Vezérlőkomponensek, amelyeket régi gépek gyors felújításához terveztek

Miért fontosak ma a régi gépek felújításai

A régi vezérlőrendszerek elavulása és a felújítások iránti keresletet mozgató kihívások

A régi vezérlőrendszerek napról napra nagyobb problémákat okoznak, mivel a gyártók abbahagyják támogatásukat, és az alkatrészek egyre nehezebben beszerezhetők. A 2023-as ARC Advisory Group tanulmánya szerint a gyártó vállalatok majdnem kétharmada nehezen tud pótalkatrészeket szerezni, amikor berendezéseik elérnek a 15 éves korhatárt. A retrofit alkatrészek hatékonyan orvosolják ezt a problémát, mivel különböző kommunikációs protokollok zökkenőmentes együttműködését teszik lehetővé, például a Modbus RTU és az Ethernet/IP szabványok közötti fordítást, miközben megtartják a jelenlegi bemeneti/kimeneti rendszert. Ha semmi sem változik, ezek az elavult rendszerek továbbra is váratlan leállásokat, biztonsági kockázatokat okoznak, és egyszerűen nem működnek jól a modern, internetkapcsolatra nagy mértékben támaszkodó intelligens gyártási technológiákkal.

Karbantartási nehézségek és gyártói támogatás hiányának hatása

Amikor az eredeti felszerelést gyártó cégek abbahagyják a műszaki támogatás nyújtását, sok ipari üzem harmadik fél által nyújtott szolgáltatókhoz fordul, vagy megpróbálkozik saját megoldások visszafejtésével. A 2023-as Ponemon Institute kutatás szerint ez a megközelítés általában körülbelül 34%-kal növeli az átlagos javítási időt. Ezek között a körülmények között sokkal nehezebb lépést tartani az új biztonsági szabályozásokkal, különösen akkor, ha olyan követelményekkel kell szembenézni, mint amilyeneket az ISO 13849-1 szabvány határoz meg. Egy jobb alternatíva az, hogy a rendszereket PLC emulátorokkal és különböző protokollátjárókkal modernítsák fel. Ezek a fejlesztések segítenek a különböző gyártók támogatásának fenntartásában anélkül, hogy fel kellene adni a régebbi szenzor- és aktuátormodellekkel való kompatibilitást. Emellett csökkentik azon alkatrészekhez való függőséget, amelyeket már nem lehet hagyományos beszerzési csatornákon keresztül beszerezni.

Adat: A gyártók 68%-a jelentette, hogy kritikus alkatrészhiányokkal küzdenek a régi berendezésekhez (ARC Advisory Group, 2023)

Ezek a rendszerszintű sebezhetőségek hangsúlyozzák a felújítás sürgősségét. A vezérlőkomponensek frissítése általában 18 hónapon belül megtérülő beruházást eredményez, mivel meghosszabbítja az eszközök élettartamát és csökkenti a karbantartási költségeket.

Kulcsfontosságú vezérlőkomponensek, amelyek lehetővé teszik az zökkenőmentes integrációt

Protokollhidak használata új mérőeszközök integrálásához a régi infrastruktúrába

A protokollhidak segítenek áthidalni a rést, amikor újabb berendezéseknek kell kommunikálniuk régebbi vezérlőrendszerekkel. Alapvetően különböző protokollokat fordítanak le, így biztosítva az együttműködést. Például átalakíthatnak Modbus RTU jeleket TCP/IP vagy Ethernet/IP formátummá, amelyeket a régebbi soros rendszerek képesek értelmezni. Ez teszi lehetővé, hogy az új, korszerűbb rendszerek valóban tudjanak kommunikálni olyan PLC-kkel, amelyek 20 vagy 30 év érzékelők esek is lehetnek. Ezek az átalakítók olyanok, mint a tolmácsok a beszélgetés közepén. A vállalatok azt jelentik, hogy körülbelül 40%-os megtakarítást érnek el felújítási költségekben, mivel nem kell teljes rendszereket kicserélni nulláról. Ráadásul a meglévő infrastruktúra megmaradhat, nem kell kidobni.

