特殊化工廠DCS升級

用戶端在過時的橫河電機分散式控制系統（DCS）上運行，沒有當地支援。作為一家高度危險化學品的製造商，他們深知其生產過程控制存在操作和安全風險、維護挑戰以及潛在的計劃外停機——所有這些都是不容忽視的。他們的目標是遷移並升級到一個不僅可靠、強大和安全，而且能夠支援其數位化轉型目標的DCS平臺。

PlantPAx 徽標在當地轉銷商 Agilix Solutions 的説明下，客戶選擇了羅克韋爾自動化的 PlantPAx DCS，並計劃獨立執行該專案。然而，他們很快意識到，所需的時間和內部資源將大大延遲遷移及升級的完成時程。這為 LSI 提供了一個絕佳的機會，可以與羅克韋爾的 Encompass Partners 合作，提供滿足客戶需求並符合其增長計劃的綜合解決方案。

LSI 利用 DCS≡RIGHT，這是一個經過驗證的流程，可以簡化從傳統控制系統到現代 DCS 的遷移及升級。通過使用這種系統的方法，我們能夠最大限度地減少停機時間和風險，保持強有力的溝通以消除意外和代價高昂的錯誤，並確保專案按計劃進行並在預算範圍內。

整體系統評估

在這個發現階段，LSI傾聽了客戶的需求，並制定了新DCS的願景。然後，LSI對電流控制系統進行了徹底的審查，以：

• 記錄現有的控制系統架構並識別風險點。
• 確定最大限度地提高運營和可靠性的方法
• 探索採用新技術和優化系統的機會
• 確定如何減少停機時間並保持生產連續性。

在審查過程中發現了幾個風險和挑戰：

缺乏對舊版橫河DCS的支援

• 沒有當地技術支援
• 有限的整合商/第三方支援
• 沒有本地經銷商

局限於內部的知識

• 依賴局限於內部知識導致的商業風險
  • 無電氣圖、無 I/O 圖、無電機控制圖
  • 無標籤命名標準
  • 沒有記錄在案的控制敘述/功能規範

缺乏DCS分段

• 現有的橫河DCS有三個控制器
• 控制器無需過程分段
• I/O 降落到最近的任何控制器
• 形成了一個系統，其中沒有任何東西可以用於維護。
• 任何故障都可能使整個工廠癱瘓。

繁瑣的自動化

• 難以改變自動化策略
• 舊版DCS中不存在模組化代碼
• 沒有真正的“批量處理”程式 – 只有一個序列表
• 進行程式設計更改需要大量手動工作

LSI瞭解了PlantPAx系統的功能，在審查過程中發現了許多改進機會：

• 數字化轉型賦能：
  • 為將來 MES 與 ERP 系統的整合做好準備
  • 為將來的維護系統整合進行設置，以實現基於預測性或狀態狀態的維護
  • 自動批次報告將允許消除紙質批次表
  • 為將來的 ERP 自動批次創建和配方管理做好準備
• 更好的流程改進工具
  • FT Historian 允許洞察和改進
• 模組化程式設計
  • ISA 88 徽標 ISA-88 程式設計實現 – CM、EM、階段
  • 低代碼/無代碼的批量靈活性。製造工程師可以在沒有特定控制工程師幫助的情況下進行維護。

設計基礎文件

利用我們在系統評估過程中學到的知識，LSI 組建了一個專門的團隊，並製作了文檔，為正確執行DCS遷移及升級提供了高級實施計劃。

• 制定整體專案範圍、進度和預算。
• 我們評估並確定了要使用的具體技術，並與羅克韋爾 Encompass 合作夥伴合作。
• 我們創建了使用者需求規範文件。
• PlantPAx 系統估算器（PSE）用於開發和確定系統規模。
• 設計基礎包括：
  • 總共 3,850 個 I/O
  • 750 類比
  • 3,100 個離散器件
  • 六對冗餘的 L85EP
  • 冗餘 PASS 伺服器
  • 冗餘 FT Batch 伺服器
  • 冗餘 ThinManager 伺服器
  • FT Historian 資料庫
  • Stratus ftServer

