Tự động hóa bền bỉ cho các ngành công nghiệp thiết yếu

Valmet D3 DCS đã cung cấp khả năng điều khiển đáng tin cậy cho các ngành công nghiệp thiết yếu trên toàn thế giới trong nhiều thập kỷ. Hệ thống kết hợp phần cứng bền bỉ, cơ chế cấp phép phần mềm đơn giản, khả năng kết nối mở và lộ trình nâng cấp liên tục hướng tới các thế hệ mới nhằm tối đa hóa lợi tức đầu tư (ROI).

Lợi ích của Valmet D3

Các giải pháp

Dễ dàng nâng cấp

Valmet D3 là hệ thống DCS duy nhất bảo toàn toàn bộ khoản đầu tư vào phát triển ứng dụng một cách liền mạch từ phiên bản đầu tiên năm 1982 cho đến phiên bản mới nhất. Lộ trình nâng cấp liên tục này là điểm khác biệt độc đáo trong ngành và là một trong những yếu tố quan trọng tạo nên ROI vượt trội của Valmet D3.

Trong khi nhiều hệ thống điều khiển khác thường gắn liền với van và các thiết bị vốn khác, Valmet D3 giúp việc tích hợp các tài sản hiện có, bao gồm cả thiết bị cũ hoặc không còn được hỗ trợ, trở nên dễ dàng hơn.

Điều này cho phép việc nâng cấp được thực hiện theo từng giai đoạn với chi phí hợp lý, tận dụng các linh kiện dự phòng từ các hệ thống đã ngừng hoạt động, phù hợp với lịch dừng máy của nhà máy và phân bổ đầu tư tài chính theo từng giai đoạn. Các hệ thống Valmet D3 sử dụng PCM dự phòng (Redundant PCM) còn có thể thực hiện nâng cấp trực tuyến, giúp phần mềm hệ thống luôn được cập nhật mà không làm gián đoạn quá trình sản xuất. Đội ngũ dịch vụ hiện trường và kỹ sư ứng dụng của chúng tôi đã thực hiện hàng nghìn dự án nâng cấp I/O và hệ thống thành công, nhiều dự án hoàn thành chỉ trong một kỳ dừng máy cuối tuần.

Độ tin cậy vượt trội

Bộ điều khiển quy trình mạnh mẽ và an toàn

Dòng Process Control Module 5 (Valmet PCM5) được thiết kế để có độ bền cao và dễ dàng thích ứng với các yêu cầu trong tương lai. Được thiết kế và sản xuất nội bộ nhằm đảm bảo mức hiệu suất và chất lượng cao nhất, PCM5 vận hành trên hệ điều hành Linux an toàn trước các mối đe dọa an ninh mạng và được trang bị màn hình cảm ứng điện dung trực quan. Môi trường phát triển hiện đại dựa trên C/C++ cho phép nhanh chóng tích hợp và triển khai các công nghệ cũng như các tùy chỉnh mới nhất.

Valmet PCM5 được thiết kế với khả năng an ninh mạng mặc định, bao gồm:

• Tường lửa tự cấu hình (Self-configuring Firewall)
• Whitelisting
• Secure Boot
• Các công cụ cấu hình CNTT tiêu chuẩn

I/O đã được kiểm chứng thực tế

Valmet 8000 Series I/O bao gồm đầy đủ các mô-đun I/O từ xa với dải nhiệt độ hoạt động từ -40°C đến +70°C và khả năng chống ăn mòn đạt tiêu chuẩn nghiêm ngặt ISA G3. Thông tin HART® được truyền trực tiếp qua các mô-đun mà không cần bổ sung dây tín hiệu hiện trường. Các mô-đun an toàn nội tại (Intrinsically Safe Modules) cũng được cung cấp cho các khu vực nguy hiểm. Bên cạnh các mô-đun truyền thông Ethernet dự phòng, Valmet 8000 I/O còn hỗ trợ cấu hình dự phòng từ 1 đến 6 mô-đun I/O.

