Page 9 - Sterowanie Silniki & Napędy 2020

rowania może pomóc w pokonaniu prze- szkód na drodze firmy.
Ryzyka związane z migracją systemu sterowania
Przestarzały sprzęt automatyki jest głów- nym czynnikiem napędowym do podję- cia działań aktualizacji lub migracji sprzę- towej czy systemowej. Jeśli sprzęt ulega awarii, to związane z tym ryzyko może być ogromne – zarówno z perspektywy bezpieczeństwa, jak i finansowej. Nowo- czesne przyrządowe systemy bezpieczeń- stwa (SIS) pomagają w uniknięciu sytu- acji kryzysowych, szczególnie w razie awarii systemu DCS. Jednak systemy te są rzadko testowane pod kątem wyłącza- nia całej jednostki procesowej, takiego jak podczas awarii sterownika redundant- nego, gdy elementy wykonawcze (siłow- niki) próbują powrócić do trybu pracy bezpiecznego w przypadku awarii (fail- safe mode).
Poza problemami związanymi z bezpie- czeństwem, gdy zakład przerywa pracę, nie przynosi dochodów. Przestoje niezwią- zane z zaplanowanymi pracami konserwa- cyjnymi czy przestawieniem produkcji są zawsze bardzo kosztowne.
Starszy sprzęt DCS, chociaż solidny
i trwały, ma jednak ograniczony czas eks- ploatacji i po wielu latach użytkowania wzrasta ryzyko jego uszkodzenia, a pew- nego dnia ulegnie wreszcie awarii. Coraz więcej elementów i części zamiennych do takich systemów jest już niedostępnych. Jeśli zakład potrzebuje części zamien- nych, to kończy się to ryzykownym zaku- pem droższych i mniej niezawodnych czę- ści przez Internet.
Innym finansowym czynnikiem napę- dowym modernizacji czy migracji sys- temu sterowania jest coraz większy brak fachowców oraz ograniczone możliwo- ści serwisowania sprzętu i oprogramo- wania starszych systemów. W ciągu lat inżynierowie automatycy oraz technicy mający doświadczenie w starszym syste- mie DCS przeszli na nietechniczne stano- wiska pracy lub doszli do wieku przed- emerytalnego. W sytuacji gdy wsparcie
i szkolenie ze strony producentów OEM systemów automatyki jest niewielkie, powstaje problem zarówno z eksploata- cją istniejących systemów, jak i dodawa- niem do nich nowych elementów w przy- szłości. Wypełnienie tej luki może być
trudne i kosztowne, ponieważ zapotrzebo- wanie na doświadczonych i posiadających odpowiednią wiedzę inżynierów jest duże, a ich zarobki są wysokie.
Muszą być także zbadane słabe punkty zainstalowanych systemów pod wzglę- dem cyberbezpieczeństwa. Starsze sys- temy automatyki pochodzą z czasów, gdy zakładano, że istniejące wówczas fizyczne odizolowanie sieci przemysłowych od sieci teleinformatycznych i Internetu (air gap) zabezpiecza zakłady przed zagroże- niami z zewnątrz. Jednak wraz z nadej- ściem i wdrażaniem idei Przemysłowego Internetu Rzeczy (IIoT) świat systemów sterujących procesami technologicznymi
i produkcji został dziś połączony ze świa- tem sieciowych systemów dla biznesu oraz usług komercyjnych. Istnieją tech- nologie i narzędzia do zabezpieczania, zarządzania, analizowania, śledzenia oraz raportowania informacji i danych proce- sowych związanych z automatyką. Jed- nak, ponieważ ich efektywne wykorzy- stanie wymaga połączenia sieci przemy- słowych z Internetem (czyli zlikwidowa- nia poprzedniej izolacji), starsze systemy sterowania są podatne na cyberwłamania i stwarzają ogromne zagrożenie dla każ- dego zakładu.
Faktem jest, że w pewnym punkcie – w którym teraz znajduje się wiele zakła- dów – koszty utrzymywania starszych sys- temów sterowania przekraczają koszty ich modernizacji czy migracji.
Wpływ modernizacji systemów sterowania na zakłady przemysłowe
Współczesne technologie stwarzają oka- zje do zwiększenia stopnia wykorzysta- nia posiadanych zasobów i pełnej reali- zacji korzyści z analityki Big Data, coraz większej mocy obliczeniowej procesorów
i coraz większego usieciowienia zakładów. Wiele starszych systemów sterowania
jest uzależnionych od firmowych struktur danych, które nie pozwalają na inter- operacyjność systemów. Coraz częściej producenci chcą wykorzystywać te dane na różne sposoby, w tym do analizy, obli- czeń środowiskowych i monitoringu, inte- gracji planowania zasobów przedsię- biorstwa (ERP), zarządzania zasobami, konserwacji prognozowanej, technolo-
gii cyfrowych bliźniaków oraz różnych innych aplikacji IIoT. Przy starszej infra-
strukturze systemowej nie zawsze jest to możliwe, zaś nowoczesne systemy stero- wania dostarczają dokładne dane w czasie rzeczywistym, co umożliwia ich wykorzy- stywanie w opisany wcześniej sposób.
Dzięki coraz większej mocy oblicze- niowej procesorów można stosować bar- dziej złożone techniki sterowania. Plat- formy systemów DCS sprzed 30 czy 40 lat miały ograniczenia, które są już dziś nieaktualne. Techniki sterowania proce- sami, takie jak wymuszona inicjalizacja, eliminacja interakcji działania członu cał- kującego regulatora PID (anti-windup) oraz regulacja selekcyjna (override con- trol) nie są już dłużej problemem i mogą być łatwo wdrażane. Sterowanie predyk- cyjne (model predictive control – MPC)
i logika rozmyta nie wymagają już posia- dania dodatkowego oprogramowania oraz licencji. Pozwala to zakładom wykorzysty- wać symulację zarówno metodą prostej pętli zwrotnej (loopback), jak i za pomocą bardziej wyrafinowanych, dynamicznych metod, zamiast testowania opartego na sprzęcie. Testowanie offline konfigura-
cji sprzętu oraz szkolenia operatorów są przeprowadzane przy niskich kosztach, łatwiej, dokładniej i bezpieczniej niż kie- dykolwiek przedtem.
Zależność starszych systemów od przestarzałych interfejsów użytkow-
nika i nieintuicyjnych stylów programo- wania stwarza sytuację, w której czas
i koszty wdrożenia się zwiększają. Tworzy to barierę dla nowych inżynierów i tech- ników. Utrzymywanie i obsługa dużych baz danych w formacie Microsoft Excel czy XML, zamiast starszych tekstowych, poprawia kontrolę jakości i zwiększa moż- liwości hurtowego tworzenia oraz edycji dużej liczby programów sterujących.
Konfiguracja graficznych bloków funk- cyjnych jest wspólną cechą nowoczesnych systemów sterowania. Jest ona łatwiejsza do nauki, utrzymywania i dokumentowa- nia niż starsze formaty oparte na tekście. Programowanie sekwencyjnych układów logicznych oraz rozwiązywanie proble- mów także jest łatwiejsze. Zlokalizowanie zakleszczonego zaworu jest znacznie szyb- sze od przeglądania listy zaworów przy próbach wykorzystania słabo skomento- wanego 20-letniego programu w języku ST (tekst strukturalny). Możliwe jest także ulepszenie interfejsów operatorskich (HMI) poprzez wzbogacenie ich o duże możliwości graficzne, które dostarczają
7