Ausschreibung und Planung EPC-Focus

Transkript

1 4. Deutsche FOUNDATION Fieldbus Konferenz Diskussionsrunde I Ausschreibung und Planung EPC-Focus Moderation: Michaela Geiger, Technische Rundschau

2 Themenschwerpunkte Einsparungspotenziale für Planungsunternehmen bei Einsatz von FF Was ändert sich bei der Projektplanung Was ändert sich bei der Ausschreibung 2

3 Ziele Abbauen von Vorurteilen und Hemmschwellen bei Planungsunternehmen Darstellung der Vorteile für Planungsunternehmen, die sich durch Verwendung von FF ergeben Erläuterung der Unterschiede zwischen der Planung einer konventionellen und einer FF Anlage 3

4 Einsparungspotenziale Basis Die notwendige Feldbusstromversorgung wird hier als Teil der PNK betrachtet. 4-20mA Feldbus hier können mehrere Feldbusbarrieren an einem Segment betrieben werden und pro Barriere können (typisch) bis zu 4 Feldgeräte angeschlossen werden. 4

5 Einsparungspotenziale Vereinfachung der Dokumentation, da keine Rangierung (Unterverteilung) notwendig ist. Bei der konventionellen Technik war man daran gewöhnt, alle Kabel vom Feld hin zu einem zentralen Rangierverteiler zu verlegen. Von dort wurde die Einzelverdrahtung zu den E/A Baugruppen des Leitsystems vorgenommen. Die Bustechnik macht Rangierverteiler überflüssig, da alle Signale direkt digital mit dem Leitsystem über den Bus verbunden werden. Das Leitsystem kennt die Adressen der Busteilnehmer, so dass die Signale per Software verknüpft werden können. Damit entfällt der in der Vergangenheit für die Rangierung erforderliche Dokumentationsaufwand. Reduzierte Verkabelung Da an einem Feldbussegment mehrere Feldgeräte betrieben werden (theoretisch bis zu 32, praktisch (heute) bis zu 8 wenn Regelkreise auf dem Segment abgearbeitet werden (dann bleibt auch noch Reserve für zukünftige Erweiterungen), bis zu 12 bei reinen Monitoring loops (auch da ist noch Reserve enthalten). Vereinfachung der Dokumentation, da weniger Komponenten Bei der konventionellen Technik wurde jeder Signalpfad einzeln betrachtet. Jedem Transmitter war ein Speisegerät zugeordnet. Bei eigensicheren Stromkreisen war außerdem noch die Ex-i Signalanpassung zwischen den E/A Baugruppen des Leitsystems und der Feldebene einzuplanen. Bei der Bustechnik übernehmen die Feldbarrieren diese Aufgaben und bringen die Prozessgrößen direkt auf den Bus. Damit entfällt der in der Vergangenheit für die Einzelverdrahtung erforderliche Dokumentationsaufwand. 5

6 Einsparungspotenziale Dokumentation wird aus Planungstools generiert Die Systemanbindung der Foundation Fieldbus Geräte erfolgt aus der Bedienoberfläche des Leitsystems heraus. Dadurch das das Engineering von FF-Segment bei sehr vielen Leitsystem vollständig integriert ist, wird die Feldbus Konfiguration und Parametrierung in des Leitsystemdokumentation mit hinterlegt. Weniger Platzbedarf / reduzierte Anzahl von Schaltschränken konventionelle E/A Karten werden eingespart und durch (weniger) H1 Controller ersetzt. Vereinfachte Inbetriebnahme Die Konfiguration und Parametrierung der Feldgeräte kann aus dem Prozessleitsystem heraus vorgenommen werden (Stichwort: Integration der DD in das PLS). Man hat dadurch Zugriff auf alle Feldgeräteparameter, angefangen mit der Messstellenbezeichnung, Device ID, über Parameterwerte wie Messbereich, Auswahl der zu übertragenden Messwerte (Stichwort Multivariablengeräte) bis hin zu Skalierung, physikalisch Einheiten, Definition zu übertragender Diagnoseinformationen 6