Valmet D3 cũng hỗ trợ trực tiếp các dòng I/O của Schneider và Siemens, cùng nhiều giao thức I/O khác như:

• Modbus/TCP
• EtherNet/IP
• Foundation Fieldbus
• DF-1

Truyền thông Ethernet tin cậy

Valmet D3 sử dụng truyền thông Ethernet đáng tin cậy cho tất cả các nút trong hệ thống D3. Hệ thống hỗ trợ đầy đủ mạng Ethernet dự phòng nhằm loại bỏ mọi điểm lỗi đơn lẻ trong hệ thống truyền thông. Việc truyền thông ngang hàng (Peer-to-Peer) giữa PCM và DCM được thực hiện trên mạng Ethernet tốc độ cao 100 Mbit.

Khả năng kết nối mở

Valmet D3 được xây dựng dựa trên triết lý kiến trúc mở nhằm dễ dàng tích hợp với các hệ thống khác và tận dụng tối đa các thiết bị hiện có.

Valmet D3 đảm bảo mọi thông tin quy trình đều có thể được cung cấp cho nhiều ứng dụng tiêu chuẩn trong ngành, bao gồm:

• OPC Classic DA
• OPC Classic AE
• OPC UA
• Windows API (VP Data, Microsoft SQL)
• Microsoft Word
• Microsoft Excel
• Microsoft Access

Thông tin quy trình của Valmet D3 cũng có thể được chia sẻ với các ứng dụng khác thông qua các công cụ tiêu chuẩn như:

• ODBC
• DCE
• OPC
• Các kỹ thuật truy cập cơ sở dữ liệu chuẩn bằng ngôn ngữ C

I/O gốc (Native I/O)

• 8000 Series I/O
• Hỗ trợ 16000 Series I/O

Các giao thức được hỗ trợ

• Allen Bradley DF-1
• Ethernet/IP
• Ethernet Modbus/TCP
• Modbus
• Modbus Plus
• Profibus-DP
• ControlNet
• Foundation Fieldbus
• Data Highway Plus
• AS-Interface

Kết nối PLC và I/O trực tiếp

• Modicon
  – I/O: 200, 800, Quantum PLC: Quantum, 584, 984
• Rockwell
  – I/O: 1771, Flex (1794)
  – PLC: 2.3.5.SLC5, ControLogix
• Siemens
  – I/O: 505, S7, ET200
• Triconex
  – Safety System PLCs

Hiển thị trực quan hiện đại

Dễ dàng xây dựng giao diện đồ họa hiệu suất cao cho người vận hành

Valmet D3 TotalVision® Human Machine Interface (HMI) hiển thị dữ liệu thời gian thực của cả quy trình liên tục và quy trình theo mẻ từ hệ thống Valmet D3 DCS, thông qua thư viện phong phú và có thể tùy chỉnh gồm các đối tượng đồ họa thông minh hiệu suất cao (High Performance Smart Graphical Objects).

Người vận hành có thể:

• Điều khiển mọi phần tử của quy trình.
• Nhập dữ liệu.
• Tương tác với các chương trình trình tự (Sequence Programs).
• Truy cập SOP.
• Xem hồ sơ bảo trì.
• Truy cập các trang web và các phương tiện thông tin khác.

Tất cả đều được thực hiện thông qua các đối tượng đồ họa dạng vector mô phỏng trực quan quy trình. Sau khi một màn hình đồ họa được tạo và đăng ký, nó sẽ sẵn sàng để sử dụng trên toàn bộ hệ thống. Tất cả các màn hình luôn được cập nhật tự động thông qua các đối tượng trong thư viện dùng chung. Các màn hình đồ họa có thể truy cập từ các trình duyệt web thông dụng và hiển thị dữ liệu từ nhiều nhà máy khác nhau, cho phép người dùng theo dõi thông tin trên toàn doanh nghiệp ở bất kỳ đâu.

Giao diện kỹ thuật hệ thống được thiết kế sẵn

Valmet D3 ProcessVision cho phép người dùng dễ dàng và an toàn giám sát, phân tích và điều chỉnh các quy trình sản xuất.