I/O Megőrzési Stratégiák a Rendszerfolytonosság Fenntartásához Felújítások Alatt

Az analóg és digitális I/O pontok megőrzése modernizálás során megakadályozza az üzemzavarokat. Moduláris sorkapcsok és univerzális I/O modulok lehetővé teszik a szakemberek számára, hogy:

• Újrahasznosítsák a meglévő mezőnyi vezetékezést
• Fenntartsák az analóg jelintegritást (4-20mA/0-10V)
• Fokozatosan integrálja az intelligens eszközöket a teljes panel újratelepítése nélkül
  Ez a stratégia minimálisra csökkenti az állásidőt, és támogatja a zökkenőmentes átállást a modern automatizálási szabványokra.

Az irányítókomponensek hogyan zárják az ipari automatizálás kommunikációs réseit

Ma vezérlőelemek a különböző rendszerek együttműködését lehetővé teszi a szabványosított felületeknek, mint például az OPC UA és MQTT protokollok. Ezek az edge gateway eszközök átalakítják a régi gépek speciális formátumú adatait olyan formává, amit mindenki ért, így lehetővé téve, hogy a régi gyártóberendezések valós időben kommunikáljanak az új SCADA rendszerekkel. Az ARC Advisory Group által tavaly közzétett kutatás szerint az ilyen technológiákat bevezető üzemek integrációs költségei körülbelül 32 százalékkal csökkentek. Ugyanakkor a vegyes rendszerkörnyezetekben a hozzáférési adatok elérhetőségi rátája szinte tökéletesen, 99,5 százalékon maradt. Ez a teljesítmény jelentős különbséget jelent az üzem zavartalan működésének fenntartásában az állandó frissítések miatti állásidő nélkül.

Régi rendszerek modernizálása intelligens és moduláris vezérlőkomponensekkel

Régi berendezések felújítása IoT-kompatibilis vezérlőkomponensekkel

Az IoT-kompatibilis vezérlőkomponensek az analóg jeleket a régebbi gépekről digitális adatfolyamokká alakítják, lehetővé téve a valós idejű felhőalapú felügyeletet az eredeti vezérlési logika megváltoztatása nélkül. Egy 2024-es esettanulmány szerint egy fémdombrító üzemben a véletlenszerű leállások 58%-kal csökkentek az analóg sajtógépek élővezérlésű vezérlőkkel történő felújítása után.

1960-as évekbeli gépek modernizálása intelligens mérő- és vezérlőeszközökkel

A régi gépek felújítása a mechanikus relék félvezetős alternatívákra történő cseréjével, valamint intelligens érzékelők telepítésével a hidraulikus és pneumatikus rendszerekhez kezdődik. A kezelők 15–20% hatékonyságnövekedést jelentettek a 1960-as években telepített berendezésekhez, például vákuumszivattyúkhoz és kompresszorokhoz szerelt állapotfigyelő komponensek hozzáadásával.

Trend: 42% éves növekedési ütem az ipari IoT felújításokban (MarketsandMarkets, 2024)

Az ipari IoT utólagos felszerelési piac 42%-os összetett éves növekedési rátával nő, amit a digitális átalakulást lehetővé tevő, de a működőképes eszközök elszigetelését elkerülő irányítókomponensek iránti kereslet hajt. Az iparágakban a folyamatos üzemeltetést igénylő szektorokban, például a gyógyszeriparban és az élelmiszer-feldolgozásban a legmagasabb (73%) az elterjedtsége.

PLC frissítések és platformáttelepítés beilleszthető és forrócsere-kompatibilis vezérlőmodulok használatával

A moduláris vezérlőarchitektúrák támogatják a fokozatos PLC-cseréket olyan beilleszthető állványokon keresztül, amelyek kompatibilisek a régi I/O-kártyákkal és a modern processzorokkal is. Egy vezető automotív beszállító 18 hónap alatt telepítette át a Siemens S5 rendszerét S7-1500 vezérlőkre hibrid vezérlőszekrények alkalmazásával, ezzel korlátozva a termelésmegállásokat szakaszonként legfeljebb négy órára.

