Eerste field testen voor Open Process Automation

Open Process Automation – het initiatief van ExxonMobil om een open DCS te ontwikkelen – wordt intussen gedragen door meer dan 80 leveranciers en eindgebruikers. Na de succesvolle afronding van een proof-of-concept project eerder dit jaar worden de eerste reële field testen op zeven procesinstallaties voorbereid. Die zouden in 2020 operationeel moeten zijn.

Het was een druk bijgewoonde workshop op de recente General Meeting van NAMUR – de stand van zaken die Don Bartusiak, chief engineer bij ExxonMobil Research and Engineering, gaf over het Open Process Automation (OPA) project. Dat is het ambitieuze initiatief van het petrochemische bedrijf om een open DCS systeem te ontwikkelen.

De idee voor het project ontstond acht jaar geleden, licht Bartusiak toe, met de vaststelling dat ExxonMobil in een tijdspanne van 10 tot 15 jaar 70% van zijn controlesystemen zou moeten vervangen. Het bedrijf begon zich toen af te vragen waarom het upgraden van deze systemen zo ingrijpend moet zijn. Ook stelde zich de vraag of de huidige DCS systemen wel voldoende value bieden voor de zware investeringen die ze vergen.

Productivity.be berichtte eerder over OPA in ExxonMobil bouwt open DCS-systeem en Open Process Automation krijgt stilaan vorm.

Met de toelichting van Don Bartusiak over het proof-of-concept project dat intussen werd afgerond, krijgen we voor het eerst een duidelijk beeld op wat Open Process Automation precies inhoudt en hoe men het concept concreet wil vormgeven.

Software en services

Maar eerst een flashforward (of hoe heet dat?) naar de Q&A sessie waarin de vraag gesteld werd die iedereen in de sector bezighoudt: hoe staan de klassieke DCS leveranciers tegenover het initiatief?

Don Bartusiak wou niet ingaan op de standpunten van de individuele spelers maar gaf wel een algemeen beeld: van de 7 DCS leveranciers in de markt zijn er intussen 6 lid geworden van het forum waarin de standaarden voor OPA uitgewerkt worden. Vier van hen werken volgens Bartusiak heel actief mee.

De DCS leveranciers in het OPA forum zijn ABB, Honeywell, Rockwell, Schneider, Siemens en Yokogawa.

Het OPA Forum heeft allerminst de bedoeling om hen buiten spel te zetten, zo werd gezegd. Bedoeling is wel dat zij zich in de toekomst gaan concentreren op waar de echte value zit, namelijk in software en services.

Daarmee is meteen ook de clue van OPA duidelijk: bedoeling is dat er een leveranciersneutraal hardwareplatform komt dat eindgebruikers meer openheid en flexibiliteit geeft. Open Process Automation wil een platform bestaande uit gestandaardiseerde, commercieel beschikbare componenten die onderling uitwisselbaar zijn.

Tegelijk beseft OPA dat het belangrijk is dat het nieuwe verhaal ook leefbaar blijft voor leveranciers. Zij moeten in staat blijven om hun intellectuele eigendom te behouden, verder uit te bouwen en te valoriseren.

Real-time advanced computing platform

De architectuur die in OPA vooropgesteld wordt is redelijk vlak met centraal een real-time service bus wat een peformant industrieel netwerk moet zijn.

Daarop bevindt zich een real-time advanced computing platform (RTAC) dat het kloppende hart van de installatie vormt. De inspiratie voor het gebruik van een RTAC komt uit de telecomsector. Het moet een open platform zijn waarin alle controletoepassingen en andere software kunnen draaien.

Aan de real-time bus worden vervolgens allerlei DCNs gekoppeld, wat staat voor Distributed Control Nodes. Dat kunnen I/O modules zijn, maar ook allerlei componenten met een eigen logica zoals PLC’s of zelfs bestaande DCS systemen. Het opzet is dat er in de toekomst door tal van leveranciers specifieke DCNs ontwikkeld worden. Ondertussen moeten er ook interfaces komen voor bestaande systemen zodat die ook als DCNs in het OPA verhaal kunnen ingeschakeld worden.

Om dit alles wat concreter te maken hebben ExxonMobil en Lockheed Martin eind vorig jaar een prototype gebouwd dat als proof-of-concept moest dienen voor OPA. In april werd dit project afgerond. Het prototype behelsde de simulatie van de controle van een heater waarbij simulatie betekent dat de inputs en outputs van een reële installatie geëmuleerd werden.

Als real-time controller werd gekozen voor Titanium Control, een cloud infrastructuur platform van Wind River dat speciaal ontwikkeld werd voor industriële, kritische toepassingen. Op het moment van het project was Wind River nog onderdeel van Intel, maar het bedrijf werd intussen verzelfstandigd.

Voor de real-time bus werden diverse industriële netwerken getest, maar los daarvan lijkt OPC UA zich als de facto standaard te hebben opgedrongen voor dat niveau.

En dan zijn er de DCNs waarvoor componenten geselecteerd werden van Raspberry Pi, Intel en NXT, maar ook diverse bestaande I/O modules.

Uitwisselbare hardware

Eerste fase van het proof-of-concept project bestond erin van deze configuratie operationeel te krijgen. In het Wind River platform kon men verschillende bestaande softwarepakketten laten draaien waaronder een DCS, een simulatiepakket, een Historian en een asset management software. Op het niveau van de DCNs werden verschillende regelkringen geïmplementeerd. In die eerste fase viel meteen de performantie van het nieuwe hardware platform op dat tot 15 keer sneller bleek te zijn dan een gemiddeld DCS systeem.

En dan kwam de uiteindelijke test waar het in Open Process Automation allemaal om te doen is: het uitwisselbaar maken van de hardware. Zo is men er in geslaagd om een control loop die in de Raspberry Pi draaide over te zetten naar de Intel DCN zonder aanpassingen te moeten doen in de code. Evengoed lukte het om een PID loop uit de DCN te halen en over te zetten naar de RTAC, eveneens zonder de code aan te passen.

Om dit soort interchangeability te garanderen wil OPA zeer sterk inzetten op standaardisering – een werk dat nu nog volop aan de gang is.

Die standaardisering moet ook een antwoord bieden op die andere cruciale vraag die in de sector leeft rond OPA: bij wie moet men straks gaan aankloppen als iets niet blijkt te werken?

Dat zal de systeemintegrator zijn, stelt Bartusiak. Hij zal zich op zijn beurt kunnen indekken door alleen met OPA gestandaardiseerde componenten te werken.

Een van de volgende stappen in de ontwikkeling van OPA is dat ExxonMobil het systeem gaat implementeren in een nieuwe pilot plant in de VS. Daarnaast hebben nog zeven andere leden van het OPA forum toegezegd field testen te gaan doen. Als timing hiervoor wordt 2020 vooropgesteld.

© Productivity.be, 15/11/2018, Tekst: Erwin Vanvuchelen