Juhtimiskomponendid, mis on disainitud kiireks paigaldamiseks vanematesse masinatesse

Miks vanemate masinate paigaldus on täna oluline

Vanemate juhtimissüsteemide aegumine ja väljakutsed, mis kasvatavad paigaldusteenuste nõudlust

Vanad juhtimissüsteemid tekitavad iga päevaga suuremaid probleeme, kuna tootjad lõpetavad nende toetamise ja varuosad muutuvad raskemini kättesaadavaks. Vastavalt ARC Advisory Groupi hiljutisele uuringule 2023. aastal on peaaegu kaheksa kuuendikku tootmisettevõtete hulgas, kellel on raskusi asendusosade hankimisel seadmete 15-aastaseks saamisel. Paigalduskomponendid lahendavad seda probleemi otseselt, võimaldades erinevatel suhtlusprotokollidel sujuvalt koostööd teha, näiteks Modbus RTU ja Ethernet/IP standardite vahel tõlkimine, samal ajal kui praegune sisend/väljund seadistus säilub. Kui midagi ei muutu, siis aegunud süsteemid jätkavad ootamatute seiskamiste põhjustamist, ohutusohutusprobleemide loomist ja lihtsalt ei sobi tänapäeva nutikate tehaste tehnoloogiatega, mis toetuvad suurel määral internetiühendusele.

Hooldusraskeste mõju ja tootjatugi puudumine

Kui originaalvarustuse tootjad lõpetavad tehnilise toe andmise, pöörduvad paljud tööstusettevõtted kolmandate osapoolte teenusepakkujate poole või proovivad ise leida vastupidise insenerilahendusi. Vastavalt aasta 2023 Ponemon Institute'i uuringule lisab see lähenemine tavaliselt keskmisele remoonaegadele ligikaudu 34%. Uute ohutusstandardite järgimine muutub nendel asjaoludel palju keerulisemaks, eriti nõuete puhul, mis on sätestatud standardis ISO 13849-1. Parema alternatiivina on süsteemide moderniseerimine kasutades PLC emulaatoreid koos erinevate protokolliväravatega. Sellised uuendused aitavad säilitada tootjatevahelist tuge meist erinevates süsteemides, ilma et ohustataks vanemate sensorite ja aktuatorite mudelitega tagasilülitatavust, mida endiselt kasutatakse. Lisaks vähendatakse sõltuvust osadest, mille saadavus traditsiooniliste tarnekanalite kaudu on lõppenud.

Andmed: 68% valmistajatest teatasid kriitiliste osade puudujäägist vanematele seadmetele (ARC Advisory Group, 2023)

Need süsteemsed haavatavused rõhutavad täiustamise kiiret vajadust. Seadmete eluea pikendamise ja hoolduskulude vähendamise kaudu tagavad juhtimiskomponentide täiendused tavaliselt ROI 18 kuu jooksul.

Olulised juhtimiskomponendid, mis võimaldavad sujuvat integreerimist

Protokollisildade kasutamine uue mõõteriistade integreerimiseks vananenud infrastruktuuriga

Protokollisildad aitavad vahetada uue seadmega vanemate juhtimissüsteemide vahel. Need tõlkivad lihtsalt erinevaid protokolle, et asjad üksteisega töötaksid. Näiteks võivad nad teisendada Modbus RTU signaale TCP/IP või Ethernet/IP vorminguteks, mida vanemad seeriavõrgud mõistavad. See võimaldab neil uhkel uutel andurid suhtlema PLC-dega, mis võivad olla 20 või 30-aastased. Sellised protokolliümbrikud toimivad suhtluse keskel tõlkijatena. Ettevõtted teatavad, et säästsid umbes 40% renoveerimiskuludest, mitte asendades terveid süsteeme nullist. Lisaks jääb kogu olemasolev infrastruktuur paigale, mitte visatakse ära.

