В связи с быстрым развитием технологий и изменением требований к производству, необходимо периодически модернизировать КИПиА, чтобы улучшить их функциональность и эффективность. Вот некоторые рекомендации, как выполнить модернизацию КИПиА в современных условиях:
- Определите цели и задачи модернизации. Необходимо четко определить, какие задачи должна выполнять система и какие функции должны быть улучшены. На этом этапе также важно оценить эффективность будущей системы и ее влияние на производственные процессы.
- Оцените текущее состояние КИПиА. Для того чтобы выполнить успешную модернизацию, необходимо провести диагностику текущего состояния системы. Необходимо выявить все ее недостатки, ошибки и проблемы. Это поможет избежать ошибок и позволит разработать наиболее оптимальный вариант модернизации.
- Обновите аппаратную часть. Технологии и оборудование быстро устаревают, поэтому необходимо обновлять аппаратную часть системы. Новые компоненты, такие как контроллеры, датчики, исполнительные механизмы и т.д., должны быть выбраны с учетом требований к производству и функциональности системы.
- Обновите программное обеспечение. Новое ПО должно удовлетворять всем требованиям производства, а также должно быть совместимо с новым оборудованием и старыми компонентами.
- Проведите интеграцию. Новые компоненты и ПО должны быть интегрированы с существующей системой без проблем. Необходимо тщательно проверить, как система работает после интеграции.
- Проведите обучение персонала. Обучите персоналу, как пользоваться новой системой, чтобы избежать ошибок и неудачных экспериментов.
Как добиться успешной модернизации предприятия и как правильно подготовиться к этому подготовиться
Если проект модернизации системы КИПиА хорошо спланирован, миграция даже крупной системы может переходить от фазы к фазе вовремя и в рамках бюджета, что приводит к значительным эксплуатационным улучшениям.
Новые инструменты упрощают миграцию и снижают затраты. Интеллектуальный программно-конфигурируемый ввод-вывод можно комбинировать со стандартными интеллектуальными распределительными шкафами, что снижает потребность в документации на 80 % и на проектирование проводки на 90 %.
Сложность проекта модернизации завода по сравнению с проектом уже существующего или нового проекта заключается в том, что последовательность строительства должна очень строго контролироваться. В большинстве случаев проект модернизации должен быть запущен в работу в течение ограниченного временного интервала остановки. Модернизация может относиться к замене только действующих приборов или всей системы.
В отличие от более гибкого проекта строительства новой станции, при переоснащении КИПиА необходимо учитывать существующую конструкцию и риски на работающей установке.
Существует два типичных сценария обновления.
1. Постепенное обновление
В отличие от полного обновления системы, добавочное обновление относится к обновлению базы компонентов.
Пример: Станции человеко-машинного интерфейса (HMI) обновляются одна за другой без остановки контроллеров. Например, замена одного контроллера, который наблюдает за определенной областью, без остановки других контроллеров.
Наибольшим преимуществом постепенной модернизации является минимизация потерь времени в производстве и снижение риска полного отказа производства. График обновления может быть установлен с учетом графиков производства и обслуживания, а также бюджета конечного пользователя.
Ключевой технологией для достижения вышеуказанного является способность существующего аппаратного и программного обеспечения системы управления взаимодействовать и сосуществовать с новым аппаратным и программным обеспечением.
Пример: В распределенной системе управления (DCS) модернизированные станции обслуживания персонала могут получать доступ к существующим устаревшим элементам управления таким же образом, как и к более новым элементам управления.
Возможность управления и мониторинга в режиме онлайн сохраняется, даже если в операционных органах управления и других станциях HMI используются более старые версии программного обеспечения. Поставщики DCS называют это прогрессивной совместимостью.
При использовании метода инкрементного обновления в системах с восемью или более физическими рабочими станциями и серверами следует учитывать виртуализацию этих вычислительных ресурсов. Технология виртуализации сокращает количество физических рабочих станций и серверов, размещая их на серверах виртуализации.
К преимуществам виртуализации относятся снижение требований к оборудованию, устранение затрат на электроэнергию, упрощенное управление системами, снижение совокупной стоимости владения, повышение доступности системы и быстрое восстановление после сбоя.
