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English to Spanish: Honeywell ‘reshapes’ I/O with new Experion R300 Detailed field: Computers: Systems, Networks
Source text - English Control Engineering Europe JUNE/JULY 2005
Honeywell ‘reshapes’ I/O with new Experion R300
The new series of keyhole-shaped modules takes up less space in the control room and directs heat flow more evenly through the cabinet.
The Experion distributed control system (DCS), which was launched two years ago, has undergone a major redesign of its I/O subsystem. The upgraded system is called the R300.
A major part of the R300 redesign is the new Series C I/O. The controllers, I/O modules, fieldbus interfaces, and firewalls are housed in a radically different ‘vertical rack’ design, purposely slanted at an 18-degree angle in order to minimise the control room footprint and reduce energy, installation and maintenance costs.
This slanted design directs heat flow more evenly through the cabinet. Cold air enters the bottom right hand side of the module and exits from the upper left so that one module’s heat does not go directly into the one above it. This, says Honeywell’s Jean-Marie Alliet, improves product lifecycle and reduces energy costs. Conventional control cabinets with their horizontally mounted racks of modules transfer all their heat energy to the rack above it, with the rack at the top of the cabinet getting the most heat.
The new C300 controller is also more compact that its predecessor, the C200, which was jointly developed with Rockwell in 1997. Honeywell says it will continue to support the C200 until 2016. The C300 was developed entirely by Honeywell engineers.
Reducing the control room footprint can be important for installations requiring very large systems with thousands of I/O points. In one oil & gas industry customer, says Mr. Alliet, a design configuration based on the C200 controller would have required 536 control cabinets. The same system specified with the C300 reduced the number of control cabinets to 356—a reduction of one-third in the standard 80 x 80 cm by 2 m cabinet. Honeywell can fit six vertical channels of Series C modules.
Controller architecture
The R300 has no backplane. The controllers and fieldbus interface modules are connected by an internal Ethernet while the I/O modules are linked together on a bus called ‘I/O link.’ Field wiring from sensors and actuators always comes in on the left side of the I/O modules and is limited to two tiers, unlike the four tiered approach which is often used in control cabinets. The Ethernet system cables (yellow and green in redundant systems) always connect on the right side of the vertical channel. System power is provided by bus bars that run behind the I/O modules; it takes only two screws to attach any module to the power.
Each C300 controller has two I/O link ports. It can handle up to 64 I/O modules; the I/O modules have either 16 or 32 channels so this means one C300 controller could potentially handle up to 2,048 I/O channels. The C300, according to Mr. Alliet, can do much more than the C200; it can run ‘hundreds’ of control blocks and can set the execution cycle individually for each control loop. It can perform logic, sequence control, continuous control, and model-based predictive control, which Honeywell calls “Profit Loops”. All are included as standard features of the controller.
Defence in depth
Control vendors like Honeywell have by now figured out that their customers are extremely nervous about the prospect of hackers getting into the control system and causing havoc with the plant process. To assure this can never happen, all C300 installations will be equipped with a ‘control firewall,’ (or two firewalls in the case of redundant systems) which protects from cyber security breaches.
The firewall protects the control level against Ethernet message flooding and denial-of-service attacks. Only messages dedicated to control are passed down to the controller, preventing it from either slowing down or shutting down completely. No PC attached to the company’s Ethernet could ever hope to communicate with one of the controllers.
The firewall is housed in a package similar to the other Series C modules. It has nine ports, one for uplinking to the Ethernet outside the cabinet, and eight for downlinking to various control modules and fieldbus interface modules mounted inside the cabinet. In addition to protecting controllers from outside influences, the firewalls are designed to isolate a faulty controller from sending out ‘jabber’—meaningless signals that can aisle from a faulty communications chip. When these abnormal conditions occur they can flood the system with unwanted communications traffic.
The firewalls are by no means the only barrier to malicious hackers and viruses. Honeywell’s system is built upon its PM (Process Manager) architecture that was first introduced in 1988. Like most distributed control systems, PM has some very robust features that make its operation almost impenetrable. Special features such as ‘receiver beware’ engineer in a great deal of safety in its communication with I/O. To all of this Honeywell has added FTE, fault-tolerant Ethernet, in 2002. It is unlikely that anyone, except those with privileged access and a deep knowledge of the communications system, could ever compromise the R300.