I/O säilitamise strateegiad süsteemi pidevuse tagamiseks renoveerimise ajal

Anaaloog- ja digitaal-I/O punktide säilitamine täiendamisel takistab operatiivset katkestust. Moodulmärgistusklotsid ja universaalsed I/O moodulid võimaldavad tehnikatel:

• Kasutada olemasolevaid väljaliine
• Säilitada anaaloogsignaali terviklikkust (4-20mA/0-10V)
• Tuvastage nutikaid seadmeid järk-järgult ilma täieliku paneeli ümberkaabelduseta
  See strateegia vähendab seismisaega ja toetab sujuvat üleminekut kaasaegsetele automatiseerimisstandartitele.

Kuidas juhtimiskomponendid ühendavad suhtlusaukude tööstusautomaatikas

Tänapäevane juhtelemendid teevad erinevaid süsteeme koos töötavaks tänu standardliidestele nagu OPC UA ja MQTT protokollid. Need äärega seadmed võtavad erivormingus andmed vanadest masinatest ja tõlkivad need midagi, mida kõik saavad mõista, mis võimaldab vanematel tehase seadmetel suhelda uue SCADA süsteemidega reaalajas. ARC Advisory Group'i eelmisel aastal avaldatud uuringu kohaselt nägid hooned, mis rakendasid selliseid tehnoloogiaid, et nende integratsioonikulud langesid umbes 32 protsenti. Samal ajal säilis peaaegu ideaalne andmetelepääs 99,5% ulatuses segatud süsteemide keskkonnas. Selline toimivus muudab palju, kui püüdate hoida operatsioone sujuvalt ilma pideva seismisajata täienduste jaoks.

Targa ja moodulipõhiste juhtimiskomponentide abil vananenud süsteemide täiendamine

Vananenud seadmete täiendamine IoT-võimeliste juhtimiskomponentidega

IoT-võimelised juhtimiskomponendid teisendavad vanemate masinate analoogsignaalid digitaalseteks andmepotideks, võimaldades reaalajas jälgimist pilveteenuste kaudu, muutmata algseid juhtimisloogikaid. 2024. aasta juhtumiuuring näitas, et metallištemplimise tehase planeerimata seismise vähenes 58%, kui analoogtrükkimisseadmetele lisati äriarvutuskontrollerid.

Targa mõõteaparaadiga 1960. aastate masinate täiendamine

Vananenud masinate täiendamine algab mehaaniliste releede asendamisega tahkisfaasiga ja tarkade sensorite paigaldamisega hüdraulilistele ja pneumaatilistele süsteemidele. Operaatoreid teatavad 15–20% efektiivsuse tõust, lisades seisundi jälgimise komponente seadmetele, mis on algselt paigaldatud 1960. aastatel, näiteks vaakumpumpadele ja kompressoritele.

Trend: 42% aastane kasvumäär tööstuslikes IoT-täiendustes (MarketsandMarkets, 2024)

Tööstusliku IoT jälestamise turg kasvab 42% püsival aastasel kasvumääral, mida on kasvatatud kontrollkomponentide järele, mis võimaldavad digitaalset ümberkujundamist ilma funktsionaalsete varadeta. Kasutamise tase on kõrgeim (73%) tööstustes, mis vajavad pidevat tootlust, sealhulgas ravimite ja toiduainetetööstuses.

PLC uuendused ja platvormi migreerimine, kasutades vahetatavaid ja kuumvahetatavaid juhtimismoduleid

Modulaarsed juhtimisarhitektuurid toetavad faasitud PLC asendamist vahetatavate seadmetega, mis on ühilduvad nii vananenud I/O-kaartidega kui ka kaasaegsete protsessoritega. Üks tier-1 autotööstuse tarnija migreeris 1990ndatel Siemens S5 süsteemi S7-1500 kontrolleritele 18 kuu jooksul, kasutades hübriidjuhtimiskappi, piirates tootluspeatuseid alla nelja tunni faasi kohta.