Hệ thống cung cấp cho:

• Người vận hành
• Đội ngũ kỹ thuật
• Người quản lý nhà máy

một giao diện điều hướng trực quan, các công cụ chẩn đoán và thư viện video hướng dẫn nhằm hỗ trợ việc quản lý vận hành nhà máy hiệu quả và tiết kiệm chi phí.

Người dùng có thể đi từ toàn bộ hệ thống Valmet D3 xuống từng kênh I/O riêng lẻ để nhanh chóng xác định:

• Trạng thái thời gian thực của từng mô-đun I/O.
• Trạng thái từng kênh trong mô-đun.
• Giá trị đầu vào của từng kênh.
• Các Tag được gán cho từng kênh.
• Các kênh chưa được sử dụng.

Đội ngũ kỹ thuật có thể tận dụng:

• Đồng bộ hóa toàn cục khi thay đổi Tag.
• Khả năng chẩn đoán tốt hơn để phân tích và khôi phục sau sự kiện.
• Các màn hình hiển thị dễ cấu hình.

Người quản lý nhà máy sẽ được hưởng lợi từ:

• An ninh mạng được tăng cường.
• Giảm sản phẩm ngoài tiêu chuẩn.
• Dễ dàng chuyển giao kiến thức giữa người vận hành giàu kinh nghiệm và người mới.
• Nâng cao hiệu suất sử dụng thiết bị.
• Khả năng chạy ProcessVision song song với các giao diện điều khiển thế hệ trước.
• Dịch vụ hỗ trợ nhanh chóng 24/7 từ đội ngũ Valmet.

Quản lý cảnh báo

Được cung cấp đúng thông tin, không bị quá tải

Giúp bạn đưa ra quyết định đúng vào thời điểm quan trọng nhất

Chức năng Quản lý cảnh báo (Alarming) gốc của Valmet D3 cho phép tạo các cảnh báo chi tiết theo TAG hoặc UNIT, định tuyến cảnh báo đến các trạm vận hành và các tệp lịch sử cảnh báo cụ thể, đồng thời hỗ trợ:

• Phân tích cảnh báo chi tiết.
• Quản lý cảnh báo động (Dynamic Alarm Management).
• Alarm Shelving.
• Kiểm tra hệ thống cảnh báo (Alarm System Audit).
• Thực thi các tham số của hệ thống cảnh báo.

Quản lý cảnh báo hiệu quả đồng nghĩa với việc cung cấp cho người vận hành đúng thông tin vào đúng thời điểm để ngăn chặn một sự cố đang leo thang.

Đội ngũ kỹ sư ứng dụng được chứng nhận của chúng tôi có thể hỗ trợ doanh nghiệp thiết kế và triển khai một triết lý quản lý cảnh báo trên toàn nhà máy, giúp đảm bảo vận hành an toàn, hiệu quả và ổn định trên nhiều nền tảng DCS và/hoặc PLC.

Quản lý sản xuất theo mẻ ISA-88

Công thức chính là chương trình

Phát triển, chỉnh sửa và lập tài liệu công thức mà không cần đội ngũ kỹ thuật

Valmet FlexBatch® tích hợp quản lý công thức và lớp tự động hóa, cho phép người vận hành nhanh chóng và dễ dàng xây dựng, mở rộng quy mô, chỉnh sửa và lập lịch các công thức sản xuất theo mẻ cho nhiều loại sản phẩm, từ bia, sô cô la đến hóa chất chuyên dụng và nhiều sản phẩm khác.

FlexBatch mang lại:

• Rút ngắn thời gian tạo mẻ sản xuất đầu tiên.
• Giảm thời gian chuyển đổi giữa các mẻ.
• Tăng thông lượng.
• Tăng sản lượng thành phẩm.

Các sản phẩm mới và hiện có được đưa ra thị trường nhanh hơn với chi phí thấp hơn.

