智能I/O如何增强分布式控制

在升级或迁移过程中安装智能输入/输出(I/O)可以为人员提供近乎实时的数据

通过马特史密斯 2020年9月23日

在过去的十年里,数字化转型浪潮用智能数据淹没了制造业。为了从大数据中获益并保持竞争力,制造商正在转向智能制造技术和平台,如工业物联网(IIoT)、数据分析、云和边缘计算、虚拟现实(VR)等。利用智能技术和设备来访问、捕获、存储和分析任务关键数据对设施的运行和满足客户需求至关重要。

然而,对于许多生产设施来说,过时的分布式控制系统(DCS)限制了与智能现场设备、子系统和更高级别企业级系统的开放通信,使人员难以访问关键数据。为了实现业务数字化转型,制造商希望用智能设备更新或迁移传统DCS,以提高资产利用率,增加连接性,并在整个企业实现近实时、数据驱动的决策。这也是升级或替换传统模拟仪器或为现有数字仪器添加智能功能和软件的理想时机。

一些制造商很早就赶上了智能技术的潮流,正在使用基于微处理器的或智能发射器。然而,今天,许多相同的设施还没有利用可用的高级数据和诊断功能,在某些情况下,还没有利用伴随而来的多个过程变量(mpv)。为此,他们必须仔细权衡安装智能输入/输出(I/O)的利弊,并利用最新的资产管理软件(例如,罗克韦尔自动化公司的FactoryTalk资产中心)来管理数据。

为什么智能I / O ?

当与数字通信协议(如HART)结合使用时,智能发射机使技术人员的工作更容易,因为它们可以轻松设置控制元件,并通过现场和现场的移动设备访问和共享关键数据。如果没有安装智能I/O和资产管理软件,设施人员通常无法获得新智能技术或手持设备的全部功能。这种智能技术,加上适当的软件,是远程访问有价值的数据的关键,如设备的性能,以确定与正常校准设置的偏差。

智能I/O和智能传输器的好处,加上资产管理软件,包括:

  • 帮助监控工厂自动化系统,减少因未经授权的操作或设备故障造成的停机时间。
  • 直接向人机界面(HMI)和资产管理系统提供诊断数据,减少故障排除时间,增加正常运行时间。
  • 提供方便的发射机/控制元件更换配置设置下载。资产管理软件允许技术人员将数据下推到传送器到特定的节点ID(例如,现场总线设备ID)。
  • 提供MPV - MPV通常提供一个I/O连接到一个设备,而不是选择要传输什么MPV。供应商在他们的智能发射器中包含不同的信息。例如,质量流量计可以提供速率、温度、总量和密度变量,增加变送器的值。
  • 当使用资产管理软件时,提供一个电子存储库来帮助维护和管理任何硬件校准和生命周期管理数据。
  • 创建电子循环文件夹来存放相关的仪器数据和检查表,由于技术人员可以在任何时候访问电子数据,因此可以减少多达50%的文件编制时间。
  • 通过应用于每台仪器的条形码或射频识别(RFID)标签扫描和记录有价值的数据。这可以与附加的软件层(包括VR)相结合,为故障排除提供对特定设备相关的所有数据的现场访问,减少停机时间。
  • 协助项目跟踪并消除书面记录(例如,文件柜数据表)。当关键人员必须依靠书面记录来获取有价值的信息时,就会出现问题,例如:
    • 如果仪器表丢了怎么办?
    • 如果员工忘记在文件上记录资产ID怎么办?
    • 文件存放在哪里?
    • 如果控制室打来电话说某个设备出了问题怎么办?

一个典型的场景是,当一名技术人员被派遣到现场与通信器,然后必须连接到设备和运行查询问题。派人远程连接并诊断问题,然后将任何问题记录在纸上,这需要时间和金钱。

如果DCS有智能I/O来跟踪设备数据,这些问题就可以解决。然后,技术人员可以使用移动手持设备和软件应用程序远程监控和数字记录仪器校准数据和检查表,以及访问控制系统进行测试和故障排除。在许多情况下,无需操作员或维护人员到现场连接设备,可开发HMI维护屏幕——以及适当配置的警报——在问题变得严重之前立即向他们发出警报。