Strateegia: Jaotatud platvormi migreerimine hübriidjuhtimisarhitektuuridega

Järkjärguline kaasaegsustamine ühendab uued Ethernet-põhised juhtimiskomponendid vanemate väljavõtte seadmetega protokolliväravate kaudu. See "kahekihiline" lähenemine vähendab riske, võimaldades tehastele säilitada 85–90% töömahust üleminekuaja jooksul 12–24 kuud. Risttööstuse ühilduvuse testimine on endiselt oluline, kui integreeritakse eri põlvkondadest juhtimissüsteemid.

Kulu, riski ja seismise tasakaalustamine juhtpaneelide täiustamisel

Juhtpaneeli riistvaraline kaasaegsustamine ilma kogu süsteemi ümber ehitamata

Kui tootjad asendavad hoopis konkreetseid juhtimiskomponente, mitte teevad kogu süsteemi ümberkujundusi, siis säästetakse nii raha kui ka muret. Ainult vajalike asjade täiendamine on mõistlik. Näiteks PLC-protsessorite ajakohastamine, vanadesse kappidesse uue HMI paigaldamine või aegunud võrguvarustuse vahetamine võib hoida süsteeme töökorras pikemalt, ilma et kõik tuleks laiali tõmmata. Parim osa? Ettevõtted teatavad, et kulutused vähenevad umbes 60%, kui valida see teekond selle asem, et asendada kõik paneelid algusest peale. Need, kes sektori sündmusi jälgivad, on märkinud seda trendi hooldusaruannetes viimastel aastatel.

Aegunud toiteallikate, relee ja kontaktorite asendamine tõhusalt

Elektromehaaniliste komponentide strateegiline asendamine vähendab tootepausse. Eelnevalt valmistatud juhtmetehooldused ja pistikühendustega terminalplokid võimaldavad tehnikatel vahetada ebaõnnestunud relee või aegunud toiteallikad alla 30 minuti jooksul – 75% kiiremini kui traditsioonilise juhtmise puhul. Tulevikku suunatud seadmed standardiseerivad komponentide jalgjälgi põlvkondade vahel, parandades vananenud ja kaasaegsete juhtimiskomponentide vahelist ühilduvust.

Konflikti analüüs: Täielik asendamine vs. Komponenttaseme juhtpaneelide täiendamine

Arutelu tuumas on tulevase kasvupotentsiaali kaalumine koos kohese finantsolukorraga. Täissüsteemi asendamisel on eelised, näiteks äärmusliku arvutustehnoloogia integreerimine, kuid vastavalt viimase aasta tööstusuuringutele 2024. aastal valib iga kümnest tehase juhatajast kaheksa endiselt järk-järgulisi täiendusi, kui raha on kõrbe. Üksikkomponentide täiendava paigaldamise abil vähenevad probleemid, mis võivad tekkida tarkvaravahetuse ajal, kuigi see nõuab põhjalikke kontrollimeetodeid, et tagada kõigi seadmete ühilduvus, mida täna tehastes kõrval omavahel paigaldatakse.

Seisuperioodide vähendamine vahetatavate juhtimismoodulitega

Kontrollimoodulite vahetamisel on võimalik vahetada I/O-kaarte, sideväravate ja toiteplokkide vahetamisel süsteemi seiskamata. Pooljuhtide tootja vähendas aastas 420 tundi kestnud seiskumisaega moodulkomponentide abil, mis tagasid automaatse ülelülitumise, saavutades 99,98% töökindluse oma paneelide täiendamise ajal.

Mõõdetavad eelised: tõhusus, paindlikkus ja ROI kontrollkomponentide täiendamisel

Tõhususe parandamine kontrollisüsteemi täiendamise kaudu: energiasäästu ja läbilaskevõime tõstmine

Uue juhtimisosade paigaldamine vanale tööstusseadmele võib tõsta tõhusust kohe. Kui tehased uuendavad oma süsteeme, väheneb tavaliselt energiakulu 12 kuni isegi 18 protsenti paremate mootori juhtimise ja targema energiakasutuse tõttu. Samal ajal aitab sensorite ja automatiseerimise lisamine tõsta tootmisvõimsust 15 kuni 22 protsenti. Enamik ettevõtteid leiab, et need investeeringud hakkavad kiiresti tasuvaks saama. Näiteks üks pakendite valmistamise seadmed, mis paigaldasid mõned nutikad releed ja muutuva sagedusega mootori juhtimisseadmed eelmisel aastal, vähendasid oma aastast elektrienergia tarbimist 410 miljoni vatt-tunni võrra, mis on tõeline erinevus ettevõtte tulusid ja tulusid arvestades.