Valmet FlexBatch cũng hỗ trợ đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt của FDA, chẳng hạn như:

• 21 CFR Part 11
• ISPE GAMP-5

FlexBatch giúp:

• Nâng cao tính toàn vẹn của sản phẩm và hồ sơ dữ liệu.
• Giảm thời gian chạy thử (Commissioning).
• Giảm chi phí xác nhận (Validation).
• Giảm khối lượng công việc liên quan đến tuân thủ.

Đội ngũ sản xuất có thể thực thi các quy trình trong thư viện để xử lý các sự cố phát sinh trong quá trình sản xuất.

Tất cả những điều này giúp quy trình sản xuất linh hoạt hơn, phản ứng nhanh hơn và mang lại lợi nhuận cao hơn.

Tạo các Phase và Operation

FlexBatch đơn giản hóa việc tạo, bảo trì và lập tài liệu cho các quy trình thông qua trình chỉnh sửa đồ họa, cho phép tạo Procedure Chart cho mọi giai đoạn của quá trình sản xuất.

FlexBatch sử dụng các quy ước ISA-88 để định nghĩa quá trình chuyển đổi giữa các thực thể, từ đó giảm nhu cầu lập trình bộ điều khiển.

Người phát triển công thức sẽ:

• Tạo các lớp Phase.
• Tạo các lớp Operation.
• Lưu chúng trong các thư viện đối tượng có thể tái sử dụng.
• Chèn các đối tượng này vào quy trình bằng giao diện đồ họa.

Trong khi đó, kỹ sư điều khiển có thể định nghĩa:

• Thiết bị trong nhà máy.
• Các kết nối giữa các thiết bị.

Toàn bộ được thực hiện ngay trong FlexBatch.

Các Phase thực tế sẽ được xây dựng bằng các công cụ phát triển dành cho Valmet D3 DCS.

Phương pháp mô-đun này giúp:

• Tiết kiệm thời gian.
• Giảm số lượng thử nghiệm.
• Giảm lỗi.
• Đơn giản hóa quá trình xác nhận (Validation).

Vì các Procedure là một phần của Recipe nên việc tạo mới hoặc chỉnh sửa Recipe trở nên đơn giản và gần như không xảy ra lỗi.

Thực thi và quản lý các mẻ sản xuất

Người vận hành có thể tạo, lập lịch và quản lý các chiến dịch sản xuất gồm nhiều công thức đã được xây dựng nhằm đáp ứng đơn hàng của khách hàng hoặc mục tiêu sản xuất.

Dù vận hành trên:

• Một dây chuyền sản xuất.
• Hay nhiều nhà máy khác nhau.

người vận hành vẫn có thể:

• Quan sát trực quan quá trình sản xuất.
• Điều chỉnh kế hoạch để đáp ứng nhu cầu khách hàng thay đổi.
• Phân công thiết bị cho từng mẻ sản xuất.
• Chỉnh sửa các tham số và quy trình của Recipe cho từng mẻ hoặc nhiều mẻ cùng lúc.

Chỉnh sửa trong khi đang vận hành

Ở bất kỳ thời điểm nào trong quá trình xây dựng hoặc thực thi Recipe, người dùng đều có thể chỉnh sửa:

• Recipe Parameters Ví dụ: lượng enzyme cần bổ sung.
• Recipe Procedures Ví dụ: không sử dụng cánh khuấy cho mẻ này.
• Production Schedule Ví dụ: sản xuất 10 mẻ thay vì 5 mẻ.
• Batch Start Rules Ví dụ: chỉ bắt đầu mẻ sau khi một công đoạn khác hoàn tất.
• Equipment Utilization Ví dụ: chỉ sử dụng Kettle số 2 cho mẻ này.
• Batch Amount Ví dụ: sản xuất 500 kg thay vì 200 kg.

Lập tài liệu và phân tích

Thông qua các công cụ báo cáo của FlexBatch, người dùng có thể tạo các báo cáo tùy chỉnh cho chiến dịch và từng mẻ sản xuất nhằm ghi lại toàn bộ hoạt động diễn ra trong quá trình thực thi.

