Компоненти керування, призначені для швидкого модернізування застарілих машин

Чому модернізація застарілих машин є критично важливою саме сьогодні

Застарілість систем керування та виклики, що стимулюють попит на модернізацію

Старі системи керування створюють більші проблеми щодня, оскільки виробники припиняють їх підтримувати, а запчастини стають важче знайти. За даними останнього дослідження ARC Advisory Group у 2023 році, майже дві третини виробничих компаній стикаються з труднощами у отриманні замінних частин, коли їх обладнання досягає 15-річної позначки. Компоненти модернізації вирішують цю проблему безпосередньо, дозволяючи різним протоколам зв'язку працювати разом безперебійно, як переклад між стандартами Modbus RTU та Ethernet/IP, одночасно зберігаючи існуючу конфігурацію вводу/виводу. Якщо нічого не зміниться, ці застарілі системи продовжать викликати раптові зупинки, створювати небезпечні ситуації та просто не зможуть взаємодіяти з сучасними технологіями розумних фабрик, які значною мірою залежать від підключення до Інтернету.

Вплив труднощів у технічному обслуговуванні та відсутності підтримки виробників

Коли виробники оригінального обладнання припиняють надавати технічну підтримку, багато промислових підприємств звертаються до сервісних провайдерів або вдаються до зворотного інженерного аналізу рішень. За даними дослідження інституту Понемон за 2023 рік, такий підхід зазвичай додає приблизно 34% до середнього часу ремонту. Виконання нових вимог безпеки стає набагато складнішим у таких обставинах, особливо якщо мова йде про вимоги, викладені в стандарті ISO 13849-1. Кращим варіантом є модернізація систем із використанням ПЛК емуляторів разом із різноманітними шлюзами протоколів. Ці оновлення допомагають зберігати підтримку від різних виробників, не жертвуючи сумісністю зі старими моделями датчиків і виконавчих механізмів, що все ще експлуатуються. Крім того, скорочується залежність від комплектуючих, які більше не доступні через традиційні канали поставок.

Дані: 68% виробників повідомляють про дефіцит критичних комплектуючих для застарілого обладнання (ARC Advisory Group, 2023)

Ці системні уразливості підкреслюють необхідність модернізації. Оновлення контрольних компонентів дозволяє продовжити термін експлуатації активів та знизити витрати на обслуговування, забезпечуючи зазвичай рентабельність інвестицій протягом 18 місяців.

Ключові контрольні компоненти, що забезпечують безперервну інтеграцію

Використання мостів протоколів для інтеграції нового обладнання з інфраструктурою минулих поколінь

Мостики протоколів допомагають подолати розрив, коли нове обладнання має взаємодіяти зі старими системами керування. Вони фактично перекладають різні протоколи, щоб усе працювало разом. Наприклад, вони можуть перетворювати сигнали Modbus RTU на формати TCP/IP або Ethernet/IP, які розуміють старіші серіальні системи. Це робить можливим для тих неймовірних нових датчики насправді взаємодіяти з ПЛК, яким може бути 20 або 30 років. Ці перетворювачі протоколів діють наче перекладачі посеред розмови. Компанії повідомляють про економію близько 40% на витратах на модернізацію, замість заміни всіх систем із нуля. Крім того, вся наявна інфраструктура залишається на місці, замість того, щоб її викидати.

Стратегії збереження вхідних/вихідних сигналів для підтримки безперервності системи під час модернізації

Збереження аналогових та цифрових точок вводу/виводу під час оновлення запобігає порушенням роботи. Модульні клемні блоки та універсальні модулі вводу/виводу дозволяють технікам:

• Повторно використовувати наявне полеве проводку
• Підтримувати цілісність аналогових сигналів (4-20 мА/0-10 В)
• Поступово інтегруйте розумні пристрої без повного перепроектування панелі
  Ця стратегія мінімізує час простою та забезпечує плавний перехід до сучасних стандартів автоматизації.

Як контрольні компоненти подолають комунікаційні розриви в промисловій автоматизації

Сьогодні компоненти управління забезпечують взаємодію різних систем завдяки стандартним інтерфейсам, таким як протоколи OPC UA та MQTT. Ці пристрої-шлюзи отримують дані спеціального формату зі старих машин і перетворюють їх у зрозумілий формат, що дозволяє старому обладнанню заводів взаємодіяти в реальному часі з новими системами SCADA. За дослідженням, опублікованим компанією ARC Advisory Group минулого року, підприємства, які впровадили такі технології, зменшили витрати на інтеграцію приблизно на 32 відсотки. У той же час вони зберегли майже ідеальний рівень доступу до даних — 99,5 % у середовищах із сумішшю різних систем. Така продуктивність суттєво впливає на прагнення підтримувати безперебійну роботу без постійних зупинок для модернізації.