專案相關人員的參與

利益相關者的參與是任何成功的DCS遷移專案的關鍵部分。首先要花時間與操作人員（維護技術人員、工廠操作員等）在一起。我們聽取了他們遇到的獨特問題，記錄了他們的工作流程，並記錄了系統的功能要求。

我們還創建並現場驗證了舊設備的圖紙，以確保工廠細節準確且最新。客戶利益相關者很早就參與進來，而且經常參與進來，這培養了專案負責人對解決方案的強烈意識。這種參與延伸到組織內的各種角色，包括：

• 製造流程工程師 – 功能輸入
• 操作員 – HMI 外觀/感覺、定製請求
• E&I / 維護 – 標準件的可靠性設計
• 運營調度 – 停機時間和調試計劃

最重要的是，我們優先考慮客戶，因為關鍵是要做對運行系統的人有意義的事情，而不是對控制工程師有意義的事情。

詳細設計

一旦前期工作完成並且客戶同意，我們就開始為新系統制定計劃。這包括軟體配置的硬體圖紙和功能規範文檔。在我們完成和開發設計的過程中，我們定期與客戶聯繫，以避免錯誤的假設，並允許在此過程中進行輸入和調整。

詳細設計包括：

• 功能規格 – 34 個文檔
• 電氣圖紙 – 310 張圖紙
• HMI 顯示器 – 250 個顯示器
• 軟體：
  • 控制模組 – 2,010
  • 設備模組 – 166
  • 階段 – 260
  • 製造原料配方 – 35

設計定稿

在此步驟中，我們製造了12個獨立的控制電盤，配置了軟體，開發了過程類比和測試計劃，並在內部測試了新的DCS配置。需要注意的是，我們進行了 100% 的內部測試！

在此過程中，我們還與客戶一起完成了中間配置審查，確保我們在同一頁面上 – 確保在工廠驗收測試中沒有意外。

工廠接受測試（FAT）

我們在LSI的設施中執行FAT，以盡量減少對客戶團隊“日常工作”的干擾。提供系統的完整類比供客戶批准。驗證是DCS≡RIGHT的一個主要組成部分，因為我們相信這消除了企業的疑慮。

FAT的亮點：

• 從事設計的工程師隨時可以即時整合任何更改。
• 100%的軟體在FAT之前通過LSI測試
• 記錄在案的測試計劃已事先獲得客戶的批准。
• FAT按每個製造流程區域進行拆分。
  • 完成了 6 項 FAT
• 根據功能規範和客戶內部資源的測試軟體。
• 使用檢查表和進度跟蹤來確保準確性和及時完成。
• 受邀參加 FAT 的工程師、操作員和維護人員保持敬業度和連續性。

施工和軟體載入

一旦系統經過全面測試和批准，我們就凍結了配置並執行了我們的計劃，更換了舊硬體並實施了新的軟體配置。

對於這個專案，施工和調試分為五個獨立的停機時間，以盡量減少對生產影響。這需要更多的協調，並提供臨時的I/O映射，以促進多階段調試。

施工分以下幾個階段進行：

• 第 1 階段 – 控制網路基礎設施
• 第 2 階段 – 乙太網電磁閥歧管 – 800 I/O
• 第 3 階段 – 7 個單元操作 – 1,050 個 I/O
• 第 4 階段 – 4 單元操作 – 850 I/O
• 第 5 階段 – 5 單元操作 – 1,150 I/O

