更换控制系统以降低生产损失风险

升级DCS可为制造商提供更高的可靠性、更好的过程控制和自动化，以及更多功能。

作者 NovaTech Automation公司

当一家位于美国东南部的全球工业涂料树脂和添加剂生产商试图升级其老化的分布式控制系统（DCS）时，将生产中断降至最低是至关重要的。DCS系统是处理器操作的中心，它监控关键变量，如流量、应用温度、压力、液位和物料输送/处理等。

面临的挑战是，在准确保持其最终树脂产品规格的同时，必须快速完成更换制造商使用数十年之久的DCS。如果不这样做，则意味着要承担由于停机或产品不合格而导致的收入损失。此外，有关该工艺的许多文件都是不可用的，且公差非常严格，存在生产不符合规格的产品的风险。

这种情况并不罕见。随着DCS的老化，工艺制造商的风险可能会增加。旧的或过时的系统可能不再得到原始供应商的支持，备件不再容易获得，系统性能问题也可能开始出现。对于一些已经使用了几十年的系统，用户通常知道它们需要升级，但在不影响生产的情况下进行更改似乎十分困难。

更复杂的是，这家特殊的生产厂家是该地区五家工厂之一，基本上是一年365天，每天24小时运营，工厂生产工业涂料树脂和添加剂，用于建筑、防护、汽车和特殊应用涂料和油墨等。

挑战

尽管工厂现有的DCS功能正常，但较难更换部件和获得服务。专有DCS的使用寿命已过，在过时的系统上运行是有风险的。如果自动化系统设备发生故障，工厂就有可能在较长的一段时间内无法运转。

“对于任何规模的工厂来说，在生产或接近产能的情况下，关闭任何时间的生产线都会造成生产和业务上的损失，代价是非常昂贵的。这家工厂全年日夜不停地运行，因此任何生产停工都意味着公司正在亏损，” Chris Gepfert表示，他曾是NovaTech Automation公司在马里兰州Owings Mills的区域销售经理，参与了升级项目，该公司是分布式控制系统和解决方案的领先供应商。

相比之下，主动升级DCS将提供更高的可靠性、工艺控制和自动化，以及额外的功能。然而，需要熟练地处理所需的系统迁移、数据传输和与遗留设备的集成，以尽量减少停机时间，避免潜在的质量问题。

Gepfert表示：“最大的挑战是用现代系统取代现有的DCS，现代系统将可以生产出同等规格或更高质量的工业涂料树脂和添加剂，并将干扰降至最低。”

“如果有任何粉末不符合规格，最终用户都可以拒收，”Gepfert说，“如果产品颜色太暗、浑浊、不透明或缺少任何必要的功能特性，则规格质量可能会受到影响。”

在功能上，NovaTech公司必须根据先前系统的编程方式对新DCS进行编程。鉴于经常无法获得程序文件，因此有必要对新系统进行一些重建和再设计。同时，新系统将包括各种升级，以提高自动化和控制能力。

解决方案

制造商为工厂提供的解决方案包括使用灵活、可靠、现代化的DCS，该DCS可快速与现有的生产集成。

当生产商使用批次反应器时，遵循从批到批和从工厂到工厂的配方，对于生产高附加值材料的可靠性和成本效益是至关重要的。这通常包括填充反应器、控制操作条件以满足工艺标准，以及关闭和排空反应器。

为了控制他们的反应器过程，工厂现在使用NovaTech的D/3 DCS。此外，NovaTech还提供了新的应用程序编程和高性能人机界面图形，高端的S88批次管理软件，以及一个更新的实时数据历史记录应用程序，并将I/O从旧版本迁移到新的现代I/O平台，同时提供启动和持续的现场支持。

根据Gepfert的说法，关键要在一个非常强大、可靠、灵活的系统中实现全套流程，它还需要高度自动化，这样工厂就能够以最少的操作员交互有效地独立运行。

NovaTech D/3操作员界面显示实时的工艺信息，使操作员能够轻松控制工艺、输入信息并与序列程序交互。使用这种方法，操作人员可以在配方开发和操作期间的任何时候修改配方参数、配方流程、生产进度、批次启动规则、设备利用率或批次数量。配方值会自动输入到系统中，操作人员只需点击要使用的反应器和要从哪个容器中提取即可。这是更安全、更直观和更快的过程，因为操作员在开始操作程序之前就选择好了要使用的所有设备。

可以使用常见的web浏览器查看信息，以显示来自世界各地多个工厂的数据，这有助于与公司网络中的其他工厂进行协调生产。

向新DCS的过渡迅速而成功，新系统比以前的系统更可靠、更高效。与旧的专有DCS不同，现在可随时更换部件和服务，这有助于将潜在停机时间降至最低。此外，工厂的技术人员可以利用基于Windows的服务器轻松更改和编程新的DCS，有助于适应随时间推移所需的任何修改。

Gepfert表示：“升级到D/3 DCS后，工厂的总吞吐量增加了50%，生产效率提高了20%至30%。因此，现在工厂生产产品的速度要快得多。”

新的DCS也比旧的系统提供了更高的精确度。Gepfert说：“以前的系统的公差更大、也更不准确。新的DCS提供了更严格的公差和更好的质量控制，确保了所有产品始终符合规格，并从根本上防止了不合格产品所造成的浪费。”

此外，工厂的工艺控制和数据管理也得到了显著改善。与旧系统相比，新的DCS提供了更易访问和更有意义的数据。

化学品制造商的另一个考虑因素是需要将工厂新的DCS系统与现有的企业系统集成起来。Gepfert表示，工厂管理层需要捕获改进的数据，并将这些数据转换为桌面关键绩效指标（KPI）仪表盘中显示的有用知识，可以在生产执行层面和/或企业ERP层面来使用。他还指出，以前的DCS提供的信息要有限、孤立得多，无法成为做出重要决策的参考。

“新的DCS系统提供了广泛的数据、分析和历史记录，具有概览屏幕、KPI和趋势的图形化显示。有了以前从未有过的数据，工厂操作员不仅可以管理生产，还可以优化生产，”Gepfert说道。

工厂向新的DCS系统的转换在预算内迅速完成，没有出现高优先级项目有时会出现的过度收费情况。

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本文收录在《PCI中文版》杂志2022年10月刊中