Модернізація застарілих систем за допомогою інтелектуальних модульних керуючих компонентів

Модернізація застарілого обладнання за допомогою керуючих компонентів з підтримкою IoT

Керуючі компоненти з підтримкою IoT перетворюють аналогові сигнали зі старого обладнання на цифрові потоки даних, що дозволяє здійснювати моніторинг у реальному часі через хмарні панелі керування без зміни оригінальної логіки керування. Дослідження 2024 року показало, що металоштампувальний завод скоротив непланові простої на 58% після модернізації аналогових пресів контролерами з обробки даних на краю мережі (edge-computing).

Модернізація обладнання ери 1960-х років за допомогою інтелектуальних засобів вимірювання

Модернізація застарілого обладнання починається з заміни механічних реле на твердотільні аналоги та встановлення інтелектуальних датчиків у гідравлічні та пневматичні системи. Оператори повідомляють про підвищення ефективності на 15–20% шляхом додавання компонентів моніторингу стану обладнання, встановленого ще в 1960-х роках, наприклад, вакуумних насосів і компресорів.

Тренд: 42% щорічного темпу зростання ринку модернізації промислових IoT (MarketsandMarkets, 2024)

Ринок індустріальних IoT-модернізацій зростає на 42% щорічно завдяки попиту на контрольні компоненти, які дозволяють цифрову трансформацію без виведення з ладу функціональних активів. Найвищий рівень прийняття (73%) спостерігається в галузях, що вимагають безперервної роботи, зокрема в фармацевтичній та харчовій промисловості.

Оновлення ПЛК та міграція платформ із використанням модулів керування типу Drop-In та гарячої заміни

Модульні архітектури керування підтримують поетапне замінювання ПЛК за допомогою блоків сумісних як зі старими модулями вводу-виводу, так і з сучасними процесорами. Один із провідних постачальників у автомобільній промисловості модернізував систему Siemens S5 1990-х років до контролерів S7-1500 протягом 18 місяців, використовуючи гібридні шафи керування, і обмежив зупинки виробництва менше ніж чотири години на кожну фазу.

Стратегія: Поетапна міграція платформи з використанням гібридних архітектур керування

Прогресивна модернізація поєднує нові компоненти керування на основі Ethernet із збереженими старими пристроями fieldbus через шлюзи протоколів. Такий «подвійний стек» зменшує ризики, дозволяючи підприємствам підтримувати 85–90% експлуатаційної потужності протягом 12–24 місяців періоду переходу. Сумісність між різноманітними вендорами залишається важливою під час інтеграції суміші поколінь систем керування.

Баланс вартості, ризиків та простоїв під час модернізації панелей керування

Модернізація апаратної частини панелі керування без повної заміни системи

Коли виробники замінюють лише окремі контрольні компоненти, а не виконують повної модернізації системи, вони економлять і кошти, і час. Насправді, має сенс оновлювати лише ті частини, які цього потребують. Наприклад, можна оновити процесори ПЛК, встановити нові HMI-панелі в старі шафи або замінити застаріле мережеве обладнання, щоб продовжити експлуатацію систем без масштабних демонтажних робіт. Найкраще те, що компанії повідомляють про економію понад 60% витрат, вибираючи цей шлях замість повної заміни щитів. Фахівці галузі, які відстежують ці тенденції, помітили цей напрямок у звітах з обслуговування впродовж останніх років.

Ефективна заміна застарілих джерел живлення, реле та контакторів

Стратегічна заміна електромеханічних компонентів мінімізує зупинки виробництва. Заздалегідь виготовлені дротяні стрічки та модульні клемні колодки дозволяють техніці замінити вийшовші з ладу реле або застарілі джерела живлення менш ніж за 30 хвилин — на 75% швидше, ніж традиційне перемикання. Передові підприємства стандартизують розміри компонентів у різних поколіннях, що підвищує сумісність між застарілими та сучасними керуючими компонентами.

Аналіз суперечок: повна заміна проти модернізації панелі керування на рівні компонентів

В основі дискусії лежить завдання зважити майбутній потенціал зростання та поточні фінансові міркування. Повна заміна систем має переваги, такі як інтеграція технології обчислень на краю мережі, однак, за даними останніх досліджень галузі за 2024 рік, приблизно вісім із десяти керівників виробництв все ж обирають поступове покращення, коли кошти обмежені. Модернізація окремих компонентів зменшує проблеми, які можуть виникнути під час переходу на нове програмне забезпечення, хоча це вимагає ретельної перевірки, щоб забезпечити сумісність усіх елементів між різними поколіннями обладнання, встановленого поруч у сучасних підприємствах.