Software features
Honeywell has added two major new software features to the R300. One is called the ‘Backup and Restore’ function that protects PC system data with online backups and rapid restoration. This feature allows customers to continue operating while protecting their data. The new process allows restoration in less than one hour with minimal user intervention. An online backup with minimal performance impact can be scheduled or performed spontaneously.
The other major feature is Procedural Operations that integrate best practices for system startup and shutdown. Designed with members of the Abnormal Situation Management Consortium, Procedural Operations software and services work to prevent downtime by capturing knowledge gained by operators over years of performing cyclic procedures – knowledge that would otherwise be lost as the workforce transitions.
Michael Babb, CE Europe
Translation - Spanish Control Engineering Europe, JUNIO/JULIO 2005
Honeywell “reforma” las Entradas / Salidas con el Nuevo Experion R300.
La nueva serie de módulos en forma de “ojo de cerradura” ocupa menos espacio en la sala de control y dirige el flujo de calor más uniformemente a través de la cabina.
El sistema de control distribuido (SCD) Experion, que fue lanzado hace dos años, ha experimentado un rediseño importante de su subsistema de Entradas/Salidas. El sistema mejorado se llama R300.
Una parte importante del rediseño del R300 es la nueva Serie C de Entradas/Salidas. Los controladores, los módulos I/O, las interfases del bus de campo, y los cortafuegos están alojados en un diseño de “rack vertical” radicalmente diferente, inclinado a propósito en un ángulo de 18º a fin de minimizar la planta de la sala de control y reducir energía, instalación y costes de mantenimiento.
Este diseño inclinado dirige el flujo de calor más uniformemente a través de la cabina. El aire frío entra por la parte inferior derecha del módulo y sale por la parte superior izquierda, de forma que el calor de un módulo no va directamente al módulo superior. Jean-Marie Alliet, de Honeywell, dice que esto mejora el ciclo de vida del producto y reduce los costos energéticos. Las cabinas de control convencionales, con sus racks de módulos montados horizontalmente, transfieren toda su energía calorífica al rack superior, con lo cual el que está en la parte superior de la cabina es el que recibe el máximo de calor.
El nuevo controlador C300 es también más compacto que su predecesor, el C200, que fue desarrollado conjuntamente con Rockwell en 1997. Honeywell afirma que continuará dando soporte al C200 hasta 2016. El C300 ha sido desarrollado enteramente por ingenieros de Honeywell.
Para instalaciones que requieran sistemas muy grandes, con miles de puntos de Entrada/Salida, puede ser importante reducir la superficie de la sala de control. Dice Mr. Alliet que en un cliente del sector “oil & gas”, el diseño basado en la configuración del controlador C200 habría requerido 536 cabinas de control. El mismo sistema, especificado con el C300, redujo el número de cabinas a 356, lo que supone una disminución de la tercera parte en cabinas estándar de 80 x 80 cm por 2 metros. Honeywell puede colocar seis canales verticales de módulos de la Serie C.
Arquitectura del controlador
El R300 carece de placa madre. Los controladores y los módulos de interfase con el bus de campo están conectados por una Ethernet interior, mientras que los módulos de Entradas/Salidas están interconectados por un bus llamado “I/O link”. El cableado de campo desde los sensores y actuadores llega siempre por el lado izquierdo de los módulos I/O y está limitado a dos filas, a diferencia de la disposición de cuatro filas que es a menudo utilizada en las cabinas de control. Los cables del sistema Ethernet (amarillo y verde en los sistemas redundantes), conectan siempre por el lado derecho del canal vertical. La alimentación del sistema está proporcionada por colectores de barras que van por detrás de los módulos I/O; se requiere solo dos tornillos para conectar cualquier módulo a la alimentación.
Cada controlador C300 tiene dos puertos “I/O link”. Puede manejar hasta 64 módulos I/O; los módulos I/O tienen 16 o 32 canales, lo que significa que un controlador C300 puede manejar potencialmente hasta 2.048 canales I/O. El controlador C300, según Mr. Alliet, puede hacer mucho más que el C200; puede correr “cientos” de bloques de control y puede ajustar individualmente el ciclo de ejecución para cada lazo de control. Puede desarrollar control lógico, control secuencial, control continuo y control predictivo, basado en modelos, que Honeywell denomina “Lazos de Aprovechamiento”. Todas estas características están incluidas en el controlador como estándares.