IO / 靜態檢查˙

安裝新DCS后，我們測試了來自新控制系統的100%現場設備，確保了運行成功和系統可靠性。同樣，這是DCS≡RIGHT的方式。

全系統調整及測試

在調試期間，LSI與我們的客戶一起在現場提供支援並運行整個過程。該專案分五個階段投入使用，以盡量減少對生產的影響。臨時程式設計允許傳統DCS與新的 PlantPAx DCS 一起工作。輸入了35種不同的產品配方——所有這些都面臨著無法製作產品測試及不同批次的重大挑戰。我們的目標是在第一批生產可銷售的產品。我們很高興地與大家分享，第一批是成功的，避免了昂貴的廢料！

這就是我們在 FAT 和 100% I/O 檢測期間進行廣泛測試的原因

專案後支援

LSI 提供 24/7 全天候支援，直到完全滿足所有成功標準。我們還應客戶的要求提供持續的支援，以進行調整和次要更新。

• 合作夥伴關係在 DCS 遷移及升級中的價值怎麼強調都不為過，羅克韋爾自動化的 Encompass Partners 在其成功中發揮了重要作用。
• LSI 與 Distribution 和 Encompass Partners 合作，提供整體解決方案：
  • 我們用 Burkert 乙太網/IP 電磁閥歧管替換了舊的 120VAC 硬接線螺線管
    • 消除硬連線 I/O
    • 原生集成到 PlantPAx 中
  • 我們提供 E+H 儀器、Hardy 電子秤和 Powerflex VFD
  • 這些乙太網/IP 設備以前連接到單個 L73 PLC，然後通過 Modbus 映射到 DCS
  • 遷移到 PlantPAx 允許當地整合並消除 Modbus 映射
  • Stratus ftServer
    • 允許遠端管理 – 由於客戶缺乏 IT/OT 資源，這一點很重要
    • 完全冗餘的虛擬化伺服器

安全、分段的網路

• 遵循普渡模式的適當分段和安全網路
• IDMZ 設計用於連接到企業網路

DCS 分段

• 控制器分段，與過程單元操作保持一致。
• 能夠關閉單個控制器並保持工廠的其餘部分運行。

新硬體

• 全新DCS硬體
  • 新的光纖和乙太網控制網路
  • 新型 Stratix 交換機
  • 新的ftServer 和瘦用戶端
  • 全新 L85EP 處理器
  • 全新 1756 I/O
  • 為長期支援和可維護性進行設置。

當地支援

• 多層本地支援
  • Agilix 的本地經銷商支援和零件供應
  • 持續的 LSI 支援
  • 龐大的羅克韋爾和合作夥伴支持網路

模組化自動化

• PlantPAx 5.0 （英语）
  • 應用程式代碼管理員（ACM）
  • PAx 物件
  • 階段設計，易於批量應用
  • FT 批次

數位化轉型平臺

通過安裝羅克韋爾自動化最先進的 PlantPAx DCS，客戶可以繼續進行數字化轉型。項目期間使用的技術支持他們的旅程：

有了 PlantPAx，客戶可以為未來做好準備：

• • 為將來的 MES 集成到 ERP 系統（Plex）做好準備
  • 為將來的維護系統整合進行設置，以實現預測性或基於狀態的維護（Fiix CMMS）
  • 設置儀器校准管理（FT AssetCentre 或 E+H FieldCare）
  • 自動批次報告將允許消除紙質批次表
  • 為將來的 ERP 自動批次創建和配方管理做好準備

更好的流程改進工具

• • True Historian 允許洞察力和改進（FT Historian）

由於 PlantPAx 遷移成功，用戶端流程通過 FactoryTalk Batch 得到簡化，網路得到保護和分段，控制器被分段以與過程單元操作保持一致，安裝了新的 DCS 硬體，並且隨時提供本地和持續支援。借助PlantPAx，客戶擁有一個成熟的平臺，用於未來與ERP系統（Plex）的MES集成，用於預測性或基於狀態的維護的維護系統集成（Fiix CMMS），儀器校准管理（FT AssetCentre或E+H FieldCare），自動批次報告以及更好的流程改進工具（FT Historian）。

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