技術(shù)挑戰(zhàn)
難以掌控的氧化還原反應(yīng)
氧化還原分為兩個(gè)精密的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程：還原和氧化。不過(guò)，要精準(zhǔn)控制這兩個(gè)過(guò)程非常困難，因?yàn)樘烊粴庵械牧蚧瘹錆舛群土魉僭跁r(shí)刻發(fā)生變化。因此，往天然氣添加的化學(xué)品劑量需視情況不斷調(diào)整。如果添加太多，化學(xué)反應(yīng)過(guò)程可能會(huì)停止；而添加太少，一些硫化氫可能進(jìn)入管道。因此，過(guò)去需要專(zhuān)家每隔幾分鐘就檢查一次硫化氫的濃度和流速。但是，專(zhuān)家不可能一直守著天然氣設(shè)施，也無(wú)法經(jīng)常往返現(xiàn)場(chǎng)，尤其是地處偏遠(yuǎn)地區(qū)的小型氣井。Streamline Innovations Valkyrie. 流程可智能精準(zhǔn)控制化學(xué)物質(zhì)，取代“現(xiàn)場(chǎng)專(zhuān)家”，使化學(xué)反應(yīng)過(guò)程無(wú)需人為干預(yù)也能維持化學(xué)劑平衡。因此，這一將硫化氫轉(zhuǎn)化為硫的技術(shù)成為市場(chǎng)上最具成本效益的解決方案之一。
起初，Streamline Innovations 試圖使用基于標(biāo)準(zhǔn) PLC 協(xié)議的自動(dòng)化平臺(tái)，但無(wú)法進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算和模式控制。該公司還建立了一個(gè)可與云服務(wù)器通訊的定制 OPC 服務(wù)器，但該服務(wù)器未獲認(rèn)證也缺乏安全防護(hù)。為獲得理想解決方案，Streamline.又花了半年時(shí)間幾乎尋遍所有品牌的解決方案，最終選擇 Moxa 和 Inductive Automation來(lái)協(xié)助建立控制和自動(dòng)化流程、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制，有效解決氧化還原挑戰(zhàn)，讓化學(xué)反應(yīng)更穩(wěn)定。
解決方案
IT/OT 融合推動(dòng)轉(zhuǎn)型
Streamline.Innovations.使用.Moxa.計(jì)算機(jī)運(yùn)行Inductive.Automation.Ignition.SCADA.軟件，并通過(guò)MQTT.通訊協(xié)議讓計(jì)算機(jī)與.Ignition.服務(wù)器建立通訊。MQTT.使相關(guān)數(shù)據(jù)順利傳輸同時(shí)無(wú)需消耗過(guò)多帶寬，這意味著在偏遠(yuǎn)地區(qū)通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)即可傳輸運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)管理頗具挑戰(zhàn)，需要在邊緣和云端之間智能分配計(jì)算任務(wù)。模型預(yù)測(cè)控制等復(fù)雜計(jì)算因需要?dú)v史數(shù)據(jù)，可在云端進(jìn)行。而電機(jī)振動(dòng)產(chǎn)生的大量亞秒級(jí)數(shù)據(jù)因?yàn)闀?huì)消耗太多帶寬，可在邊緣進(jìn)行計(jì)算，無(wú)需全部傳至云端。采用合適的邊緣處理技術(shù)就成為實(shí)現(xiàn)順暢運(yùn)行的關(guān)鍵。
除 Ignition 軟件外，Moxa 計(jì)算機(jī)也可運(yùn)行 Python 腳本，讓.Streamline.Innovations.能進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，例如，結(jié)合美國(guó)國(guó)家氣象局發(fā)布的天氣預(yù)報(bào)來(lái)確定最佳運(yùn)行溫度。單靠.PLC.無(wú)法完成這些計(jì)算，需使用
基于.Python.的機(jī)器學(xué)習(xí)和模糊邏輯算法，來(lái)提升控制效率并通過(guò)自調(diào)系統(tǒng)提高運(yùn)行效率。Streamline Innovations 首席技術(shù)官 Peter Photos 博士表示：“環(huán)境溫度和濕度對(duì)硫的生產(chǎn)影響極大。機(jī)器學(xué)習(xí)有助于我們預(yù)測(cè)溫度、調(diào)整表面活性劑和 pH 值，以獲得最佳效果。例如，如果未來(lái) 6 小時(shí)氣溫將下降，就算現(xiàn)在環(huán)境溫度適中，我們也會(huì)開(kāi)始加熱設(shè)備。
他補(bǔ)充道：“我們徹底改變了.IT/OT.融合的游戲規(guī)則，所以能夠以較小規(guī)模發(fā)展這項(xiàng)技術(shù)。從 IT 角度來(lái)看，使用 API 獲取天氣預(yù)報(bào)是一種唾手可得的計(jì)算。但是過(guò)去，在 OT 應(yīng)用中，沒(méi)有足夠穩(wěn)定可靠的強(qiáng)固型設(shè)備來(lái)支持這類(lèi)計(jì)算過(guò)程?！?/div>
合作成果
基于數(shù)據(jù)的決策促進(jìn)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)
