Компоненты управления, предназначенные для быстрой модернизации устаревших машин

Почему модернизация устаревших машин критически важна сегодня

Устаревшие системы управления и проблемы, стимулирующие спрос на модернизацию

Устаревшие системы управления создают все больше проблем каждый день, так как производители прекращают их поддержку, а запчасти становится труднее найти. Согласно недавнему исследованию ARC Advisory Group в 2023 году, почти две трети производственных компаний сталкиваются с трудностями при получении запасных частей, когда срок службы их оборудования достигает 15 лет. Компоненты модернизации решают эту проблему напрямую, обеспечивая бесшовное взаимодействие различных коммуникационных протоколов, например, переводя между стандартами Modbus RTU и Ethernet/IP, при этом сохраняя существующую конфигурацию ввода/вывода. Если ничего не изменится, устаревшие системы будут продолжать вызывать незапланированные остановки, создавать угрозы безопасности и просто не будут совместимы с современными технологиями умных фабрик, которые сильно зависят от подключения к интернету.

Влияние трудностей с обслуживанием и отсутствия поддержки поставщиков

Когда производители оригинального оборудования прекращают техническую поддержку, многие промышленные предприятия обращаются к сторонним сервисным компаниям или пробуют самостоятельно разрабатывать решения методом обратного инжиниринга. Согласно исследованию Института Понемона, проведённому в 2023 году, такой подход увеличивает среднее время ремонта примерно на 34%. Соответствие новым требованиям безопасности в таких условиях соблюдать гораздо сложнее, особенно если речь идёт о стандартах, изложенных в ISO 13849-1. Более эффективным решением является модернизация систем с использованием ПЛК эмуляторов и различных шлюзов протоколов. Такие обновления позволяют сохранить поддержку оборудования разных производителей, не теряя совместимости с устаревшими моделями датчиков и исполнительных механизмов, которые всё ещё эксплуатируются. Кроме того, это снижает зависимость от комплектующих, которые больше не доступны через традиционные каналы поставок.

Данные: 68% производителей сообщают о критических нехватках запчастей для устаревшего оборудования (ARC Advisory Group, 2023)

Эти системные уязвимости подчеркивают срочность модернизации. Повышая срок службы активов и снижая затраты на техническое обслуживание, модернизация контрольных компонентов обычно обеспечивает окупаемость инвестиций в течение 18 месяцев.

Ключевые контрольные компоненты, обеспечивающие бесшовную интеграцию

Использование мостов протоколов для интеграции нового оборудования с устаревшей инфраструктурой

Протокольные мосты помогают преодолеть разрыв, когда новое оборудование должно взаимодействовать со старыми системами управления. По сути, они переводят разные протоколы, чтобы все работало вместе. Например, они могут преобразовывать сигналы Modbus RTU в форматы TCP/IP или Ethernet/IP, понятные старым последовательным системам. Это делает возможым взаимодействие тех модных новых датчики устройств с ПЛК, возраст которых составляет 20 или 30 лет. Эти преобразователи протоколов действуют как переводчики посреди разговора. Компании сообщают, что экономят около 40% на расходах по модернизации, вместо того, чтобы полностью заменять системы с нуля. Кроме того, вся существующая инфраструктура остается на месте, а не выбрасывается.

Стратегии сохранения каналов ввода-вывода для обеспечения непрерывности систем во время модернизации

Сохранение аналоговых и цифровых точек ввода-вывода во время обновления предотвращает нарушение операций. Модульные клеммные блоки и универсальные модули ввода-вывода позволяют техническим специалистам:

• Повторно использовать существующую полевую проводку
• Сохранять целостность аналоговых сигналов (4-20 мА/0-10 В)
• Постепенно интегрируйте умные устройства без полной замены проводки панели
  Эта стратегия минимизирует простои и обеспечивает плавный переход к современным стандартам автоматизации.

Как компоненты управления преодолевают коммуникационные разрывы в промышленной автоматизации

Сегодняшний компоненты управления обеспечивают совместную работу различных систем благодаря стандартным интерфейсам, таким как протоколы OPC UA и MQTT. Эти устройства шлюза обрабатывают данные в специальном формате с устаревших машин и преобразуют их в понятный всем формат, что позволяет устаревшему заводскому оборудованию взаимодействовать с новыми системами SCADA в режиме реального времени. По данным исследования, опубликованного ARC Advisory Group в прошлом году, предприятия, внедряющие такие технологии, сократили расходы на интеграцию примерно на 32 процента. В то же время они поддерживали почти идеальный уровень доступа к данным — 99,5 % — во всех смешанных системных средах. Такая эффективность существенно облегчает поддержание бесперебойной работы без постоянных простоев для модернизации.