Defensa en profundidad
Los vendedores de sistemas de control como Honeywell se habían imaginado hasta ahora que sus clientes se hallaban extremadamente nerviosos ante la perspectiva de que los hackers se introdujesen en el sistema de control y causaran estragos en el proceso de la planta. Para asegurar que esto no pueda suceder nunca, todas las instalaciones de C300 estarán equipadas con un “cortafuegos de control” (o con dos cortafuegos, en el caso de los sistemas redundantes) que protege de fisuras en la seguridad informática.
El cortafuegos protege el nivel de control contra los ataques en la Ethernet por inundación de mensajes y por denegación de servicio. Al controlador solo pasan los mensajes dedicados al control, evitando que aquél se vuelva lento o se pare por completo. Ningún PC enganchado en la Ethernet corporativa podría ni siquiera imaginar comunicarse con uno de los controladores.
El cortafuegos está alojado en un paquete similar a los otros módulos de la Serie C. Dispone de nueve puertos, uno para conectarse hacia arriba con la Ethernet de fuera de la cabina, y otros ocho para conectarse hacia abajo con los diversos módulos de control y de interfase con el bus de campo existentes dentro de la cabina. Además de proteger a los controladores de influencias del exterior, los cortafuegos están diseñados para impedir que un controlador envíe señales falsas provenientes de un chip de comunicaciones defectuoso. Si se dieran estas condiciones anormales, se podría inundar el sistema con un tráfico de comunicaciones indeseado.
Los cortafuegos no son en modo alguno las únicas barreras a los hackers maliciosos y a los virus. El sistema de Honeywell está construido sobre la arquitectura del PM (Process Manager) que fue introducida por primera vez en 1988. Como muchos sistemas de control distribuido, el PM tiene características de gran robustez que hacen su operación casi impenetrable. Las características especiales como la estrategia de “receptor en guardia” generan una gran parte de la seguridad en su comunicación con los módulos I/O. A todo ésto, Honeywell ha añadido en 2002 su FTE (Ethernet Tolerante a Fallos). Es improbable que nadie, excepto aquellos con acceso privilegiado y un conocimiento profundo del sistema de comunicaciones, pudiera siquiera poner en un aprieto al R300.
Características del software
Honeywell ha añadido dos nuevas características principales de software al R300. Una es la llamada la función de “Backup y Restauración”, que protege al sistema de PC’s con backups en línea y restauración rápida. Esta característica permite que los clientes continúen operando, a la vez que protegen sus datos. El nuevo proceso permite la restauración en menos de una hora con una intervención mínima por parte del usuario. El backup en línea puede ser programado o desarrollado voluntariamente, con un impacto mínimo en el funcionamiento del sistema.
La otra característica principal son los Procedimientos de Operación, que integran las mejores prácticas para la puesta en marcha y parada del sistema. Diseñado con miembros del ASMC (Consorcio para la Gestión de Situaciones Anormales), el software y los servicios de los Procedimientos de Operación sirven para prevenir paradas, mediante la captura del conocimiento adquirido por los operadores en años de desarrollo de procedimientos cíclicos, un conocimiento que de otro modo se perdería con los cambios de plantilla laboral.
Michael Babb, CE para Europa
English to Spanish: Better Alarm Management by Emerson Detailed field: IT (Information Technology)
Source text - English Avoiding Abnormal Situations with Better Alarm Management
by Jim Cahill (“Emerson Process Experts” website)
Earlier this month my DeltaV News RSS feed announced the availability of an alarm management whitepaper written by the ARC Advisory Group. The paper, Emerson Strategies for Abnormal Situation Avoidance & Alarm Management, describes an issue many process manufacturers face in dealing with too many alarms. This makes it hard for their operators to distinguish between critical impending abnormal events and nuisance alarms.