Зведення до мінімуму часу простою завдяки гарячій заміні модулів керування

Модулі керування з підтримкою гарячої заміни дозволяють замінювати карти введення-виведення, шлюзи зв’язку та блоки живлення без вимкнення системи. Виробник напівпровідників скоротив щорічний простій на 420 годин завдяки модульним компонентам із автоматичним переходом у разі виходу з ладу, досягши 99,98% доступності операцій під час модернізації панелей у кілька етапів.

Вимірювані переваги: ефективність, гнучкість та рентабельність інвестицій у модернізацію керуючих компонентів

Підвищення ефективності завдяки оновленню систем керування: енергозбереження та збільшення продуктивності

Оновлення старого промислового обладнання новими керуючими компонентами може суттєво підвищити ефективність вже зараз. Під час модернізації систем підприємства зазвичай досягають скорочення споживання енергії на 12 і навіть до 18 відсотків завдяки покращеним системам керування двигунами та розумному управлінню живленням. У той же час, встановлення датчиків та автоматизація дозволяє збільшити обсяг виробництва на 15–22 відсотки. Більшість підприємств відзначають, що ці інвестиції починають окупатися досить швидко. Наприклад, один підприємство з упаковки, що в минулому році встановило розумні реле разом із перетворювачами частоти, змогло скоротити щорічне споживання електроенергії на 410 мільйонів ват-годин, що суттєво вплинуло на фінансові результати.

Відновлення гнучкості застарілих верстатів за допомогою програмованих керуючих компонентів

Старі верстати знаходять нове життя завдяки модульним системам PLC та гнучким модулям вводу/виводу, які можна налаштовувати за допомогою програмного забезпечення. За даними галузевих досліджень на початку 2024 року, приблизно три чверті підприємств, які модернізували системи керування, змогли скоротити час на переналаштування від 60 до 80 відсотків. Це означає, що вони можуть швидше перемикати виробничі лінії, не демонтуючи фізичні компоненти. Цей підхід активно підтримує й автомобільна промисловість. Багато підприємств тепер використовують преси, які експлуатувалися десятиліттями, але можуть обробляти цілком нові конструкції акумуляторів EV, просто оновивши програмне забезпечення своїх програмованих логічних контролерів. Витратні апаратні модернізації більше не потрібні.

Протиріччя галузі: висока рентабельність від модернізації бюджетних компонентів керування попри складність застарілих систем

Незважаючи на те, що існують певні труднощі інтеграції, модернізація окремих контрольних компонентів насправді забезпечує набагато кращі результати, ніж заміна всіх систем. Останні дослідження щодо того, як промисловість підтримує своє обладнання, показують, що модернізація окремих частин може приносити від 300 до 400 відсотків прибутку на інвестиції, враховуючи всю економію на енергетичних витратах, уникнення зупинок виробництва та триваліше використання наявних активів. Цим, напевно, пояснюється те, що приблизно дві третини виробників почали робити акцент саме на ці невеликі модернізації, замість масштабної заміни систем, навіть на об'єктах, де інфраструктура вже старша за чверть століття.

ЧаП

Що таке модернізація застарілих машин?

Модернізація застарілих машин передбачає оновлення старих промислових систем новими контрольними компонентами без заміни всього обладнання, що допомагає поліпшити сумісність та ефективність.

Чому модернізація важлива для застарілих контрольних систем?

Модернізація має ключове значення, оскільки вирішує проблеми застарілості, зменшує труднощі з обслуговуванням та забезпечує відповідність стандартам безпеки, тим самим подовжуючи термін служби та підвищуючи ефективність застарілого обладнання.

Як можуть допомогти мостики протоколів у інтеграції сучасних пристроїв із застарілими системами?

Мостики протоколів виступають у ролі перекладачів між різними стандартами зв'язку, дозволяючи новим пристроям взаємодіяти зі старими керуючими системами, таким чином подолаючи розрив між поколіннями.

Які суттєві переваги модернізації застарілого обладнання?

Модернізація може призвести до суттєвого підвищення ефективності, зменшення споживання енергії, поліпшення доступності в експлуатації та більшого повернення інвестицій за рахунок подовження терміну служби наявного обладнання.