemyśle chemicznym cechują się wysokim stopniem automatyzacji, nawet w strefach zagrożonych wybuchem.

Różne czynniki produkcyjne są rejestrowane i wizualizowane na stacjach pomiarowych. Jak jednak sytuacja wygląda w rzeczywistości, kiedy mówimy o wirówkach i suszarkach tarczowych? Czy dźwięk wydobywający się z pompy oznacza uszkodzenie? Aby odpowiedzieć na to i wiele innych pytań, przeprowadzane są regularne kontrole i sprawdzanych jest wiele różnych okienek kontrolnych. Kamery i technologie komunikacji znalazły drogę do systemów automatyki.

Systemy kontroli procesu uczą się widzieć, słyszeć i mówić

Przed 1960 r. w produkcji chemicznej dokonywano pomiarów głównie na miejscu. Przykładowo potrzeba pozyskania wiedzy o tym, jak wysoka jest temperatura w zbiorniku wymagała podejścia do niego i odczytania danych ze wskaźnika. Końcowe urządzenia kontrolne i wykonawcze, również zlokalizowane na miejscu, były wówczas ustawiane ręcznie, w zależności od odczytanej wartości. W latach 60. upowszechnił się trend automatyzacji procesów przez wykorzystanie scentralizowanych, a następnie lokalnych systemów kontroli. Pomiary były przetwarzane na sygnały elektryczne, interpretowane i wyświetlane w centralnej stacji pomiarowej zakładu. Stamtąd możliwe było sterowanie urządzeniami wykonawczymi – w pełni automatyczne, kontrolowane lub ręczne.

Dziś nagrywarki, przełączniki i wskaźniki zostały zastąpione stacjami wizualizacyjnymi. Komponenty IT są konstruowane tak, aby tworzyć sieci wizualizacyjne, a Ethernet zaczyna być postrzegany jako przyszłościowa forma transmisji. Stacje pomiarowe należące do kilku zakładów produkcyjnych i umiejscowione w różnych lokalizacjach są ze sobą łączone i kontrolowane na odległość.

Zobacz i usłysz to, czego nie da się zmierzyć

Co, jeśli współczesna technika pomiarowa osiągnie swoje granice? Co, jeśli nie tylko poziom wypełnienia zbiornika się liczy, ale również to, czy na powierzchni znajduje się piana lub ciała stałe, jak np. w fermentorach biomasy? Co, jeśli trzeba wiedzieć czy płomień stacji kompresora etylenu płonie czysto? Co, jeśli – w przypadku skrzyni biegów – dźwięk z łożyska dostarcza niepokojące stuki?

Nawet dziś odpowiedzi na te istotne pytania często zdobywa się, przeprowadzając lokalną inspekcję. Zbiorniki i urządzenia są wyposażone w okienka kontrolne, które są sprawdzane podczas konserwacji. Podobnie jak przed rokiem 1960, „widok” jest interpretowany i odpowiednie pomiary zostają zlecone. Rozwiązaniem problemu zautomatyzowania łańcucha „zobacz – zinterpretuj – reaguj” nie jest zamontowanie kamer i monitorów. Monitory wprawdzie przekazywałyby obraz w stacji kontrolnej, ale „widzenie” i interpretacja obrazu nadal wymagałyby obecności człowieka. Ważniejsza jest integracja kamer, głośników, mikrofonów i zestawów słuchawkowych w system kontroli procesu, tak jak stało się z pomiarami na miejscu po 1960 r.

Urządzenia polowe: kamery, głośniki i mikrofony

Pierwszym krokiem do udostępnienia sygnału audio i wideo w systemie sterowania procesem jest zebranie go na miejscu. Zapotrzebowanie na kamery do stref zagrożonych wybuchem dotyczy nie tylko statycznych systemów z ręcznie ustawianym kątem widzenia (ExCam vario) i wydajnych kamer wyposażonych w silnik, zoom i obrotowy filtr podczerwieni (ExCam niteZoom), ale i kamer kopułkowych ze stacjami komunikacji bezprzewodowej (ExCam 360). Zależnie od wymagań projektu, do połączenia audio można wykorzystać głośniki z certyfikatem ATEX, mikrofony i zestawy słuchawkowe. Z tymi urządzeniami polowymi można znaleźć rozwiązanie praktycznie każdego problemu komunikacji audiowizualnej, od prostego monitorowania procesu, do zabezpieczania pracy czteroosobowej ekipy używającej zestawów słuchawkowych i mikrofonów, pozostając pod stałym nadzorem centrum pomiarowego.

Lokalne urządzenia peryferyjne: seria Connection Rail

Kamery i mikrofony z zasady wysyłają sygnał analogowy (CVBS, LF audio). Zadaniem serii Connection Rail jest konwersja tych sygnałów na cyfrowe strumienie sieciowe. W skład serii Connection Rail wchodzą zarówno urządzenia z certyfikatem ATEX, do użytku w strefach zagrożonych wybuchem, jak i urządzenia bez tego certyfikatu. Kiedy tylko dane audio-wideo zostaną przetworzone i udostępnione w Ethernecie, wszystkie ograniczenia ich wykorzystania znikają. Funkcje, takie jak sterowanie kamerą, nawigacja, otwieranie i zamykanie kanałów komunikacyjnych, nagrywanie i zdalny dostęp, zostają zredukowane do wymagań software’owych i nie wymagają już dodatkowego sprzętu!

Obsługa i obserwacja – pełna integracja w systemy kontroli procesów

Tak jak w przypadku systemów sterowania procesem, systemy kamer i komunikacji zapewniają operatorowi kluczowe informacje wymagane do podjęcia działań. Serwer SAMCONtrol przygotowuje obraz i sygnały kontrolne tak, aby mogły zostać wywołane z PCS poprzez URL (np. samcontrol/cctv_system.html). Dzięki tej technologii instalacja oprogramowania klienta wideo na stacji wizualizacji PCS nie jest wymagana. Przeglądarka, nieważne czy zainstalowana w systemie operacyjnym, czy zintegrowana z PCS, przejmuje wszystkie jego funkcje. Dzięki dynamicznym skryptom HTML (ViewScriptbox) użytkownik może własnoręcznie ułożyć pożądaną wizualizację z nawigacją po planie, pogrupowanymi podglądami wideo, listami i archiwami nagrań. Strony stworzone w ten sposób mogą być potem ręcznie lub automatycznie wywołane z PCS (a nawet wyzwalane). Kamery mogą wykrywać ruch na obrazie i informować o tym PCS.

Systemy kamer i komunikacji straciły swój specjalny status w zakładowych stacjach pomiarowych. Kamery, zestawy słuchawkowe, głośniki i mikrofony przekształcają się w czujniki do kontroli procesu i urządzenia wykonawcze oraz są płynnie włączane do systemu. Nagrywanie, kontrola i wyświetlanie obrazu na żywo, jak również otwieranie i zamykanie kanałów głosowych stają się dodatkowymi funkcjami stacji wizualizacyjnych!

www.dacpol.eu

źródło: Automatyka 11/2015