FlexBatch cũng bao gồm các công cụ phân tích mẻ sản xuất, giúp đội ngũ vận hành giám sát và đánh giá hiệu suất dây chuyền dựa trên các KPI đã được thiết lập.

Mô phỏng tích hợp

Valmet D3 cung cấp cho người dùng một môi trường phát triển, kiểm thử và đào tạo độc lập với phần cứng.

Các hệ thống Valmet D3 ảo này có tính di động cao, dễ bảo trì và cho phép người dùng:

• Học tập.
• Thử nghiệm.
• Đổi mới.
• Tối ưu hóa hoạt động của nhà máy.

Thông qua môi trường mô phỏng có độ trung thực ở mức trung bình, hệ thống có thể được sử dụng để kiểm thử và nghiệm thu phần mềm ứng dụng trong các giai đoạn FAT và SAT.

Môi trường ảo này được thiết lập riêng biệt và hoàn toàn tách biệt khỏi mạng Valmet D3 DCS đang vận hành.

Khả năng mô phỏng tích hợp của Valmet D3 cho phép người dùng kiểm tra toàn diện:

• Quy trình.
• Thiết bị.
• I/O.
• HMI.
• Khả năng phục hồi sau các trạng thái bất thường.

trước khi đưa hệ thống vào vận hành chính thức, giúp dự án luôn đúng tiến độ và trong phạm vi ngân sách.

Trong quá trình Factory Acceptance Test (FAT) tiêu chuẩn, hệ thống sẽ kiểm tra và xác nhận:

• Quá trình dừng và khởi động hệ thống.
• Các hệ thống chẩn đoán.
• Phần cứng.
• I/O.
• Hệ thống truyền thông.
• Mọi phần phát triển tùy chỉnh.

An ninh mạng mặc định

Valmet PCM5 thế hệ mới cung cấp các tính năng an ninh mạng ngay ở cấp độ bộ điều khiển nhằm đáp ứng môi trường đe dọa số ngày càng phức tạp hiện nay. Valmet D3 cho phép triển khai các máy chủ và bộ điều khiển dự phòng tại nhiều tòa nhà khác nhau, mang lại khả năng duy trì hoạt động ngay cả khi xảy ra sự cố nghiêm trọng hoặc một cuộc tấn công mạng nhắm vào một nhóm máy chủ hoặc bộ điều khiển cụ thể. Các mạng dự phòng hoạt động liền mạch cùng với việc khóa chặt việc sử dụng phần cứng máy khách/máy chủ giúp ngăn chặn sự lây nhiễm, dù là cố ý hay vô ý, thông qua các thiết bị vật lý như USB hoặc ổ đĩa lưu trữ. Các bộ quyền truy cập chi tiết sử dụng Microsoft Windows Authentication cho phép chỉ những người vận hành và các trạm làm việc được chỉ định mới có quyền điều khiển các thiết bị tương ứng. Đồng thời, bộ phận CNTT có thể dễ dàng cấp hoặc thu hồi quyền của kỹ sư hoặc người vận hành trên toàn bộ hệ thống Valmet D3.

Tối ưu PID thông minh

Mọi người đều có thể tinh chỉnh vòng điều khiển như một chuyên gia

Các vòng điều khiển phải được tinh chỉnh đúng cách để:

• Giảm mức tiêu thụ năng lượng.
• Tối đa hóa chất lượng sản phẩm.
• Nâng cao lợi nhuận.

Trong một nhà máy có hàng trăm vòng điều khiển PID, việc khởi động hệ thống thường xuyên, mở rộng nhà máy hoặc sự thay đổi theo thời gian có thể khiến việc tinh chỉnh vòng điều khiển bị sai lệch và suy giảm hiệu quả.

Sự hao mòn của thiết bị đo lường cũng có thể ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất của vòng điều khiển PID cũng như hiệu quả chung của toàn bộ quy trình.