智能I / O的复杂性

那么,有了这些好处,为什么不利用智能I/O来访问所有的关键数据呢?对许多人来说,这归结为安装和实施成本的增加。大部分费用是由于每个模块的I/O计数。例如,一些标准模拟输入卡可能有16个输入,但带有数字通信协议(如HART或现场总线)的智能I/O卡可能只有一半的输入,因此I/O密度更小。由于需要更多的智能I/O通信卡,以及更多的I/O机架来容纳它们,因此增加了成本。

实现过程的复杂性也有所增加。制造商将需要安装智能I/O和其他必要的元素。资源带宽可能是一个因素,因为公司很少有执行升级项目所需的操作员、工程师和维护人员的数量,特别是当它是一个全面的遗留系统迁移时。在这种情况下,找到一个熟悉并具有集成和实现自动化系统组件和技术所需技能的第三方合作伙伴是成功的关键。

此外,制造商必须事先知道需要哪些资产管理软件元素才能充分利用新系统的诊断和其他功能。否则,随着选项的添加,成本将会增加。在一个智能I/O和资产管理软件的组合中,需要寻找的一些关键元素是:

  • 管理设备配置文件
  • 管理工艺设备校准,包括计划和跟踪
  • 使用流程设备配置选项管理和配置设备类型管理器(DTM)设备
  • 记录系统事件和用户操作。

其他功能也可能可用(例如,安全访问和灾难恢复),但与任何硬件或软件购买一样,要提前审查所有所需的元素,以利用项目的任何降低成本的好处。还要考虑所有数据存放在哪里,以及是否需要一个新的计算机系统或虚拟机来维护系统。

制造商必须仔细审查所有这些考虑因素,以及它们如何适应他们的整体业务需求、目标和目标。遗留系统迁移项目是重新评估现有硬件和软件并根据总体投资回报(ROI)审查潜在项目成本的好时机。

计划和证明

适当的前期计划是解决任何问题和证明项目合理性的最好方法。使用前端加载(FEL)方法,团队可以基于经过验证的最佳实践开发项目执行计划。他们可以使用逐项列出的任务清单成功地计划和预算,例如:

  • 定义与公司业务需要和需求一致的范围
  • 评估并选择可用的最佳硬件和软件选项
  • 制定执行计划——以及准确的成本估算——和时间表
  • 对不同供应商的选择进行总安装成本和总拥有成本的比较,以实现ROI最大化
  • 定义并减轻潜在风险,例如资源可用性、停机时间、安全性等。

为了证明合理性,公司需要在整个投资生命周期中查看总安装成本和总拥有成本。例如,想想最后一个变送器或控制阀定位器在没有任何迹象的情况下故障时的成本是多少。是否有其日常运作的数据?它过去失败过多少次?在数据不可用的情况下,很难确定停机成本和ROI。

还要考虑无形资产和优势。例如,知道系统会在故障发生前向人员发出警报,并防止在正常工作时间之外或工作期间发生潜在紧急情况,从而获得安心的价值有多大。在这种情况下,响应时间对人员和生产设施的安全和福祉至关重要。

智慧工业世界

工业领域正变得越来越智能化。现代控制系统包含有价值的技术,可以显著改善作业和提高生产力。在升级或迁移期间安装智能I/O可以为人员提供近乎实时的数据,现在需要有人到现场收集。

项目团队拥有正确的知识和经验来克服自动化特有的潜在挑战是至关重要的。如果资源带宽是一个问题,请与一个拥有多平台经验和成功集成和实现市场上自动化系统组件和技术所需技能的合作伙伴合作。正确的合作伙伴可以帮助指导项目走向成功,并交付更高级别的系统集成,同时最大化智能自动化投资的回报。

这篇文章出现在应用自动化的补充控制工程而且2022世界杯八强谁会赢?

你可以在网站上找到原创内容控制工程


作者简介:Matt Smith是MAVERICK Technologies的高级顾问,在自动化和控制领域有32年的经验,在咨询和系统集成方面有14年的经验。他拥有前端加载(FEL)分析和dcs方面的专业知识,以及罗克韦尔自动化、西门子、艾默生、Intellution和Wonderware的各种自动化平台和软件的广泛知识。他还在食品和饮料、化工/石化、石油和天然气、水处理、纸浆和造纸和发电行业工作过。Maverick Technologies是控制系统集成商协会(CSIA)的成员。卡塔尔世界杯亚洲12强赛程