7 Nur ein Hinweis: Die folgenden Folien habe ich aus einer anderen Präsentation kopiert. Sie zeigen den Unterschied zwischen der Realisierung eine konventionellen und eines Feldbusprojekts. Diese wurden auf einem speziellen EPC Event in London gezeigt. Soweit das in der kürze der Zeit überhaupt möglich ist sollte das in der Diskussion erarbeitet werden. Die Quelle ist übrigens das STC in Brielle (Belgien). Das STC ist ein zertifiziertes Trainingszentrum für FF in Europa (und erweitert sich momentan nach meinem Wissen im mittleren Osten). Es ist wichtig, dass Sie sich die Folie 9 im PRÄSENTATIONSMOSUS anschauen, da dort die Änderungen farblich animiert dargestellt sind. Im Anschluss daran wird dargestellt, was in den einzelnen Phasen (nach Ansicht der FF) getan werden sollte. 7

8 Project realization Conventional project approach Functional TSP Loop Check Commissioning Quotation PO SAT SAR FAC Hardware HDS Delivery ShR Detailed SW DDS FAT FAR Implementation DbC 8

9 Project realization Fieldbus project approach Scope Functional Quotation PO1 TSP Loop Check Software SAT Commissioning Functional Quotation TSP PO Site SAT Implementation SAR FAC Hardware Scope Update HDS PO2 Delivery Delivery Hardware SAT ShR Detailed SW DDS Verification FAT FAT FAR Implementation DbC 9

10 Scope Responsibilities Zu treffende Definitionen: Contractual Responsibilities EPC responsibilities Owner responsibilities Vendor responsibilities Hand-over procedure Who is responsible in providing the hardware and software incl. Devices Wird in der Regel durch den PMC (Project Management Contractor) erstellt 10

11 Scope Information Was muss genauer definiert werden: Process description Application P&ID TAG list I/O count Fieldbus I/O Analog I/O Discrete I/O P&ID s Number of loops on a segment Total number of devices on a segment Shielding concept Earthing concept Reliability requirements Safety requirements Hazardous operation Hazardous environment Accuracy requirements Integration requirements Maintenance requirements Definition of FAT and SAT procedures Testing fee included? 11 Aus diesen Definitionen resultiert die PO1 (Purchase Order 1), aus der typischerweise ein Main Automation Vendor bzw. ein Main Automation Supplier hervor geht.

12 Project realization Fieldbus project approach Quotation PO1 Software SAT Functional TSP Site Implementation SAR FAC Scope Update PO2 Delivery Hardware SAT ShR Detailed DDS Verification FAT FAR Implementation DbC 12

13 Definitionen für das Functional je mehr davon schon im Scope stehen desto besser Identification of Network limitations and structure (calculations, e.g. max cable length) Cable specifications Multicore yes/no Single vendor Devices? Segmentation extensibility Definition of control Control narritives Availability requirements Redundancy Controller I/O cards Power Supply Device clustering concept (Komponenten eines Regelkreises an einem Segment) 13 Network topology Short circuit protection Surge protection Cable trays and routing Physical layer concept Non hazardous FISCO FNICO Ex-e/Ex-i Ex-nL / Ex-nA Separate issue (Advanced) diagnostics Asset Management Tools

14 Project realization Scope update und Detailed design können auch zum Detailed Engineering zusammen gefasst werden. Fieldbus project approach Quotation PO1 Software SAT Functional TSP Site Implementation SAR FAC Scope Update PO2 Delivery Hardware SAT ShR Detailed DDS Verification FAT FAR Implementation DbC 14

15 Scope Update/ Detailed Fieldbus network design Network calculations Spare implementation Extensibility Human Interface philosophy Status and diagnoses implementation Alarms and alerts implementation Factory testing requirements Control philosophy Control in the field Control in the Host Mixed 15

16 Scope Update/ Detailed 16 Overall requirements Macrocycle Maintenance requirements Calibration Device management Serviceability Fieldbus device specification Device type (B, LM) Firmware revisions Device capabilities Function Blocks (s, e, c) Basic / Fault current, min. voltage supply ITK / FISCO approval Preconfigured tagnumber and address (Advanced) diagnostics Host specification Host capabilities Function Blocks HIST approval Support of Block instantiation Support of Methods Support of HSE Integration of other field busses Interoperability Interchangeability Changes due to Hazop/SIL classification

17 Pre FAT (Labortest) Typical Device Notwendig VOR der Implementation Every vendor s typical device should be tested with the host system Verify CFF and DD files Verify communication Download device Upload of parameters from device Reading and writing of device parameters from DCS Basic parameters communication with Function Blocks Message notification from Device If the device is working, FREEZE the CFF / DD files Typical device vendor s contact in case of troubles with the devices 17