Streamline Innovations 利用 Moxa 的可靠技術(shù)和易于實(shí)施的 IT實(shí)踐，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn) IT/OT 融合。Streamline Innovations 架構(gòu)搭載獲Class I、Div 2 認(rèn)證的 Moxa 強(qiáng)固型計(jì)算機(jī)，用于采集 PLC 數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為有用的.KPI。KPI.數(shù)據(jù)傳輸至云端后，云服務(wù)器再將數(shù)據(jù)分發(fā)給用戶(hù)。而且，Moxa.計(jì)算機(jī)另具強(qiáng)大功能：一旦蜂窩調(diào)制解調(diào)器停機(jī)，Moxa.計(jì)算機(jī)既開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)，并在調(diào)制解調(diào)器恢復(fù)正常后立即將數(shù)據(jù)傳輸至云端，確保 OT 設(shè)備始終順暢運(yùn)行。Photos.表示：“這意味著系統(tǒng)能夠自動(dòng)觀測(cè)，充分展示.Moxa計(jì)算機(jī)的互聯(lián)能力?！?/div>
Streamline Innovations 通過(guò)本地 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)部署 Perspective 模塊，將 Ignition 軟件功能全部打通。這樣，用戶(hù)可通過(guò)設(shè)備附近任一計(jì)算機(jī)訪問(wèn)完整的 HMI 和歷史現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)等。例如，運(yùn)維人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后無(wú)需下車(chē)就可通過(guò)筆記本電腦訪問(wèn)附近設(shè)備，完全不需要部署專(zhuān)用 HMI。此外，借助蜂窩通訊模塊，用戶(hù)可在任意地點(diǎn)訪問(wèn)同一 HMI，也就是說(shuō)運(yùn)維人員可在中央控制室甚至通過(guò)手機(jī)查看和控制設(shè)備，與親臨現(xiàn)場(chǎng)無(wú)異。如果設(shè)備停機(jī)或發(fā)出警報(bào)，運(yùn)人員也大可不必趕往現(xiàn)場(chǎng)，只需在家中或辦公室通過(guò)手機(jī)遠(yuǎn)程重啟設(shè)備即可。
在Moxa解決方案和Ignition軟件的協(xié)助下，Streamline Innovations不再需要太多全職員工在現(xiàn)場(chǎng)管理設(shè)備、不斷更新流速或添加化學(xué)物質(zhì)，從而節(jié)省了.75%.的人力成本。Moxa計(jì)算機(jī)可在承擔(dān)計(jì)算任務(wù)的同時(shí)確保系統(tǒng)始終順暢運(yùn)行。過(guò)去，Streamline Innovations 無(wú)法掌控溫度、濕度等變量，這些要素變化會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的水量。現(xiàn)在，借助.Moxa.計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的 Ignition 軟件和 Python 腳本將機(jī)器學(xué)習(xí)添加至模型預(yù)測(cè)控制，該公司的問(wèn)題迎刃而解。Photos.表示：“我稱(chēng)這一解決方案為邊緣計(jì)算的榮耀之光，是數(shù)據(jù)革命，助力 Streamline 推出突破性的脫硫化氫技術(shù)?！丙?/div>
穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可提升運(yùn)行成效，數(shù)據(jù)集成則可惠益企業(yè)的各個(gè)部門(mén)。這些數(shù)據(jù)可用于制定維護(hù)規(guī)劃，設(shè)計(jì)更高效的設(shè)備，甚至計(jì)算整個(gè)企業(yè)的商業(yè)模式。未來(lái)，完全集成的數(shù)據(jù)將有助于企業(yè)全域自動(dòng)化，讓企業(yè)所有層級(jí)均可基于數(shù)據(jù)作出合理決策。
Moxa 計(jì)算機(jī)和Ignition 軟件支持的Valkyrie 系統(tǒng)已為Streamline Innovations 及其客戶(hù)帶來(lái)諸多惠益，比如節(jié)約成本，降低人力成本，延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間，以及基于系統(tǒng)有效數(shù)據(jù)提升系統(tǒng)智能化程度，持續(xù)改善運(yùn)行效率。展望未來(lái)，Streamline Innovations 計(jì)劃通過(guò)解決方案團(tuán)隊(duì)和豐富經(jīng)驗(yàn)將 Valkyrie. 解決方案推廣至更多客戶(hù)，助力解決工業(yè)市場(chǎng)面對(duì)的挑戰(zhàn)。