Волна Индустрии 4.0 захлестывает химическую промышленность, и традиционные « немые» устройства уже не могут удовлетворить потребности интеллектуальных химических заводов. Как "глаза" и "руки и ноги" промышленной автоматизации, изменения в области приборов особенно глубоки. В этой статье с точки зрения промышленного Интернета вещей (IIoT) мы рассмотрим, как химические приборы эволюционировали от одного инструмента восприятия до интеллектуальных узлов, связанных друг с другом, и реконструировали будущую картину химического производства.

I. Прощание с "немым" прибором: IIoT для прибора загружает "мозг" и "рот"

Традиционные химические приборы имеют единую функцию: датчики давления преобразуют сигналы давления в ток 4 - 20 мА, а уровнемеры показывают только высоту уровня. Они с должной осмотрительностью "воспринимают" мир, но не могут "выразить" свое собственное состояние. Они являются пассивными поставщиками данных, и в случае сбоя или дрейфа точности обслуживающий персонал часто обнаруживает их только позже, что приводит к незапланированным остановкам или даже к инцидентам с безопасностью.

В основе технологии IIoT лежит « соединение» и « интеллект». Встраивая передовые микропроцессоры и чипы цифровой связи для традиционных приборов и подключая их к промышленным интернет - платформам с помощью беспроводных или проводных сетей, мы наделяем приборы « мозгом» (самообработка, самодиагностика) и « ртом» (цифровая коммуникация). С тех пор приборы перестали быть концом информации, а стали ключевым источником и интеллектуальным узлом промышленного потока данных.

Основные ценности приборов IQ: дивиденды от данных, которые намного превосходят измеренные

Ценность интеллектуальных приборов IIoT выходит далеко за рамки основного требования « точности».

1. Прогнозируемое обслуживание, переход от пассивного к активному
   Интеллектуальные приборы позволяют постоянно контролировать состояние своего здоровья. Например, интеллектуальный датчик давления может контролировать изменения емкости мембраны, стабильность электронных ячеек и даже влияние температуры окружающей среды на себя. Когда эти параметры имеют аномальную тенденцию, но еще не привели к отказу измерения, прибор может заранее предупредить. Таким образом, обслуживающий персонал может планировать замену в следующем окне парковки, тем самым избегая случайных остановок, достигая скачка от « профилактического обслуживания» (периодической замены) до « прогнозного обслуживания» (замены по требованию), что значительно снижает затраты на техническое обслуживание и риски безопасности.

2. Дистанционное обслуживание и пакетное управление, удвоение эффективности
   Инженерам не нужно подниматься на башню или углубляться в опасную зону, поэтому в диспетчерской или офисной комнате можно использовать программное обеспечение для удаленной диагностики, изменения дальности, конфигурации и даже обновления прошивки приборов за тысячи километров. Для крупных химических парков с тысячами приборов платформа IIoT обеспечивает массовое управление приборами и « панель здоровья активов», которая в один клик проверяет состояние здоровья и срок службы всех приборов, что значительно повышает эффективность эксплуатации и снижает риски для безопасности персонала.

3. Слияние данных и оптимизация процессов для создания новой ценности
   Когда массивные данные приборов, помеченные временными рядами (давление, расход, температура, вибрация и т.д.), собираются в облачную платформу IIoT или на периферийный сервер, их ценность меняется качественно. Благодаря анализу больших данных и алгоритмам искусственного интеллекта компании могут:

• Оптимизация энергопотребления:Анализируйте связь между расходом пара и температурой реактора, чтобы найти наиболее энергоэффективную рабочую точку.

• Повышение рождаемости:Отслеживайте связь между колебаниями качества продукции и кривыми ключевых параметров в процессе производства, блокируйте превосходную технологическую формулу.

• Реализация цифровых двойников:Высокоточные данные в реальном времени являются основой для создания виртуальных заводов (цифровых двойников), которые могут использоваться для моделирования, прогнозирования и оптимизации всей производственной системы.

Ключевая техническая поддержка: от HART до беспроводной

Эти изменения связаны с развитием коммуникационных технологий:

• Протоколы HART / Modbus:Эти традиционные протоколы обеспечивают цифровую связь на основе существующих проводов и являются важной основой для эволюции IIoT.

• WirelessHART/ISA100.11a:Протокол беспроводной сети, разработанный специально для промышленной среды, имеет характеристики самоорганизации, самовосстановления и высокой надежности, решает проблемы проводки в сложной среде, обеспечивает возможность реконструкции старого завода и мониторинга мобильного оборудования.

• ОПК UA:Решение проблем обмена данными между различными брендами и устройствами с различными протоколами обеспечивает стандарт для эффективного, безопасного и единого доступа к данным.

• Пограничные вычисления:Предоставление интеллектуальных услуг вблизи источника, генерирующего данные, для анализа и обработки данных в режиме реального времени на месте, снижения давления в облаке и повышения скорости реагирования системы.

IV. Проблемы и размышления

Путь к будущему не простой:

• Сетевая безопасность:Сеть устройств неизбежно увеличивает поверхность атаки. Системы глубокой защиты от чипов, устройств до сетей и облачных платформ должны быть построены, чтобы обеспечить абсолютную безопасность промышленных систем.

• Доходность инвестиций (ROI) Оценка:Первоначальные инвестиции в интеллектуальное обновление выше, и для этого необходимо продемонстрировать лицам, принимающим решения, его долгосрочную ценность с точки зрения всего жизненного цикла (снижение OPEX, снижение простоев и повышение энергоэффективности).

• Преобразование навыков:Требования к инженерам по приборам перешли от простых навыков технического обслуживания к комплексным возможностям, требующим сочетания ИТ, сетей и анализа данных.

V. Перспективы на будущее: вездесущий интеллект

Будущие химические приборы больше не будут информационным островком. Они будут представлять собой высокосинергическое органическое целое: колебания давления будут вызывать активную компенсацию расходомера, а данные датчика температуры будут связываться с локатором клапана для более точного управления. Все данные собираются, анализируются в облаке и в конечном итоге образуют интеллектуальную систему производства, которая воспринимает себя, самодиагностируется, принимает решения и оптимизируется.

Заключение:

Эволюция от « восприятия» к « интеллектуальному союзу» - это глубокая парадигма - революция в области химических приборов. Он превращает роль инструмента из центра затрат в центр создания стоимости. Для химических компаний скорейшее внедрение IIoT и размещение интеллектуальных систем приборов, несомненно, является ключевым шагом в построении будущих основных преимуществ в условиях жесткой конкуренции на рынке. И мы, люди, являемся свидетелями и проводниками этих великих перемен.