compared to DCS control

日本フィールドバス協会プレスカンファレンス 計測展2009 TOKYO　テクニカルセミナー

技術の概要 （続き） Technology Overview (Cont’d)

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フィールド制御はデバイス間の通信接続数を減らすことにより、信頼 性や稼働率向上に寄与します

Control in the field also reduces the number of connections between devices – increasing reliability and availability

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ユーザにとっても、プラントの自動化設計の幅を広げます

End users have greater flexibility in deploying plant automation strategies

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このため、制御装置は、より高度なアドバンスト制御、最適化、シミュ レーション、設備管理、履歴管理などの機能を扱う余裕ができます

advanced control and optimization, simulation, asset management, historical data collection, etc.

日本フィールドバス協会プレスカンファレンス 計測展2009 TOKYO　テクニカルセミナー 東京ビッグサイト　2009年11月20日

技術の概要 （続き） Technology Overview (Cont’d)

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フィールド制御は、サンプリング周期の高速化と制御ループの読込・

演算・書込周期の短縮で性能を改善します

Control in the field improves performance due to faster sample rates and shorter latencies in the read-execute-write cycle of control loops

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特に高速のプロセス制御で効果を発揮します

Performance benefits are most significant in fast process loops

•

流量・圧力・温度

• pH pH loops　　　　　　

•

位置・速度

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低速の制御ループの制御性能も、いろいろな制御ループ間の複雑な 相互作用の結果として改善されます

Performance of slower loops is also improved due to complex interactions of control loops in process plants

日本フィールドバス協会プレスカンファレンス 計測展2009 TOKYO　テクニカルセミナー

第三者機関による評価結果 Third-Party Evaluation

– ARCの報告書は、英国の研究調査会社であるISC（Industrial

Systems and Control）による「フィールド制御の導入効果に関する研

究」を引用しています

ARC white paper cites study by Industrial Systems and Control Ltd.

(ISC) titled “Control in the Field: Analysis of Performance Benefits”

– ISCはフィールドバスのフィールド制御の効果について研究しています

ISC is conducting a series of studies on the benefits of CIF with fieldbus

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今回のシミュレーションは「フィールドバスによるフィールド制御」と「ホスト システム(DCS)で制御するフィールドバスシステム」の違いを試験しました

Simulations examined differences in timing and sequencing associated with control in the field with a fieldbus system vs. a fieldbus system employing control in the host (DCS)

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忠実なシミュレーションにより制御性能を決める典型的な制御周期とサン プル周期が確立されました

High-fidelity simulations established typical latencies and sample rates limiting control performance

日本フィールドバス協会プレスカンファレンス 計測展2009 TOKYO　テクニカルセミナー 東京ビッグサイト　2009年11月20日

第三者機関による評価結果 Third-Party Evaluation

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シミュレーション は、 3 つの異なる収集周期と遅れの組み合わせにより PI 制御を行いました

Simulations included a discrete-time PI controller, with 3 different combinations of sample rate and delay

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各種のプロセス特性のループを評価

Range of process dynamics were used – from an ideal liquid flow loop to progressively slower processes with longer deadtimes –

実プラントデータから作られた外乱を与えて評価

Tests also introduced a deterministic disturbance to the process derived from actual plant data

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フィールド制御の性能は以下の 2 種類の測定値により評価しました

:

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ステップ応答と外乱に対する応答速度

Speed of response to setpoint change and step disturbance

•

外乱によるプロセス出力の標準偏差

Standard deviation of process output due to deterministic disturbance

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第三者機関による評価 Third-Party Evaluation

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ISC はフィールド制御と DCS との比較のため、同一の安定性を持つ ように調整した PID ループを使用しました

ISC used a PID loop tuned to the same point of closed-loop stability to allow for its comparison of CIF vs. DCS

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以下の条件で試験を実施しました

•

フィールド制御

Ideal control in the field

• DCS

で制御（フィールドバスのマクロサイクルと同期）

Fast control in the DCS (synchronous with the fieldbus macrocycle)

• DCS

で制御（フィールドバスのマクロサイクルと非同期）

Fast control in the DCS (asynchronous with the fieldbus macrocycle)

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様々なプロセス条件下で試験を実施

Tests were repeated for different process dynamics

日本フィールドバス協会プレスカンファレンス 計測展2009 TOKYO　テクニカルセミナー 東京ビッグサイト　2009年11月20日

テスト結果 Test Results

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高速プロセスのアプリケーションでは、 DCS よりフィールド制御の方 が制御特性を改善できる

ISC found that in typical fast process applications, control in the field can provide improved performance over control implemented in the DCS

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フィールド制御は中高速のプロセスにおけるステップ応答と外乱に対 する安定性に優れている

CIF offered the best performance in both step response and disturbance rejection in very fast and medium-speed processes –

ステップ応答では 10-30% の応答時間の改善、外乱の安定性では

20 ％の静定時間改善

Improvements in response time of 10-30% were recorded, in addition to improvements in disturbance rejection of up to 20%

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テスト結果 （続き） Test Results (Cont’d)

• ステップ応答

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

48 50 52 54 56 58 60 62

Time (s e c onds )

Process Output (%)

S etpoint Cas e 1 - CIF

Cas e 2 - Control in DCS (s ync ) Cas e 3 - Control in DCS (a s ync )

日本フィールドバス協会プレスカンファレンス 計測展2009 TOKYO　テクニカルセミナー 東京ビッグサイト　2009年11月20日

テスト結果 （続き） Test Results (Cont’d)

• 外乱の安定性

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適用例　紙パルプ