Intégration des appareils HART pour le système de gestion des exploitations FPSO
Intégration HART basée sur logiciel pour un gestionnaire de périphériques Emerson AMS dans un projet d’automatisation offshore à grande échelle
Un FPSO, une unité flottante de production, de stockage et de déchargement opérant au large des côtes brésiliennes, nécessitait une automatisation couvrant 45 000 points E/S, dont 12 000 instruments compatibles avec HART répartis dans plus de 120 armoires de système. Pour Sensia, la coentreprise entre Rockwell Automation et Schlumberger chargée du projet, le plus grand défi consistait à mener à bien ce projet sans accroître la complexité du matériel.
Pour résoudre ce problème, Sensia avait besoin d’une solution centralisée de diagnostic, de surveillance et de configuration de tous les appareils de terrain HART via le Gestionnaire de périphériques AMS Emerson. L’équipe a créé une architecture d’intégration HART basée sur Ethernet à l’aide de la solution smartLink SW-HT de Softing. Cette approche logicielle a permis de se passer des multiplexeurs HART matériels traditionnels tout en offrant un accès évolutif aux données des appareils HART, sans modifier l’infrastructure existante des systèmes de commande de Rockwell Automation.
En bref
- Industrie : Pétrole et gaz / offshore
- Application : Automatisation et gestions des installations FPSO
- Projet : Offshore FPSO, Brésil
- Produit Softing : smartLink SW-HT
- Système de gestion des installations : Gestionnaire de périphériques Emerson AMS
- Environnement du système de commande : Rockwell Automation PlantPAx / ControlLogix
- Communication : HART-IP, EtherNet/IP, ControlNet en mode « pass-through »
- Mise à l’échelle : Environ 45 000 points E/S, dont env. 12 000 points E/S compatibles avec HART ; phase initiale du projet : connexion de 400 appareils de terrain compatibles avec HART
Le défi : Connexion des appareils HART sans que le matériel soit plus complexe
Le système d’automatisation FPSO comprenait un grand nombre d’instruments sur le terrain compatibles avec HART, à la fois des systèmes placés en surface, accueillant l’équipement et les systèmes placés sous coque. Ces instruments devaient être accessibles depuis le gestionnaire de périphériques Emerson AMS pour assurer la prise en charge centralisée du diagnostic, de la surveillance, de la configuration et du dépannage.
Le projet a également dû faire face aux contraintes habituelles des installations offshore. Notamment un espace restreint dans l’armoire électrique, une grande complexité technique, des délais de mise en service particulièrement courts et la nécessité de conserver l’infrastructure d’automatisation Rockwell Automation existante.
En utilisant des multiplexeurs HART traditionnels, il aurait fallu davantage de place pour le poste de commande, plus de câbles et un plus grand travail d’installation. C’est pourquoi Sensia avait besoin d’une solution évolutive et fiable permettant d’accéder aux paramètres des appareils HART et aux diagnostics tout en minimisant l’empreinte du matériel et le travail d’ingénierie.
Diminution de l’empreinte du matériel
Cette architecture basée sur logiciel a éliminé le besoin d’utiliser des multiplexeurs HART traditionnels et a diminué les exigences du poste de commande terme d’espace.
Moins d’effort d’ingénierie et d’installation
Moins de câblage et moins de composants matériels ont simplifié l’intégration et contribué à accélérer la livraison et la mise en service du projet.
Diagnostic des appareils centralisé
Les paramètres des appareils HART, le diagnostic et les données de configuration sont devenus accessibles grâce au gestionnaire de périphériques Emerson AMS.
Amélioration des flux de travail pour la maintenance
La visibilité en temps réel de l’état de l’instrument et des diagnostics des vannes a contribué à accélérer le dépannage et à améliorer l’efficacité de la maintenance.
Architecture évolutive
La configuration virtualisée de smartLink SW-HT a permis d’avoir un accès fiable à des milliers d’instruments compatibles avec HART dans les systèmes installés en surface et dans la coque de l’unité FPSO.
