现场总线经济分析

GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China现场总线的经济性IanVerhappen现场总线基金会全球昀终用户委员会主席GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation2摘自:CONTROL,AStudyofFieldbusUsageinProcessPlants,Feb.2000用户对从现场总线受益的关注点调查－20000节省电缆设备诊断便于安装施工操作性能改善远程组态预判性维护生产环节的节省预防性维护现场控制1020304050调查反馈GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation3更换运行和维护工程建设和调试开车经济寿命周期现金流模拟总线时间GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation4现场总线项目成本估计项目投资节省„材料/现场设备：增加25％„安装施工劳力：减少50％„调试：节省75％„工程：节省50％总投资节省25－30％„然而上述节省只有当项目按现场总线项目来规划时才会被认识到。GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation5工程节省小时051015传统现场总线任务时间/设备模拟总线开发控制策略(P&ID开发)21仪表索引开发/生产0.50.5I/O地址分配0.30.1I/O表开发1.50.5仪表回路图标设计/文档42编组端子柜设计/文档.30现场端子接线箱设计/文档.30.1电缆和端子列表2.250.7设备调试组态.50.5合计11.655.4GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation6工厂改造问题控制室4-20mA现场仪表现有多股电缆电缆走线槽或导管已满不可扩展CourtesyofYokogawaCorporationGeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation7F/I信号处理主机CPU信号处理主机CPU主机系统的以太网服务器高速以太网连接传统主控系统不支持现场总线传统主机系统带以太网替换为现场总线GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation8端子数量FT-100+-FCV-100+-TT-100+-现场PT-101+-123456789101112接线箱123456789101112编组柜1234+-+-+-+-+-+-+-+-安全栅8242051648215+-+-+-+-+-+-I/O卡传统模拟量端子现场总线端子(也包含在传统端子数量中)现场总线的编组在接线箱中完成，所以编组柜为可选项合计:75模拟端子34总线端子GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation9多参数测量传统:•1测量/设备现场总线:•多参数测量/设备传统:•1测量现场总线:•多参数测量•压力•温度•质量流量•体积流量GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation10I/O卡节省GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation11所需空间减少接线和机箱电缆成本接线箱电缆导管电缆的处理编组安全栅传统系统现场总线系统机柜电缆350I/O点的案例CourtesyofYokogawaCorporationGeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation12I/O减少CourtesyofShellDeerParkCourtesyofShellDeerParkCourtesyofShellDeerParkCourtesyofShellDeerParkCourtesyofCargillCourtesyofCargillGeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation13没有现场总线时的调试成本:项目成本获益个别地询查电路手操设备校验通讯校验与控制策略的链接2小时/设备2技术员GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation14现场总线的调试成本:25分钟/设备1技术员•检查网段线路•手操设备•即插即用调试项目成本获益GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation15运行和维护现金流昀小成本下的更高的持续生产力更快获利更安全运行更少计划外停车更短的停车时间计划内停车间隔更长GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation16观察力的延伸系统观察力的延伸FCS:观察力延伸。现场设备成为系统的组成部分。DCS:有限的系统观察力。不包括现场设备诊断和其他信息。15.3mATAG=LIC-012VALUE=70.34UNITS=m3STATUS=GOODALARM=Y/NGeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation17信息量增加可获得的信息有助于作出决断传统模拟系统„4-20mA所含信息有限(只含过程值)现场总线系统„仪表识别，定位„过程值状态„环境条件„诊断„组态„仪表特性„标定信息：日期，方法，位置，等。GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation18流量9%物位8%压力11%温度15%阀门20%其他37%流量1128物位931压力1379温度1859阀门2404其他4566典型炼油厂的仪表数量GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation19智能传感器应用百分比010203040506070压力流量温度多参数SourceAutomationWord,May2004GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation20CPU-2%I/O-15%接线-5%传感器-48%执行器-30%故障分布GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation21设备维护的工作量日常检查,35%无问题,28%重复检查,20%零飘,6%过程接口,6%故障,4%63%时间用于查找并不存在的“问题”。现场能告诉您这些，使您不必再去检查。GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation22控制回路维护0102030100405060807090工业平均反应性预防性预见性目标目标GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation23设备管理的推动力降低维护成本的欲望推动昀终用户40%的Mfg.成本是维护成本50%的维护是更正„比预防性维护多耗费10倍预防性维护占用25%时间„比预见性维护多耗费5倍60%的预防性维护是不必要的引自ARC独立研究GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation24节省维护费用估计节约10-20%维护费用„安排合适的操作员完成维护任务„更好的现场诊断„更好的预防性维护数据„少的故障报警„更快的问题查找GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation25运行和维护运行效率改进达2%预见性维护„根据设备诊断建立维护时间表„增加工厂可用性GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation26线路堵塞结论;„差压信号波形诊断只能探测两线路同时堵塞。„差压信号和一个压力信号能探测3种不同的堵塞。结论;„差压信号波形诊断只能探测两线路同时堵塞。„差压信号和一个压力信号能探测3种不同的堵塞。正常条件高低压线路均堵塞高压线路堵塞低压线路堵塞高压电路信号低压线路信号差压线路信号说明各信号具有不同波形各信号波形均变弱高压信号变弱差压信号变得与低压信号同波形.低压信号变弱差压信号变得与高压信号同波形.CourtesyofYokogawaCorporationGeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation27现场总线管理控制能够诊断的可能的回路问题表„控制回路周期„测量粘滞„阀门粘滞„开放喷流„向下控制偏离„向上控制偏离„可疑测量变化„可疑控制变化GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation28平均标准偏差:σ3σ3σ2σ2σ1σ1σ68%95%99%特性变化GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation29控制限位手动控制数字控制数字控制模拟控制模拟控制气动控制气动控制手动控制更严密控制的效果GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation30维护可扩展性和长期可维护性„传感器可现场升级„开放，互可操作技术–向第三方采购备件以维持低价–向有存货的供应商买备件，就是说用户无需存货–常规设备不依赖指定厂家GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation31高可用性运行FF-H1前FF-H1后FF-H1前FF-H1后在DCS或PLC中控制24VDCd/pFlow差压液位和压力控制在现场提供单回路完整性压力差压流量和管道压力„减少故障可能•更少的设备和连接•单回路完整性„减少故障可能•更少的设备和连接•单回路完整性GeneralAssemblyFeb.28–March1,2006Shanghai,China©1999–2006FieldbusFoundation32现场总线获益–壳牌