Модернизация устаревших систем с помощью интеллектуальных и модульных компонентов управления

Модернизация устаревшего оборудования с использованием компонентов управления с поддержкой IoT

Компоненты управления с поддержкой Интернета вещей преобразуют аналоговые сигналы старых машин в цифровые потоки данных, обеспечивая мониторинг в реальном времени через облачные панели, не изменяя при этом оригинальную логику управления. В исследовании 2024 года говорится, что предприятие по производству штамповки металла сократило незапланированные простои на 58% после модернизации аналоговых прессов контроллерами с вычислениями на краю сети.

Модернизация оборудования эпохи 1960-х годов с использованием интеллектуальных измерительных приборов

Модернизация устаревших машин начинается с замены механических реле на твердотельные аналоги и установки интеллектуальных датчиков в гидравлические и пневматические системы. Операторы сообщают о повышении эффективности на 15–20% за счет добавления компонентов мониторинга состояния к оборудованию, установленному еще в 1960-х годах, такому как вакуумные насосы и компрессоры.

Тренд: рост на 42% в год в сегменте модернизации IoT в промышленности (MarketsandMarkets, 2024)

Рынок модернизации промышленного интернета вещей (IIoT) растет на 42% в год, что обусловлено спросом на компоненты управления, позволяющие осуществлять цифровую трансформацию без вывода из эксплуатации функциональных активов. Наиболее высокий уровень внедрения (73%) наблюдается в отраслях, требующих непрерывной эксплуатации, включая фармацевтику и переработку пищевых продуктов.

Модернизация ПЛК и переход на новые платформы с использованием встраиваемых и горячезаменяемых модулей управления

Модульные архитектуры управления поддерживают поэтапную замену ПЛК с помощью встраиваемых стоек, совместимых как со старыми модулями ввода-вывода, так и с современными процессорами. Один из ведущих поставщиков в автомобильной промышленности перевел систему Siemens S5 1990-х годов выпуска на контроллеры S7-1500 в течение 18 месяцев, используя гибридные шкафы управления, что ограничило простои производства менее чем четырьмя часами на фазу.

Стратегия: постепенный переход на новую платформу с использованием гибридных архитектур управления

Прогрессивная модернизация объединяет новые компоненты управления на основе Ethernet с сохраненными устаревшими устройствами полевой шины через шлюзы протоколов. Такой «двойной стек» снижает риски, позволяя предприятиям сохранять 85–90% эксплуатационной способности в течение 12–24 месяцев перехода. Испытания на совместимость между устройами различных производителей остаются обязательными при интеграции управляющих систем смешанного поколения.

Сбалансировать стоимость, риск и простой при модернизации управляющих панелей

Модернизация аппаратных средств управляющей панели без полной замены системы

Когда производители заменяют только определенные управляющие компоненты, вместо полной замены всей системы, они экономят и деньги, и избавляются от лишних проблем. Обновление только тех компонентов, которые действительно требуют этого, имеет смысл. Например, модернизация процессоров ПЛК, установка новых панелей оператора в старые шкафы или замена устаревшего сетевого оборудования позволяет продлить срок службы систем без полного их демонтажа. Самое интересное? Компании сообщают, что экономят около 60% затрат, выбирая такой подход, вместо полной замены всех панелей с нуля. Специалисты, отслеживающие эти показатели, отметили такую тенденцию в отчетах по обслуживанию за последние годы.

Эффективная замена устаревших источников питания, реле и контакторов

Стратегическая замена электромеханических компонентов минимизирует простои в производстве. Предварительно собранные жгуты проводов и модульные клеммные колодки позволяют техническим специалистам заменять вышедшие из строя реле или устаревшие блоки питания менее чем за 30 минут — на 75% быстрее, чем традиционная перекоммутация. Перспективные предприятия стандартизируют размеры компонентов на протяжении нескольких поколений, обеспечивая совместимость между устаревшими и современными элементами управления.