Vanade masinate paindlikkuse taastamine ümberprogrammeeritavate juhtimiskomponentide abil

Vana masinvara leiab uue elu tänu moodulsetele PLC-süsteemidele ja nendele paindlikele sisend/väljundmoodulitele, mida saab seadistada tarkvaraga. Võttes aluseks mõnda hiljast tööstusandmet 2024. aasta algusest, näitab see, et umbes kolmandiku tehaste puhul, kes uuendasid oma juhtimissüsteeme, vähenes ümberseadistusaeg 60 kuni 80 protsendini. See omakorda tähendab, et nad saavad tootmisliinide vahetamist palju kiiremini, ilma et peaksid laiali võtma mingeid füüsilisi komponente. Ka autotööstus on selle lähenemise suurel määral omaks võtnud. Paljud tehased kasutavad praegu pressimasinaid, mis on juba kümnekaid aastaid töötanud, kuid saavad hallata täiesti erinevaid EV aku kujundusi lihtsalt oma programmeeritavate loogikakontrollerite tarkvara uuendades. Kallis maksavad riistvaralised ümberehitused ei ole enam vajalikud.

Tööstuse paradoks: Kõrge ROI odavate kontrollkomponentide paigaldamisest hoolimata ajaloolisest keerukusest

Kuigi integratsiooni takistustega silmitsi tuletakse, siis konkreetsete juhtimiskomponentide täiendamine annab tegelikult palju parema tasuvuse kui kogu süsteemi asendamine. Hiljutised uuringud selle kohta, kuidas tööstused oma varustust hooldavad, näitavad, et üksikute osade täiendamisel võib tasuvus olla kusagil 300 kuni 400 protsenti, arvestades kõiki energiakuludesäästu, tootmispeatuste vältimise ja olemasoleva vara pikema kasutusiga seotud kulusid. Tõenäoliselt on see põhjus, miks ligikaudu kaks kolmandikku tootjatest on keskendunud nüüd väiksemate täienduste tegemisele, mitte kogu süsteemi radikaalsele uuendamisele, isegi ettevõtete puhul, mille infrastruktuur on juba vanem kui veerand sajandit.

KKK

Mis on vanade masinate täiendused?

Vanade masinate täiendused tähendavad vanemate tööstuslike süsteemide täiendamist uue juhtimisvaraga ilma kogu varustuse asendamiseta, mis aitab parandada ühilduvust ja tõhusust.

Miks on täiendused olulised vanade juhtimissüsteemide jaoks?

Retrofits on olulised, kuna need aitavad lahendada aegunud seadmetega seotud probleeme, vähendavad hooldusraskeusi ja tagavad ohutusstandartitega vastavust, mis pikendab seadmete eluiga ja parandab nende tõhusust.

Kuidas saavad protokollisillad aidata integreerida kaasaegseid seadmeid vanematesse süsteemidesse?

Protokollisillad toimivad erinevate suhtlusstandartite vahel tõlkijatena, võimaldades noorematel seadmetel suhelda vanemate juhtimissüsteemidega, seeläbi ületades põlvkondade vahelise erinevuse.

Millised on mõõdetavad eelised vanu masinaid retrofitsiga täiendamisel?

Vanu masinaid täiendades saab saavutada olulisi tõhusustõuse, väheneda energiakulu, parandada tootlikkust ja suurendada investeeringu tagastust, pikendades olemasolevate seadmete kasutusiga.