18 Pre FAT (Labortest) Typical Loop Every typical loop should be tested with the host system Verify communication between the devices in the typical loops Check the worst case segment regarding busload. Confirm the following points if device communication and functional testing is included in the scope: Ordering and shipping route of devices Test place Test schedule Necessary tools and accessories The testing fee should be included in the initial quotation 18

19 Control in the Field considerations Pros Cons Minimize scale of loss and single possibility of single loop integrity Front end planning of control strategy is mandatory No plant upset / shutdown with loss of H1 Fieldbus interface through instrument back up LAS support Reduced overview of control strategy demands good documentation and procedures Reduces process control system costs (initial, service and support) Test of control strategy during SAT, depending on host system. Maximize control accuracy through advanced and intelligent device functionality Replacement of device requires Function Block configuration download. Reduces bus communication - and reduction of I/O controller load 19

20 Project realization Fieldbus project approach Quotation PO1 Software SAT Functional TSP Site Implementation SAR FAC Scope Update PO2 Delivery Hardware SAT ShR Detailed DDS Verification FAT FAR Implementation DbC 20

21 Implementation Activities Host system hardware assembly and verification System Configuration Control configuration Software coding HMI configuration Download of database In-house test / simulation Project risks Non availability of typical devices increases project risk and the amount of work at site Skills of system engineers System knowledge Device knowledge Function Block knowledge Interoperability At least ITK 4.6 ITK 5 coming up 21

22 Project realization Fieldbus project approach Quotation PO1 Software SAT Functional TSP Site Implementation SAR FAC Scope Update PO2 Delivery Hardware SAT ShR Detailed DDS FAT FAR Implementation DbC 22

23 FAT (Funktionstest) FAT should be done based on paper check with self documentation. The following items should be checked by self documentation: Justification of DD and CFF File (Did DD/CFF files and revision match to the actual device?) Segment configuration ( Physical device tag name, Address, Network parameters) Function Block connection Parameters settings (Device range, Control action, Alarm setting, Alarming, Action in abnormal situation) Communication Schedule (Scan time) Control strategy check up should be done during FAT 23

24 Project realization Fieldbus project approach Quotation PO1 Software SAT Functional TSP Site Implementation SAR FAC Scope Update PO2 Delivery Hardware SAT ShR Detailed DDS Verification FAT FAR Implementation DbC 24

25 Site implementation and SAT/ loop testing Depending of FAT activities Coordination needed at site Devices must be implemented Commissioning of devices, application wise (measurement) Commissioning of devices, communication wise (units, status) Device id number needs to be configured Unique id number (tag number) Unique address (vendor number // device number // serial number ) Download of device configuration Devices should be connected to network for Function Block download (links) Fieldbus tests (with testers or oscilloscope multimeter) Physical / electrical (earthing, shielding) / topology (trunk, spur, current, voltage) Communication / quality (signal, noise) / protocol Application / simulation Start up/ commissioning service from host supplier Test Redundancy / Back up LAS function 25

26 Änderungen bei der Ausschreibung Die Ausschreibung muss früher als bei konventionellen Projekten erfolgen! Es sollten zum Zeitpunkt, wenn die RFQ (Request for Quotation) für die PO1 verschickt werden, so viele Details wie möglich spezifiziert sein. Das ist für die Planungsunternehmen ein extrem früher Zeitpunkt. Das bedeutet in der Konsequenz, dass VOR dem ersten RFQ viel mehr an Planungsarbeit geleistet sein muss als das bei konventionellen Anlagen der Fall ist. Je weiter die Planung fortgeschritten ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine PO2 nicht mehr notwendig ist, bzw. das der Main Automation Vendor oder der PLS Lieferant, nur noch eine RFQ an seine Sublieferanten schickt Plunungsunternehmen sind nicht mehr (oder nur noch oberflächlich) in die PO2 involviert. Die weitere Konsequenz wird in der nächsten Folie gezeigt: 26

27 Project realization Traditional engineering versus project costs Initiative Scope Definition Definition Functional Specification & Conceptual Technical (detailed) design Programming design Startup Testing (FAT & SAT) Close out Operations & Maintenance PHASE User User RESPONSIBILITY Engineering Contractor System Vendor RESPONSIBILITY RESPONSIBILITY ACTIVITIES % OF ENGINEERING COMPLETE 27 Total Project FF project Process Control Activities