Анализ споров: Полная замена против модернизации панели управления на уровне компонентов

В центре обсуждения стоит задача сопоставления будущего потенциала роста и текущих финансовых аспектов. Полная замена систем имеет свои преимущества, такие как интеграция технологий вычислений на краю сети, однако согласно недавним отраслевым исследованиям 2024 года, около восьми из десяти менеджеров предприятий все же выбирают постепенные улучшения, когда бюджет ограничен. Замена отдельных компонентов снижает вероятность возникновения проблем в ходе перехода на новое программное обеспечение, хотя это требует тщательной проверки для обеспечения совместимости всех элементов, так как разные поколения оборудования сегодня часто устанавливаются бок о бок в производственных помещениях.

Сокращение времени простоя за счет использования горячезаменяемых модулей управления

Горячезаменяемые модули управления позволяют заменять карты ввода-вывода, шлюзы связи и модули питания без остановки системы. Производитель полупроводников сократил годовые простои на 420 часов за счёт применения модульных компонентов с автоматическим переключением при сбое, достигнув 99,98% доступности работы в ходе модернизации панелей.

Измеримые преимущества: эффективность, гибкость и рентабельность инвестиций при модернизации компонентов управления

Повышение эффективности за счёт модернизации систем управления: экономия энергии и увеличение пропускной способности

Замена устаревшего промышленного оборудования новыми компонентами управления может сразу повысить эффективность. При модернизации систем на производстве обычно отмечается снижение потребления энергии на 12 и даже до 18 процентов благодаря улучшенным моторным контроллерам и более эффективному управлению питанием. В то же время установка датчиков и автоматизация позволяют увеличить объем производства на 15–22 процента. Большинство компаний отмечают, что такие инвестиции начинают окупаться довольно быстро. Например, один упаковочный цех, установивший в прошлом году умные реле и преобразователи частоты, сократил годовое потребление электроэнергии на 410 миллионов киловатт-часов, что существенно сказалось на финансовых результатах.

Восстановление гибкости устаревших станков с помощью перепрограммируемых компонентов управления

Благодаря модульным системам ПЛК и гибким модулям ввода/вывода, которые можно настраивать с помощью программного обеспечения, старое оборудование обретает новую жизнь. Согласно недавним отраслевым данным за начало 2024 года, примерно три четверти фабрик, обновивших свои системы управления, сократили время перенастройки на 60–80%. Это означает, что они могут быстрее переключать производственные линии, не разбирая физические компоненты. Автомобильная промышленность также активно поддерживает этот подход. Многие предприятия теперь эксплуатируют прессы, находящиеся в эксплуатации десятилетиями, но способные обрабатывать совершенно разные конструкции батарей электромобилей просто путем обновления программного обеспечения на своих программируемых логических контроллерах. Больше нет необходимости в дорогостоящей модернизации оборудования.

Парадокс отрасли: высокая рентабельность инвестиций от недорогих модернизаций управляющих компонентов, несмотря на сложность устаревших систем

Хотя и существуют определенные проблемы интеграции, модернизация отдельных компонентов управления на самом деле дает гораздо более высокую окупаемость, чем замена целых систем. Недавние исследования, посвященные тому, как промышленные предприятия обслуживают оборудование, показывают, что модернизация отдельных частей может привести к окупаемости инвестиций в размере от 300 до 400 процентов, если учитывать всю сумму, сэкономленную на энергетических расходах, избежанных остановках производства и увеличении срока службы существующих активов. Возможно, поэтому около двух третей производителей начали уделять внимание этим менее масштабным модернизациям, а не полной замене систем, даже на тех объектах, где инфраструктуре уже больше четверти века.

Часто задаваемые вопросы

Что такое модернизация устаревших машин?

Модернизация устаревших машин подразумевает обновление старых промышленных систем новыми компонентами управления без замены всего оборудования, что способствует повышению совместимости и эффективности.

Почему модернизация важна для устаревших систем управления?

Модернизация имеет ключевое значение, поскольку позволяет решать проблемы устаревшего оборудования, уменьшает трудности технического обслуживания и обеспечивает соблюдение стандартов безопасности, тем самым продлевая срок службы и повышая эффективность устаревших установок.

Как мосты между протоколами могут помочь в интеграции современных устройств со старыми системами?

Мосты между протоколами выступают в роли переводчиков между различными стандартами связи, позволяя новым устройствам взаимодействовать со старыми системами управления, таким образом преодолевая разрыв между поколениями.

Какие ощутимые выгоды дает модернизация устаревшего оборудования?

Модернизация может привести к значительному повышению эффективности, снижению энергопотребления, улучшению эксплуатационной готовности и увеличению рентабельности инвестиций за счет продления срока службы существующего оборудования.