Flexibilité pour le futur
L’approche basée sur logiciel permet d’ajouter, de supprimer ou de modifier les instruments plus facilement sans recâblage significatif.
Pourquoi smartLink SW-HT ?
Softing smartLink SW-HT permet d’établir un accès basé sur Ethernet aux données des appareils de terrain HART en provenance des système de gestion des installations comme le gestionnaire de périphériques Emerson AMS. Il fait office d’intergiciel pour le serveur HART-IP. Cela permet aux utilisateurs de connecter des appareils HART aux systèmes Rockwell Automation sans avoir recours au matériel de multiplexage HART classique. Concrètement, les données HART transitaient par l’épine dorsale EtherNet/IP de l’usine, c’est-à-dire HART over EtherNet/IP, pour être acheminées vers AMS via smartLink SW-HT, renforçant ainsi l’intégration de HART dans l’environnement existant.
Pour les projets d’automatisation des processus à grande échelle, il s’agit d’un moyen évolutif et efficace de mettre les données de diagnostic HART intéressantes à disposition de la mise en service, de la maintenance et des applications de maintenance prédictives.
Découvrez comment smartLink SW-HT permet de réaliser l’intégration HART basée sur logiciel pour les systèmes de gestion des installations.
Multiplexeur HART basé sur logiciel avec smartLink SW-HT
Sensia a conclu un partenariat avec Softing Industrial, Rockwell Automation et Emerson sur la mise en œuvre d’une architecture d’intégration HART logicielle avec la solution smartLink SW-HT de Softing.
smartLink SW-HT a été déployé comme serveur HART-IP à intergiciel entre le gestionnaire de périphériques AMS Emerson et le système de commande Rockwell Automation. Cette solution permet l’accès transparent aux appareils de terrain HART connectés aux contrôleurs ControlLogix, principalement via Ethernet/IP. Dans les applications critiques au niveau de la sécurité, un pass-through ControlNet a été utilisé pour accéder aux modules HART.
Au cours de la phase initiale du projet, 400 appareils de terrain HART ont été connectés à l’aide du smartLink SW-HT. Sept instances virtuelles de smartLink SW-HT ont été déployées sur Microsoft Hyper-V. Cette configuration logicielle a permis de se passer de multiplexeurs HART physiques et de réduire à la fois le câblage et l’empreinte matérielle.
Vue d’ensemble de l’implémentation
L’architecture implémentée comprenait :
- Sept instances smartLink SW-HT virtuelles fonctionnant sur Microsoft Hyper-V
- Gestionnaire de périphériques Emerson AMS comme plateforme centrale pour le diagnostic, le monitorage, la configuration et le dépannage
- Intégration à l’environnement Rockwell Automation PlantPAx DCS
- Communication HART-IP entre le gestionnaire de périphériques AMS et smartLink SW-HT
- Communication EtherNet/IP avec les appareils de terrain via des contrôleurs ControlLogix
- Pass-through ControlNet dans les applications sélectionnées de sécurité critique
Cette architecture a permis d’accéder avec fiabilité aux données des appareils HART tout en maintenant l’infrastructure d’automatisation existante.
Le résultat : Diagnostics évolutifs des appareils avec une infrastructure simplifiée
En remplaçant, dès la phase initiale du projet, les multiplexeurs HART matériels traditionnels par un système de multiplexage HART logiciel, le projet a bénéficié d’avantages considérables tant sur le plan de l’infrastructure que sur le plan opérationnel.
La solution smartLink SW-HT a aidé à réduire le besoin de place nécessaire au poste de commande de 20 à 30 % comparé à une configuration basée sur un matériel de multiplexage. Elle a également permis de diminuer la complexité du câblage, l’effort d’ingénierie et le travail d’installation - des facteurs importants dans un environnement offshore caractérisé par un espace et une durée de mise en service limités.