Valmet PID Loop Optimizer cung cấp một nền tảng trực quan và hiệu quả để tinh chỉnh tất cả các vòng điều khiển PID trong hệ thống Valmet D3.

Giải pháp này xử lý các vấn đề thường gặp trong quá trình tinh chỉnh PID và cho phép người dùng:

• Mô hình hóa.
• Phân tích.
• Tinh chỉnh.

các vòng điều khiển PID một cách nhanh chóng, chính xác và nhất quán.

Nó giống như luôn có một chuyên gia tinh chỉnh PID giàu kinh nghiệm trực 24 giờ mỗi ngày.

Valmet PID Loop Optimizer sử dụng các thuật toán mô hình hóa độc quyền cùng các thuật toán tinh chỉnh có khả năng tự động nhận biết:

• Quy trình tự điều chỉnh (Self-regulating Process).
• Quy trình tích phân (Integrating Process).

Các mô hình chính xác có thể được xây dựng từ:

• Dữ liệu quy trình có nhiều nhiễu.
• Các điều chỉnh thông thường trong quá trình vận hành.
• Các phép thử Step Test truyền thống.

Giao diện trực quan cùng các hướng dẫn tích hợp giúp người dùng mới có thể phân tích các vòng điều khiển nhanh chóng và hiệu quả tương đương với những người vận hành có nhiều năm kinh nghiệm.

Người dùng có thể xây dựng mô hình và tinh chỉnh nhằm tìm ra các thông số tối ưu cho từng giai đoạn vận hành của quy trình.

Ví dụ, người dùng có thể dễ dàng tạo ra các thông số PID tối ưu cho một thiết bị phản ứng (Reactor) trong các giai đoạn:

• Khởi động.
• Vận hành ổn định.
• Dừng hệ thống.

Ngoài ra, Valmet PID Loop Optimizer còn hỗ trợ khả năng tinh chỉnh cho nhiều người dùng đồng thời từ bất kỳ trạm điều khiển Valmet D3 Console nào.

Thống kê so sánh và phân tích độ ổn định

Valmet PID Loop Optimizer nâng cao độ chính xác và khả năng phân tích thông qua tính năng phân tích ổn định động (Dynamic Stability Analysis).

Các bảng thống kê và biểu đồ hiệu suất trực quan cho phép đánh giá mức cải thiện của chiến lược điều khiển đã chọn thông qua các chỉ số như:

• Thời gian xác lập (Settling Time).
• Phần trăm vượt quá (Percent Overshoot).
• Tỷ lệ suy giảm (Decay Ratio).
• Mức thay đổi đầu ra của bộ điều khiển (Controller Output Travel).

Các thuật toán phân tích độ bền (Robustness Analysis) tiên tiến cũng được sử dụng để tính toán độ ổn định của quy trình.

Mô phỏng phản ứng của bộ điều khiển

Khả năng mô phỏng động đường đáp ứng của bộ điều khiển PID cho phép người dùng đánh giá các thông số tinh chỉnh đề xuất trước khi áp dụng chúng vào PCM.

Đặc biệt, người dùng có thể so sánh trực tiếp giữa:

• Các thông số hiện tại.
• Các thông số đề xuất.

bao gồm cả các chế độ điều khiển tùy chọn như:

• P
• PI
• PID
• PID có bộ lọc (PID with Filter)

Lập tài liệu và báo cáo

Valmet PID Loop Optimizer cung cấp đầy đủ tài liệu về toàn bộ quá trình ra quyết định và trình bày thông tin dưới dạng báo cáo rõ ràng, dễ theo dõi.

Mỗi báo cáo bao gồm:

• Dữ liệu quy trình được sử dụng.
• Mức độ khớp của mô hình (Model Fit).
• Đường đáp ứng PID được mô phỏng.
• Các thống kê về hiệu suất.
• Phân tích độ ổn định tương ứng.
• Các tham số của mô hình.
• Các thuộc tính dữ liệu liên quan.
• Các giá trị tỷ lệ (Scaling Values) của bộ điều khiển.