Stratégia: Fokozatos platformáttelepítés hibrid vezérlőarchitektúrákkal

A fokozatos modernizálás új, Ethernet-alapú vezérlőkomponenseket kombinál a meglévő mezőnyszegénységi eszközökkel protokoll-átjárók révén. Ez a „dupla verem” megközelítés csökkenti a kockázatot, lehetővé téve az üzemek számára, hogy a 12–24 hónapos átmeneti időszak alatt fenntartsák az üzemképesség 85–90%-os szintjét. A különböző gyártók közötti kompatibilitás tesztelése továbbra is alapvető fontosságú a különböző generációs vezérlőrendszerek integrálásakor.

Költség, kockázat és leállásidő egyensúlyba hozása vezérlőpanel-felújítás során

Vezérlőpanel-hardver modernizálása teljes rendszerátalakítás nélkül

Amikor a gyártók csak bizonyos vezérlőkomponenseket cserélnek ki az egész rendszer átalakítása helyett, jelentős költség- és fejfájás-megtakarítást érhetnek el. Csak azt frissíteni, ami szükséges, valóban ésszerű megoldás. Ilyen például a PLC-processzorok naprakésszé tétele, régi szekrényekbe új HMI-k telepítése vagy elavult hálózati eszközök cseréje, amelyek mind hosszabb élettartamot biztosítanak a rendszereknek anélkül, hogy mindent szétszakítanánk. A legjobb rész? A vállalatok azt jelentik, hogy körülbelül 60%-os költségmegtakarítást érnek el, ha ezt a megközelítést választják az egész panelek teljes cseréje helyett. Az ipar szakemberei ezt a trendet az elmúlt évek karbantartási jelentéseiben is megfigyelték.

Elavult tápegységek, relék és kontaktorok hatékony cseréje

Az elektromechanikus alkatrészek stratégiai cseréje minimálisra csökkenti a termelési leállásokat. Az előre gyártott kábelkötegek és plug-and-play terminálokkal lehetővé válik, hogy a szakemberek a meghibásodott reléket vagy elavult tápegységeket 30 percen belül kicseréljék – 75%-kal gyorsabban, mint a hagyományos újkábelezés esetén. A jövőbe tekintő üzemek generációk között is szabványosítják az alkatrészek méretkörzeteit, ezzel növelve a kompatibilitást a régi és modern vezérlőalkatrészek között.

Kontrollviták elemzése: Teljes körű csere vs. Alkatrészszintű vezérlőpanel frissítések

A megbeszélés középpontjában a jövőbeli növekedési lehetőségek és az azonnali pénzügyi szempontok összevetésének kihívása áll. A teljes rendszer cseréjének megvannak az előnyei, például az edge computing technológia integrálása, azonban a 2024-es ipari kutatások szerint a gyártósor-vezetők körülbelül nyolc tizede továbbra is fokozatos fejlesztéseket választ, amikor a költségvetés szűkös. Az egyes komponensek utólagos felrüszköztetése csökkenti a problémákat, amelyek a szoftverátállások során merülhetnek fel, bár ez a megközelítés alapos ellenőrzést igényel, hogy minden komponens zökkenőmentesen működjön együtt a különböző generációs berendezések mellett, amelyek ma már egymás mellett vannak telepítve a létesítményekben.

Melegcserélhető vezérlőmodulokkal a leállási idő csökkentése

A forrócsere-szabályozó modulok lehetővé teszik az I/O-kártyák, kommunikációs átjátszók és tápegységek cseréjét rendszerleállás nélkül. Egy félvezetőgyártó a moduláris alkatrészek és az automatikus meghibásodáskezelés segítségével éves szinten 420 órával csökkentette a rendszer leállási időt, és 99,98% üzemelési elérhetőséget ért el a fokozatos panelmodernizálás során.

