控制器升级——“以旧换新”的三个关键步骤
- 2024/12/2 13:45:05 21743
- 来源：控制工程
控制系统现代化可以为制造企业带来很多好处，包括生产力的提高和风险的降低等等。罗克韦尔自动化公司大型控制器商业营销经理Kris Dornan表示，现代化控制系统可以提高资产利用率和系统性能，在全球范围内轻松访问可操作的全厂信息，通过延长产品生命周期提高可持续性，以及通过提高系统灵活性培养创新能力。
01 实现控制器现代化的关键步骤
当制造企业需要升级控制器或控制系统时，Dornan建议需要考虑三个重要步骤：
■ 评估并了解控制器或控制系统生命周期风险的当前状态。
■ 为现代化制定详细规划。
■ 有效实施并调试项目。虚拟调试具有相当大的价值，可以创建工厂的数字孪生，通过虚拟实施来解决任何可能出现的问题，从而降低控制器迁移的风险。
在大规模迁移项目中，可以首先解决控制系统中最迫切的部分，从而最大限度地减少过程中的风险。此外，更新的控制系统和现代软件，有助于吸引年轻的工程师，从而可以填补许多行业所面临的日益严重的技能短缺。
02 数字化转型的挑战
互联的平台可以更好的实现数据共享和开用，这是大多数工业数字化工作的一部分。许多工厂通常都有传统的可编程逻辑控制器(PLC)、工业PC、瘦客户端和图形终端、移动应用程序和场外集中管理的服务，现代控制系统通常使用更易于通信的协议，以便信息能够流动。
虽然现代化系统能带来更高的效率，但现实中的数字化转型和工业4.0工作却有些滞后。根据2020年5月对七大行业的360名全球高管和高级管理人员所进行的一项独立盲测调研，92%的工业过程制造商还没有完全做好工业转型的准备，尽管 57%的企业表示现代化和迁移工程对其业务有帮助。
调查预计，大概有715亿美元的过程自动化系统基础装置即将达到20年的使用寿命，其中78%的操作控制系统使用寿命超过10年。ARC咨询集团对157家过程制造商的研究表明，转型障碍包括组织问责制、文化和员工变革管理。
03 现代控制系统和智能设备带来的好处
Dornan说，由于控制器嵌入到智能设备中可以实现自动化和控制，因此升级到最新的智能设备，也可以提高数据驱动的生产力、网络安全、安全性和可持续性。具有逻辑设备和控制功能的智能设备，包括先进的变频器、伺服驱动器、电机启动器、状态监测设备、功率监测设备、安全设备和传感器等。
智能设备可以提高生产效率，以更低的成本生产出质量更高的产品，支持合规性，识别和解决工人安全问题，并优化供应链。具体来说，智能设备在以下几个方面为制造企业带来了优势：
■ 具有情境的实时数据，包括电流、电压、千瓦时、运行时间、温度和安全性。
■ 获得有关生产产量、警告和报警、能源使用和停机原因的情境信息。
■ 通过分析获得知识，如平均维修时间、预测性维护指标和整体设备效率。
■ 通过更高效的过程工作流和连续性来优化操作。
对于控制器来说，生命周期通常从激活、成熟、寿命终止到停产。与传统控制器相比，现代控制器具有更好的性能、可用性、寿命、安全性、升级的通信和网络安全。其优点包括更容易与其他工厂系统集成，包括具有先进以太网功能和 OPC 统一架构(OPC UA)的业务系统。一些系统通过符合IEC 62443-4-2标准来提高网络安全性，并提供可扩展的安全选项，包括安全完整性级别(SIL 2 PLd /SIL 3 PLe)、面向未来的现代输入/输出 (I/O)功能、支持更多运动轴(多达 256 轴)和多达300个EtherNet/IP节点。
04 控制器升级的三种方式
对于想升级智能设备、控制器和控制系统的企业来说，可以自己实施，也可以从自动化供应商那里获得帮助，或者从系统集成商那里获得支持。
帮助设备和控制器升级的工具，包括用于选择和系统架构设计的控制设计软件(有些是免费的)、将逻辑从传统控制器迁移到现代控制器的转换工具、旧控制器程序以及控制器和I/O接线转换系统。Dornan建议，如果代码太过老旧，那么有足够的理由从头开始，包括使用现代代码库。可以与自动化供应商讨论更多选项。
自动化供应商可以对控制器升级项目提供帮助，包括对第三方设备进行现代化或更换、迁移和转换。生命周期服务可以包括培训评估、安全审计和评估、安装基础评估以及网络和网络安全评估，以最大限度地降低过时风险。
系统集成商可以是独立的，也可以与自动化供应商合作提供服务，通过应用和行业专业知识展示自动化控制系统的能力。
Dornan说，过时的控制器除了缺少必要甚至是根本没有支持工程师、维护和操作人员之外，还会产生不必要的风险。过时的控制器可能无法满足当今的数字化转型或网络安全要求，也无法为可持续性和全球净零碳要求提供足够的测量和控制。
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