内部流程:工业气体发生器升级控制

Airgas Madison工厂运行售罄，因此停机时间是非常昂贵的。升级DCS有助于最大限度地提高产量和维护运营数据。

通过西门子工业的Rich Chmielewski 2011年7月18日

商业气体分销商无法得到足够的Airgas空分工厂生产的产品，麦迪逊附近，威斯康辛州。该工厂于1994年投入使用，由Airgas Merchant gas, LLC拥有和运营，并不断超卖。液态氧、氮气和氩气的销售帮助Airgas通过其子公司成为全国最大的工业、医疗和特种气体以及焊接用品经销商。

当工厂首次投产时，贝利INFI 90分布式控制系统(DCS)与LAN-90过程控制视图4.3控制台人机界面(HMI)控制所有过程。2007年，Airgas团队确定DCS的表现令人满意;然而，在内存、速度和其他重要功能(包括报警管理)方面，人机界面远远落后于技术曲线。HMI的备件供应也是一个问题。

“旧的HMI系统束缚了工厂，”Airgas工厂经理Bernard Malnarick说。“故障排除是一个大问题，数据管理是不可能的，因为HMI没有足够的内存。”

在进行全面的市场比较后，Airgas团队(包括Malnarick，运营总监Dan Wharmby和Mulberry, AR，工厂经理Jay hollenstein)制定了一个迁移策略，以避免停机并最大化现有设备的投资。

该策略不仅可以提供现有HMI平台的好处，还可以通过保留现有Bailey控制器硬件以及现场验证的应用程序配置来帮助团队实现资本支出目标。Airgas选择西门子的Simatic PCS 7/90操作系统HMI作为其麦迪逊工厂迁移战略的核心，因为该产品具有与Infi 90的自动连接工具。由西门子解决方案合作伙伴AMCS公司于2008年6月安装，新的HMI允许Airgas继续使用其贝利控制器，而无需对控制器上的应用软件进行修改，这消除了控制器重新验证的需要。

“AMCS已经成功地为我们完成了其他几项工作，但真正吸引我的是他们对我们行业的了解，”Malnarick说。“他们知道如何整合人机界面，也知道我们如何利用它来运营我们的工厂和生产我们的产品。”

Airgas估计，由于不需要更换硬件和I/O，它避免了至少一周的停机时间。PCS 7/90 OS cGMP设计和现成的西门子文档进一步减少了过渡所需的时间。沃姆比表示:“我们希望保留对现有控制器的投资，我们不想改变所有东西。”他在该地区的几家Airgas工厂负责生产管理。他还监督包括麦迪逊工厂在内的这些工厂的流程改进的资本项目。“与此同时，我们需要执行新控制器代码所需的验证。AMCS与我们密切合作，确保PCS 7/90操作系统在操作改进和cGMP验证方面达到或超过我们的预期。”

并行操作避免停机

在选择AMCS和西门子平台进行升级后不久，迁移工作就开始了。在项目的过渡阶段，现有系统和新系统的并行操作促进了系统转换、验证和操作员培训。

AMCS工程副总裁Wai Wong表示:“并行操作是通过暂时使用一个CIU与两台pc 7/90操作系统服务器通信来实现的，而另一个CIU仍然连接到Bailey控制台。”“一旦系统验证完成，操作准备就绪，其余Bailey控制台就断开了连接。然后连接其余pcs7操作系统服务器，为Airgas提供完整的HMI冗余。”

AMCS在中央控制室安装了四个工作站中的一个，大约有300个I/O点，以提供一个试点，以促进分阶段策略。一条线路迁移到pcs7操作系统，而其他线路仍然连接到贝利INFI 90。马尔纳里克说，并行操作“给了我们时间来适应系统和培训操作员。”

无缝的变化

据Malnarick介绍，除了Bailey INFI 90系统外，作业人员此前从未使用过任何HMI系统。结果，他们一开始对迁徙感到不安;然而，他们很快就接受了新系统。他认为AMCS提供的服务和新系统的兼容性是无缝过渡和运营商快速接受的重要原因。

Malnarick说:“从之前在AMCS和西门子的工作中，我知道会发生什么。“当操作人员习惯了新的人机界面后，他们无法相信没有它他们是如何生活的。这种轻松的过渡源于AMCS愿意与我们合作，以确保系统全面运行时一切都能正常运行。”作为过渡的一部分，AMCS使用Simatic PCS 7 90/OS软件将基本的MS DOS黑色轮廓屏幕转换为Windows。专用的传统键盘和客户打印机被传统的QWERTY键盘和USB鼠标硬件以及打印机所取代。

Malnarick说:“在基本层面上，AMCS采用了旧屏幕，并将其形状和轮廓整合到新的人机界面中。”“一切都在那里:阀门甚至在相同的位置。我们只改变了一些东西，比如控制器的位置。在此之前，控制器是由一个字母表示的——从a到d，甚至阀门也显示为一个字母。AMCS在集成过程中添加了一个按钮，现在字母仍然出现，但控制器和阀门名称和标签也是如此。这进一步帮助了运营商进行转型。”

更好的趋势，维护

在转型之后，工厂立即开始受益于最新的HMI。在过去，工厂大约50%的I/O是由旧系统处理的，即使是这些有限的数据也只能使用8个小时，然后就会被自动删除。此外，建立新的趋势是一项艰巨的任务。

如今，所有工厂的I/O和所有返回到HMI的信息都是趋势化的，并自动保存在实时历史记录中30天。此外，这些数据可以从历史学家那里存档。只需几秒钟就可以调出控制室中任何一个工作站上的阀门、控制器和其他数据。此外，Malnarick现在可以通过互联网远程无线监控和控制工厂。

“迁徙极大地帮助了我们的预防性维护，”Malnarick说。“过去，在数据消失之前，我们只有4到8个小时的窗口期。几乎不可能排除故障。现在我们有大量的数据需要梳理，这有助于最大限度地提高生产和效率以及电力消耗趋势。有了这些数据，以及更好的管理警报的方法，我们可以立即识别并阻止潜在的问题。有一次，我们的一件设备出现故障，趋势帮助我们确定这不是工艺故障，而是机械故障。我们能够在几分钟内确定故障来源，为运营商节省了许多时间，避免了停机时间。”

展望未来

Airgas运营副总裁Tom Mulqueen表示，可靠性是所有Airgas工厂的游戏名称。在麦迪逊工厂，停机时间尤其昂贵。“我们的工厂应该99%的时间都在运转，”他说。他说:“如果麦迪逊的工厂倒闭了，我们就不得不从竞争对手那里购买产品。这降低了我们的底线，并减缓了我们向客户交付的速度。因此，我们的期望非常高。PCS 7 90/OS自投入使用以来已经100%运行，达到了我们的预期。”

PCS 7 90/OS HMI升级的可靠性和高性能也为麦迪逊的Airgas工厂提供了许多未来改进的选择。沃姆比说:“我们的下一个优先事项是根据需要逐步淘汰旧控制器。”“新的人机界面系统提供了广泛的选择，包括西门子Simatic控制器、Profibus和新的I/O产品。我们可以在没有过多停机时间，也不会超过我们的资本支出目标的情况下逐步投入所有内容。”

Malnarick补充说:“有了这个系统，我们可以提高运营绩效，并在时间和资源允许的情况下安排未来的资本支出。这提高了我们工厂的性能和现有资本的管理。”

Rich Chmielewski是西门子工业公司的化学和生物燃料营销经理。