Mérhető előnyök: Vezérlőalkatrészek felújításának hatékonysága, rugalmassága és megtérülése

A vezérlőrendszer frissítések révén történő hatékonyságjavítás: Energia- és teljesítménynövekedés

A régi ipari berendezések új vezérlőalkatrészekkel történő felújítása azonnal növelheti a hatékonyságot. Amikor gyárak modernizálják rendszereiket, általában körülbelül 12-től akár 18 százalékkal csökkenthetik az energiafogyasztást a jobb motorvezérlés és az intelligensebb energiakezelésnek köszönhetően. Ugyanakkor a szenzorok és az automatizálás hozzáadásával a termelési mennyiség körülbelül 15 és 22 százalékkal is növelhető. A legtöbb vállalkozás azt is tapasztalja, hogy ezek az befektetések viszonylag gyorsan megtérülnek. Például egy csomagolóüzem, amely tavaly bevezetett néhány intelligens relét és frekvenciaváltót, végül 410 millió wattórás éves villamosenergia-megtakarítást ért el, ami valóban jelentős mértékben javítja a költségvetést.

Régi gépek rugalmasságának helyreállítása újraprogramozható vezérlőalkatrészekkel

A régi gépek új életre kelnek a moduláris PLC-rendszereknek és azok rugalmas bemeneti/kimeneti moduljainak köszönhetően, amelyeket szoftveren keresztül lehet konfigurálni. Egy 2024 elején készült ipari adat szerint a gyárak körülbelül háromnegyedében, amelyek frissítették vezérlőrendszereiket, a rekonfigurációs idő 60 és 80 százalékkal csökkent. Ez azt jelenti, hogy gyorsabban átválthatnak termelő sorokra anélkül, hogy fizikai alkatrészeket kellene szétszedni. Az autóipar is igencsak átvette ezt a megközelítést. Számos üzemben már olyan sajtógépek működnek, amelyek évtizedek óta szolgálatban vannak, de teljesen eltérő EV-akkumulátor tervek kezelésére képesek csupán annyival, hogy frissítik a szoftvert a programozható logikai vezérlőikön. Már nincs szükség drága hardverfrissítésekre.

Ipari paradoxon: Magas megtérülés alacsony költségű vezérlőalkatrészek felújításából a régi rendszerek bonyolultsága ellenére

Bár vannak egyes integrációs akadályok, az adott vezérlőkomponensek frissítése valójában jobb megtérülést eredményez, mintha teljes rendszereket cserélnénk ki. A legutóbbi kutatások arról, hogyan tartják karban az ipari berendezéseiket, azt mutatják, hogy az egyes alkatrészek felújítása akár 300-400 százalékos megtérülést is eredményezhet, ha figyelembe vesszük az összes megtakarított összeget az energiaköltségek csökkentéséből, a termelés leállásának elkerüléséből és a meglévő eszközök hosszabb hasznosításából. Ez valószínűleg az oka annak, hogy a gyártók körülbelül kétharmada inkább ezekre a kisebb méretű frissítésekre koncentrál, semmint teljes rendszerátalakításokra, még olyan üzemek esetében is, ahol az infrastruktúra már régebbi, mint huszonöt év.

GYIK

Mit jelent a régi gépek felújítása?

A régi gépek felújítása során a régebbi ipari rendszerekhez új vezérlőkomponenseket építenek be anélkül, hogy a teljes berendezést kicserélnék, ezáltal javítva a kompatibilitást és az energiahatékonyságot.

Miért fontosak a felújítások a régi vezérlőrendszerek esetében?

A retrofit fontos, mert kezeli az elavulási kihívásokat, csökkenti a karbantartási nehézségeket és biztosítja a biztonsági szabványok betartását, ezzel meghosszabbítva az elavult berendezések élettartamát és hatékonyságát.

Hogyan segíthetnek a protokollhidak a modern eszközök integrálásában az örökölt rendszerekkel?

A protokollhidak fordítóként működnek különböző kommunikációs szabványok között, lehetővé téve, hogy újabb eszközök kommunikálhassanak régebbi vezérlőrendszerekkel, ezzel áthidalva a generációs különbségeket.

Mik a mérhető előnyei az örökölt gépek felújításának?

A felújítás jelentős hatékonyságnövekedést, csökkent energiafogyasztást, javított üzemelési elérhetőséget és magasabb megtérülési rátát eredményezhet a meglévő berendezések szolgáltatási idejének meghosszabbításával.