控制器升級——“以舊換新”的三個關鍵步驟

　　【儀表網(wǎng) 行業(yè)科普】更新控制系統(tǒng)可促進制造企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型、運營效率和可持續(xù)發(fā)展。三個關鍵步驟可以幫助實現(xiàn)控制器或控制系統(tǒng)的現(xiàn)代化。
 

　　控制系統(tǒng)現(xiàn)代化可以為制造企業(yè)帶來很多好處，包括生產(chǎn)力的提高和風險的降低等等。羅克韋爾自動化公司大型控制器商業(yè)營銷經(jīng)理Kris Dornan表示，現(xiàn)代化控制系統(tǒng)可以提高資產(chǎn)利用率和系統(tǒng)性能，在全球范圍內(nèi)輕松訪問可操作的全廠信息，通過延長產(chǎn)品生命周期提高可持續(xù)性，以及通過提高系統(tǒng)靈活性培養(yǎng)創(chuàng)新能力。
 

　　01  實現(xiàn)控制器現(xiàn)代化的關鍵步驟
 

　　當制造企業(yè)需要升級控制器或控制系統(tǒng)時，Dornan建議需要考慮三個重要步驟：
 

　　■ 評估并了解控制器或控制系統(tǒng)生命周期風險的當前狀態(tài)。
 

　　■ 為現(xiàn)代化制定詳細規(guī)劃。
 

　　■ 有效實施并調(diào)試項目。虛擬調(diào)試具有相當大的價值，可以創(chuàng)建工廠的數(shù)字孿生，通過虛擬實施來解決任何可能出現(xiàn)的問題，從而降低控制器遷移的風險。
 

　　在大規(guī)模遷移項目中，可以首先解決控制系統(tǒng)中最迫切的部分，從而最大限度地減少過程中的風險。此外，更新的控制系統(tǒng)和現(xiàn)代軟件，有助于吸引年輕的工程師，從而可以填補許多行業(yè)所面臨的日益嚴重的技能短缺。
 

　　02  數(shù)字化轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)
 

　　互聯(lián)的平臺可以更好的實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和開用，這是大多數(shù)工業(yè)數(shù)字化工作的一部分。許多工廠通常都有傳統(tǒng)的可編程邏輯控制器(PLC)、工業(yè)PC、瘦客戶端和圖形終端、移動應用程序和場外集中管理的服務，現(xiàn)代控制系統(tǒng)通常使用更易于通信的協(xié)議，以便信息能夠流動。
 

　　雖然現(xiàn)代化系統(tǒng)能帶來更高的效率，但現(xiàn)實中的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和工業(yè)4.0工作卻有些滯后。根據(jù)2020年5月對七大行業(yè)的360名全球高管和高級管理人員所進行的一項獨立盲測調(diào)研，92%的工業(yè)過程制造商還沒有完全做好工業(yè)轉(zhuǎn)型的準備，盡管 57%的企業(yè)表示現(xiàn)代化和遷移工程對其業(yè)務有幫助。
 

　　調(diào)查預計，大概有715億美元的過程自動化系統(tǒng)基礎裝置即將達到20年的使用壽命，其中78%的操作控制系統(tǒng)使用壽命超過10年。ARC咨詢集團對157家過程制造商的研究表明，轉(zhuǎn)型障礙包括組織問責制、文化和員工變革管理。
 

　　03  現(xiàn)代控制系統(tǒng)和智能設備帶來的好處
 

　　Dornan說，由于控制器嵌入到智能設備中可以實現(xiàn)自動化和控制，因此升級到最新的智能設備，也可以提高數(shù)據(jù)驅(qū)動的生產(chǎn)力、網(wǎng)絡安全、安全性和可持續(xù)性。具有邏輯設備和控制功能的智能設備，包括先進的變頻器、伺服驅(qū)動器、電機啟動器、狀態(tài)監(jiān)測設備、功率監(jiān)測設備、安全設備和傳感器等。
 

　　智能設備可以提高生產(chǎn)效率，以更低的成本生產(chǎn)出質(zhì)量更高的產(chǎn)品，支持合規(guī)性，識別和解決工人安全問題，并優(yōu)化供應鏈。具體來說，智能設備在以下幾個方面為制造企業(yè)帶來了優(yōu)勢：
 

　　■ 具有情境的實時數(shù)據(jù)，包括電流、電壓、千瓦時、運行時間、溫度和安全性。
 

　　■ 獲得有關生產(chǎn)產(chǎn)量、警告和報警、能源使用和停機原因的情境信息。
 

　　■ 通過分析獲得知識，如平均維修時間、預測性維護指標和整體設備效率。
 

　　■ 通過更高效的過程工作流和連續(xù)性來優(yōu)化操作。
 

　　對于控制器來說，生命周期通常從激活、成熟、壽命終止到停產(chǎn)。與傳統(tǒng)控制器相比，現(xiàn)代控制器具有更好的性能、可用性、壽命、安全性、升級的通信和網(wǎng)絡安全。其優(yōu)點包括更容易與其他工廠系統(tǒng)集成，包括具有先進以太網(wǎng)功能和 OPC 統(tǒng)一架構(gòu)(OPC UA)的業(yè)務系統(tǒng)。一些系統(tǒng)通過符合IEC 62443-4-2標準來提高網(wǎng)絡安全性，并提供可擴展的安全選項，包括安全完整性級別(SIL 2 PLd /SIL 3 PLe)、面向未來的現(xiàn)代輸入/輸出 (I/O)功能、支持更多運動軸(多達 256 軸)和多達300個EtherNet/IP節(jié)點。
 

　　04  控制器升級的三種方式
 

　　對于想升級智能設備、控制器和控制系統(tǒng)的企業(yè)來說，可以自己實施，也可以從自動化供應商那里獲得幫助，或者從系統(tǒng)集成商那里獲得支持。
 

　　幫助設備和控制器升級的工具，包括用于選擇和系統(tǒng)架構(gòu)設計的控制設計軟件(有些是免費的)、將邏輯從傳統(tǒng)控制器遷移到現(xiàn)代控制器的轉(zhuǎn)換工具、舊控制器程序以及控制器和I/O接線轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。Dornan建議，如果代碼太過老舊，那么有足夠的理由從頭開始，包括使用現(xiàn)代代碼庫?？梢耘c自動化供應商討論更多選項。
 

　　自動化供應商可以對控制器升級項目提供幫助，包括對第三方設備進行現(xiàn)代化或更換、遷移和轉(zhuǎn)換。生命周期服務可以包括培訓評估、安全審計和評估、安裝基礎評估以及網(wǎng)絡和網(wǎng)絡安全評估，以最大限度地降低過時風險。
 

　　系統(tǒng)集成商可以是獨立的，也可以與自動化供應商合作提供服務，通過應用和行業(yè)專業(yè)知識展示自動化控制系統(tǒng)的能力。
 

　　Dornan說，過時的控制器除了缺少必要甚至是根本沒有支持工程師、維護和操作人員之外，還會產(chǎn)生不必要的風險。過時的控制器可能無法滿足當今的數(shù)字化轉(zhuǎn)型或網(wǎng)絡安全要求，也無法為可持續(xù)性和全球凈零碳要求提供足夠的測量和控制。