The Emerson approach to address better management of alarms is based upon ARC's Six-Sigma DMAIC (Define, Measure, Analyze, Improve, Control) model and includes data collection, statistical analysis, alarm evaluation, and system improvement – all within the context of ongoing evaluation and continuous improvement.
Relative to alarm management, the whitepaper describes the DMAIC process:
Define relates to philosophy development, Measure relates to determining alarm behaviour and alarm effectiveness, Analyze relates to root cause analysis and performance benchmarking, and Improve relates to the remedial action necessary to align the prevailing implementation with the alarm philosophy. Finally, Control relates to alarm execution.
Advancing technology is a source of the alarm proliferation. The authors note:
In the days of hardwired controls and alarms, engineers were very stingy with alarms, in part because each alarm point had a cost. The primary issue with alarm systems is there is too much information for an operator to assimilate and act on. Ten years ago, it cost about one thousand dollars to add an alarm. Current automation systems have essentially eliminated the cost of adding more alarms and, therefore, the incentive to limit or rationalize their number.
I have an upcoming post that discusses the importance of up-front planning your alarm strategy when you're planning your project's functional requirements. But what do you do in an existing facility with an alarm overabundance?
The whitepaper addresses building a business case to justify an alarm management project. The keys areas build the business case include safety, unplanned downtime, better information management and reduced troubleshooting time, and changing the role of the operator toward higher-value activities.
ARC notes that unplanned shutdown costs process manufacturers on aggregate between 2 percent and 5 percent annually. This may be a justification opportunity by looking at root causes of unplanned shutdowns in your plant. A review of the alarm and event logs around these incidents can reveal the number alarms the operators saw and the actions they took as a result.
The whitepaper also addresses the important role of the EEMUA Publication 191—Management of Process Alarms in developing your alarm management strategy. A guiding principle described in EEMUA 191:
…a usable alarm system must be relevant to the user's role at the time, indicate clearly what response is required, and be presented at a rate the user can deal with, and be easy to understand.
With this backdrop, the paper explores the applications within Emerson's DeltaV system like the Event Chronicle, integration with 3rd-party alarm management applications via the OPC alarms and events communication standard, and the DeltaV Analyze alarm analysis program. Coupling these applications with alarm management services can help process manufacturers through the process of data collection, statistical analysis, alarm evaluation, and system improvement.
And much like the safety lifecycle as defined by the IEC 61511 international safety standard, ongoing evaluation of the overall alarm strategy is important throughout the lifecycle of the plant.
Translation - Spanish La evitación de situaciones anormales con una mejor gestión de las Alarmas
Por Jim Cahill (del sitio web “Expertos en Procesos de Emerson”)
A primeros de este mes, mi canal agregador de noticias del “DeltaV” anunciaba la disponibilidad de un libro blanco sobre la gestión de alarmas, escrito por el Grupo Consultor ARC. El libro, “Las Estrategias de Emerson para la Evitación de Situaciones Anormales y la Gestión de Alarmas”, describe una cuestión que muchos fabricantes encaran en sus procesos al tratar con demasiadas alarmas. Esto hace difícil a sus operadores el distinguir entre los eventos anormales críticos e inminentes y las alarmas molestas.
El enfoque de Emerson para el tratamiento de una mejor gestión de las alarmas está basado en el modelo “Sigma-Seis” DMAMC (Definir, Medir, Analizar, Mejorar, y Controlar) del Grupo Consultor ARC, e incluye la recogida de datos, el análisis estadístico, la evaluación de las alarmas y la mejora del sistema… todo ello en el contexto de una evaluación y mejora continuas.
Con relación a la gestión de las alarmas, el libro blanco describe el proceso DMAMC:
‘Definir’ se refiere al desarrollo de la filosofía de las alarmas, ‘Medir’ se refiere a determinar el comportamiento y la efectividad de las mismas, ‘Analizar’ se refiere al análisis de las causas de raíz y a los patrones de funcionamiento, y ‘Mejorar’ se refiere a las acciones correctoras necesarias para alinear la obligada implementación con la filosofía de las alarmas. Finalmente, ‘Control’ se refiere al funcionamiento de las alarmas.