L’accès centralisé aux diagnostics HART a permis aux opérateurs et aux équipes de maintenance d’avoir des informations précises sur l’état des instruments et les performances des vannes. Cela a permis d’améliorer le dépannage et l’efficacité de la maintenance prédictive.
Les questions suivantes portent sur les aspects techniques et liés au projet les plus courants de cette étude de cas consacrée à l’intégration HART.
Pourquoi Sensia a-t-elle opté pour une intégration HART logicielle plutôt que pour des multiplexeurs matériels traditionnels ?
Le projet FPSO Mero-3 a dû faire face aux contraintes d’espace, de câblage et de mise en service très strictes, propres aux environnements offshore. L’utilisation de multiplexeurs HART matériels aurait entraîné une augmentation du nombre d’armoires, une complexité accrue du câblage et un surcroît de travail d’ingénierie. En adoptant la solution smartLink SW-HT de Softing, Sensia a permis de réaliser un accès centralisé aux données des appareils HART sans matériel supplémentaire. Ainsi, l’empreinte matérielle est réduite et l’installation est simplifiée, tout en conservant l’infrastructure d’automatisation Rockwell Automation existante.
Comment smartLink SW-HT permet-il de connecter des appareils HART au gestionnaire de périphériques AMS Emerson dans un environnement Rockwell PlantPAx/ControlLogix ?
smartLink SW-HT fait office d’intergiciel du serveur HART-IP entre le gestionnaire de périphériques AMS et le système de commande basé sur ControlLogix. Les données HART sont transmises sur le réseau EtherNet/IP de l’usine. Il s’agit en fait de HART over EtherNet/IP, pour arriver dans le gestionnaire de périphériques AMS via smartLink SW-HT. Dans les applications critiques au niveau de la sécurité, un pass-through ControlNet a été utilisé pour accéder aux modules HART. Cette approche a permis d’établir une connectivité HART transparente sans modifier l’architecture existante des systèmes de commande.
À quoi ressemblait la mise en œuvre à grande échelle sur le FPSO ?
Le projet portait sur environ 45 000 points E/S, dont quelque 12 000 points compatibles avec HART répartis dans plus de 120 armoires du système. Au cours de la phase initiale du projet, 400 appareils de terrain HART ont été connectés à l’aide du smartLink SW-HT. Sept instances virtuelles de smartLink SW-HT ont été déployées sur Microsoft Hyper-V. Cela a permis d’obtenir un accès centralisé et fiable aux instruments HART, tant au niveau des systèmes de la partie supérieure du navire que de ceux de la coque, via le gestionnaire de périphériques AMS Emerson.
Quels étaient les protocoles de communication utilisés, et que signifie « HART over EtherNet/IP » dans ce projet ?
Le gestionnaire de périphériques AMS a communiqué avec smartLink SW-HT via HART-IP. La connectivité sur le terrain s’effectuait via EtherNet/IP à l’aide de contrôleurs ControlLogix. Dans certains cas critiques pour la sécurité, le mode « pass-through » de ControlNet a été utilisé. « HART over EtherNet/IP » désigne le transfert de données des appareils HART dans le réseau EtherNet/IP du site vers le gestionnaire de périphériques AMS à l’aide de smartLink SW-HT, sans recourir à des multiplexeurs HART matériels dédiés.
Quels sont les résultats obtenus avec cette approche logicielle ?
Cette solution a permis de réduire l’encombrement de l’armoire électrique d’env. 20 à 30 % par rapport à une configuration utilisant un multiplexeur matériel. Cela a également permis de réduire les travaux de câblage, d’ingénierie et d’installation, des facteurs critiques dans un environnement offshore où l’espace et le temps consacré à la mise en service sont limités. L’accès centralisé aux diagnostics HART dans le gestionnaire de périphériques AMS a permis d’améliorer le dépannage, l’efficacité de la maintenance prédictive et d’offrir à l’équipe chargée du projet une flexibilité future pour ajouter ou modifier des instruments sans grands travaux de recâblage.