Большинство аппаратных средств DCS и связанных с ними компонентов, таких как хранилища данных, системы управления активами и серверы OPC, можно обновить до виртуализированной среды.
Пример: DCS можно виртуализировать с помощью кластеров высокой доступности, которые обеспечивают такие преимущества, как избыточность с автоматическим переходом на другой ресурс, возможность динамической миграции виртуальных машин, улучшенная безопасность, выделенное хранилище и быстрое аварийное восстановление.
2. Миграция с другого бренда
Большинство поставщиков DCS и многие системные интеграторы разработали комплексные стратегии миграции на конкурирующие системы.
Консультативный «процесс миграции с добавленной стоимостью» представляет собой многоэтапный подход. Этот подход включает в себя, в дополнение к процессу миграции системы, технико-экономическое обоснование и обследование объекта с анализом пробелов, определение узких мест, предложение практических контрмер и оценку полученного в результате увеличения прибыли и окупаемости инвестиций (ROI) от использования заменяющих систем и решений. Специалисты по системной миграции участвуют во всех этапах процесса.
Пример: В рамках миграции можно заменить многие устаревшие контроллеры и блоки обработки интерфейсами ввода-вывода (I/O) и контроллерами с помощью специальных коммутационных панелей и переходных кабелей, которые подключаются к существующим устаревшим клеммным колодкам.
Поставщики и системные интеграторы также разработали различные инструменты преобразования баз данных, которые используются для преобразования технической информации из сторонних систем в техническую базу данных в новой системе. Основываясь на опыте реализации проектов, с помощью этих инструментов преобразования можно сэкономить до 20 % затрат на технические работы.
Лучшие практики и рекомендации
Рекомендуется выбрать генерального подрядчика по автоматизации для реализации проектов модренизации КИПиА. Генеральный подрядчик обеспечивает развертывание команды с соответствующими навыками.
Использование команды знающих людей для определения масштаба позволяет своевременно сдать проект и снижает риск простоя или простоя.
Генеральный подрядчик является партнером по автоматизации, способным предоставлять решения и услуги, начиная с этапа предварительного проектирования и заканчивая рабочим проектированием и строительством, а также вводом в эксплуатацию и вводом в эксплуатацию.
Другие методологии реализации проектов были разработаны на основе совместных инноваций конечных пользователей и поставщиков систем. Пример: Agile-реализация проекта с использованием параллельных путей программы вместо традиционного водопадного подхода, когда проект реализовывался в один последовательный путь.
Разработка архитектуры АСУ ТП
Подобно предварительному эксплуатационному обследованию, перед началом проекта необходимо разработать предварительную архитектуру системы.
Сотрудничество между конечным пользователем и поставщиком или системным интегратором гарантирует, что чертежи процессов и приборов, схемы измерений и управления будут полностью понятны, чтобы их можно было внедрить в распределенную систему управления и систему контрольно-измерительных приборов безопасности.
Для последнего необходимая документация включает анализ опасности и работоспособности и анализ уровня защиты.
Все возможности и риски должны быть выявлены во время осмотра участка и изучения системы автоматизации. Усовершенствованные стратегии управления обеспечивают более высокую надежность и более жесткий контроль.
Системы контрольно-измерительных приборов часто сочетаются с системами управления технологическими процессами, где безопасность и логика процесса сосуществуют в одном и том же процессоре (РСУ или ПЛК).
Разделение систем безопасности теперь является требованием стандарта IEC 61511, в соответствии с которым системы безопасности должны предназначаться только для критически важных с точки зрения безопасности активов.
Во время предварительного обследования объекта это будет ключевым компонентом в определении безопасности и разделения процессов, а также устаревания существующих систем, выполняющих функции безопасности.
Определение масштаба проекта переоснащения
Проекты по переоснащению похожи на марафоны. Группа по переинструментированию должна иметь четкое представление о завершении проекта и показателях его успеха. Установление мотивации и приоритетов для обновлений поможет спланировать и определить масштаб проекта переоснащения КИПиА.
Хорошо налаженный процесс управления изменениями, который обеспечивает упорядоченные изменения и сводит к минимуму влияние на финансирование и график, обеспечит успех. Процесс управления изменениями должен учитывать риск отказа оборудования, незапланированных остановов или задержек запланированных остановов предприятия.