El avance tecnológico es una fuente de proliferación de alarmas. Los autores hacen notar:
En los días de los controles y las alarmas cableados, los ingenieros eran muy cicateros con las alarmas, en parte porque cada punto de alarma tenía un coste. La primera cuestión con los sistemas de alarma es que hay demasiada información para que un operador pueda asimilarla y actuar. Hace diez años, añadir alarmas tenía un coste de mil dólares por unidad. Los sistemas de automatización actuales han eliminado en lo esencial el coste de añadir más alarmas y, por tanto, el incentivo para limitar o racionalizar su número.
Tengo un correo entrante que discute la importancia de planificar con antelación tu estrategia de alarmas cuando estás planificando los requerimientos funcionales del proyecto. Pero ¿qué haces en una instalación existente con sobreabundancia de alarmas?
El libro blanco trata el planteamiento de un caso práctico para justificar un proyecto de gestión de alarmas. Las áreas clave planteadas en el caso formal incluyen la seguridad, el tiempo de paradas no previsto, mejor información para la dirección y la reducción del tiempo de análisis, y el cambio de la función del operador hacia actividades de mayor valor.
ARC hace notar que los costes de las paradas no planificadas en los procesos de fabricación suponen entre un 2 y un 5 por ciento anual en su conjunto. Esta puede ser una oportunidad para justificar el examen de las causas primeras de las paradas imprevistas en su planta. Una revisión de los registros de alarmas y de eventos que rodearon esos incidentes puede revelar el número de alarmas que los operadores vieron y las acciones que ellos tomaron como consecuencia.
El libro blanco también trata del importante papel de la Publicación 191 del EEMUA (‘Engineering Equipment & Materials Users’ Association’, o ‘Asociación de Usuarios de Materiales y Equipos de Ingeniería’) titulada ‘Gestión de las Alarmas de Proceso’, en el desarrollo de su propia estrategia de gestión de alarmas. Un principio guía descrito en el EEMUA 191 es el siguiente:
…un sistema de alarmas útil debe ser adecuado a la función del usuario en ese momento, indicar claramente qué respuesta se requiere, ser presentado a un ritmo que el usuario pueda asumir, y ser fácil de entender.
Con este telón de fondo, el libro blanco explora las aplicaciones contenidas en el sistema DeltaV de Emerson, como el Event Chronicle (‘Crónica de Eventos’), la integración con aplicaciones de gestión de alarmas de terceros mediante el estándar OPC (*) de comunicación de alarmas y eventos, y el programa de análisis de alarmas ‘Analyze’ de DeltaV. El unir estas aplicaciones con los servicios de gestión de alarmas puede ayudar a los procesos de fabricación a través de los procedimientos de recogida de datos, análisis estadísticos, evaluación de alarmas y mejora del sistema.
Y, de forma muy parecida al ciclo de vida de la seguridad definido por la Comisión Electrotécnica Internacional con su estándar internacional de seguridad 61511, la evaluación continuada de la estrategia general de las alarmas es importante a lo largo del ciclo de vida de la planta.
(*) N del T.: 'Object [Linking and Embedding] for Process Control', se refiere al estándar de Vinculación e Incrustación de Objetos para el Control de Procesos, utilizado en Informática Industrial.
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Experience
Years of experience: 42. Registered at ProZ.com: Jun 2008.
Jorge Abad’s Summary:
[·] Instrumentation and Control Consultant at ATIAC SA (Asistencia Técnica en Instrumentación, Automación, Control y Suministros, SA) during 2008.
[·] 41 years working in an Oil & Petrochemical Complex, formerly Gulf Oil Corporation owned, as
# Control & Instrumentation Projects Manager, 21 years.
# Electrical & Instruments Maintenance Manager, 16 years.
# Combustibles Division Operation Shift Head, 4 years.
Jorge Abad’s Professional Experience:
# Projects management and planification; budget and cost control; engineering, specifications and standards development; control and instrumentation schemes, pipe-and-instrument drawings, data-sheets edition; procurements control; factory acceptance tests; full loop installation; mechanical, hardware, software, and functional tests; startup procedures; revampings, cold and hot switchovers.
# New process plants, reinstrumentation of old ones, upgrading to SCD's, implementation of new SIS's, analysers systems, regulatory and advanced control strategies, new control rooms.
# Short and long term maintenence planification; budget control; spare parts program; technical services outsourcing.
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