控制系統現代化可以為制造企業帶來很多好處，包括生產力的提高和風險的降低等等。羅克韋爾自動化公司大型控制器商業營銷經理Kris Dornan表示，現代化控制系統可以提高資產利用率和系統性能，在全球范圍內輕松訪問可操作的全廠信息，通過延長產品生命周期提高可持續性，以及通過提高系統靈活性培養創新能力。
01 實現控制器現代化的關鍵步驟
當制造企業需要升級控制器或控制系統時，Dornan建議需要考慮三個重要步驟：
■ 評估并了解控制器或控制系統生命周期風險的當前狀態。
■ 為現代化制定詳細規劃。
■ 有效實施并調試項目。虛擬調試具有相當大的價值，可以創建工廠的數字孿生，通過虛擬實施來解決任何可能出現的問題，從而降低控制器遷移的風險。
在大規模遷移項目中，可以首先解決控制系統中最迫切的部分，從而最大限度地減少過程中的風險。此外，更新的控制系統和現代軟件，有助于吸引年輕的工程師，從而可以填補許多行業所面臨的日益嚴重的技能短缺。
02 數字化轉型的挑戰
互聯的平臺可以更好的實現數據共享和開用，這是大多數工業數字化工作的一部分。許多工廠通常都有傳統的可編程邏輯控制器(PLC)、工業PC、瘦客戶端和圖形終端、移動應用程序和場外集中管理的服務，現代控制系統通常使用更易于通信的協議，以便信息能夠流動。
雖然現代化系統能帶來更高的效率，但現實中的數字化轉型和工業4.0工作卻有些滯后。根據2020年5月對七大行業的360名全球高管和高級管理人員所進行的一項獨立盲測調研，92%的工業過程制造商還沒有完全做好工業轉型的準備，盡管 57%的企業表示現代化和遷移工程對其業務有幫助。
調查預計，大概有715億美元的過程自動化系統基礎裝置即將達到20年的使用壽命，其中78%的操作控制系統使用壽命超過10年。ARC咨詢集團對157家過程制造商的研究表明，轉型障礙包括組織問責制、文化和員工變革管理。
03 現代控制系統和智能設備帶來的好處
Dornan說，由于控制器嵌入到智能設備中可以實現自動化和控制，因此升級到最新的智能設備，也可以提高數據驅動的生產力、網絡安全、安全性和可持續性。具有邏輯設備和控制功能的智能設備，包括先進的變頻器、伺服驅動器、電機啟動器、狀態監測設備、功率監測設備、安全設備和傳感器等。
智能設備可以提高生產效率，以更低的成本生產出質量更高的產品，支持合規性，識別和解決工人安全問題，并優化供應鏈。具體來說，智能設備在以下幾個方面為制造企業帶來了優勢：
■ 具有情境的實時數據，包括電流、電壓、千瓦時、運行時間、溫度和安全性。
■ 獲得有關生產產量、警告和報警、能源使用和停機原因的情境信息。
■ 通過分析獲得知識，如平均維修時間、預測性維護指標和整體設備效率。
■ 通過更高效的過程工作流和連續性來優化操作。
對于控制器來說，生命周期通常從激活、成熟、壽命終止到停產。與傳統控制器相比，現代控制器具有更好的性能、可用性、壽命、安全性、升級的通信和網絡安全。其優點包括更容易與其他工廠系統集成，包括具有先進以太網功能和 OPC 統一架構(OPC UA)的業務系統。一些系統通過符合IEC 62443-4-2標準來提高網絡安全性，并提供可擴展的安全選項，包括安全完整性級別(SIL 2 PLd /SIL 3 PLe)、面向未來的現代輸入/輸出 (I/O)功能、支持更多運動軸(多達 256 軸)和多達300個EtherNet/IP節點。
04 控制器升級的三種方式
對于想升級智能設備、控制器和控制系統的企業來說，可以自己實施，也可以從自動化供應商那里獲得幫助，或者從系統集成商那里獲得支持。
幫助設備和控制器升級的工具，包括用于選擇和系統架構設計的控制設計軟件(有些是免費的)、將邏輯從傳統控制器遷移到現代控制器的轉換工具、舊控制器程序以及控制器和I/O接線轉換系統。Dornan建議，如果代碼太過老舊，那么有足夠的理由從頭開始，包括使用現代代碼庫。可以與自動化供應商討論更多選項。
自動化供應商可以對控制器升級項目提供幫助，包括對第三方設備進行現代化或更換、遷移和轉換。生命周期服務可以包括培訓評估、安全審計和評估、安裝基礎評估以及網絡和網絡安全評估，以最大限度地降低過時風險。
系統集成商可以是獨立的，也可以與自動化供應商合作提供服務，通過應用和行業專業知識展示自動化控制系統的能力。
Dornan說，過時的控制器除了缺少必要甚至是根本沒有支持工程師、維護和操作人員之外，還會產生不必要的風險。過時的控制器可能無法滿足當今的數字化轉型或網絡安全要求，也無法為可持續性和全球凈零碳要求提供足夠的測量和控制。
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