OEM通过边缘计算提供自动化压力测试

Engenuity公司提供跨多个行业的控制自动化和数据集成解决方案，主要专注于石油和天然气行业的先进技术。对于许多客户来说，必须每隔几周完成一次防喷器和井控设备的静水压测试，以验证和维护钻井设施的安全性和完整性。这些测试通常是手动执行和记录的，需要几个小时才能完成。根据Engenuity公司的说法，在海上钻井应用中，操作相关阀门阵列的成本可能高达每秒6美元。测试每年可能花费用户数百万美元。

在与壳牌国际勘探和生产公司等合作后，Engenuity开发了一套全自动测试执行和报告产品。自动化测试执行和报告将精确的过程控制、自动文本和电子邮件通知以及过程历史存储和复制结合到一个解决方案中边缘可编程工业控制器(史诗)。

压力比较，分析，执行器，控制

使用测试软件，用户可以绘制出阀门阵列，并确定系统中每个组件的验证压力极限。这使系统达到压力，同时精确测量注入流体，并使用专利的恒压/变容积泵送方法将测量结果与验证标准进行客观比较。

通过一个可改装的执行器，测试管理器可以通过多达30个测试序列监控和控制多达70个阀门。视觉读数使用声学泄漏检测系统来精确定位大型歧管系统中的泄漏位置。收集到的数据可以在测试之间进行映射，以进行比较和可靠性，并用于生成. pdf报告。

用于建模、分析的系统架构

BOPX提供复杂的建模、分析和表示功能。Engenuity的控制工程师Ted Royer说:“所有的测试软件都在EPIC上。BOPX现在只是一个接口。”

网络安全:制造DMZ，可信网络

该软件在测试执行中的主要作用是通过Modbus/TCP连接将配置数据发送到边缘控制器。

“我们可以做其他事情，但我们需要一种方式来显示数据的位置，”罗耶说，以满足客户的需求。

Engenuity发现，客户希望使用传统协议，这样他们就可以验证配置参数是否正确传输，而不会遇到太多麻烦。

然而，不安全的Modbus连接可能会给操作带来风险，因此Engenuity使用了可配置的防火墙来保护关键控制数据。控制器的两个网口之一被配置为只读接口，连接到一个名为制造非军事区(DMZ)的不受信任网络。另一个网口连接到一个独立的、可信的网络，称为制造区，所有输入/输出(I/O)和控制通信都发生在这里。控制器防止在其两个端口之间路由通信，因此不存在不可信连接篡改可信网络上的配置、执行或进程历史数据的风险。

过程控制，告警通知

配置数据安全传输后，边缘控制器的实时控制引擎开始执行测试场景。自动化阀门流形和连接通常直接集成到本地I/O模块中，但如果需要大量的高速处理(通常在3到4毫秒范围内)，公司使用单独的边缘控制器作为远程I/O。在这种情况下，远程EPIC独立处理控制，并向主边缘控制器报告。

当测试执行进行时，主控制器监视该过程。罗耶说:“我们有一个非常完善的报警系统，我们已经开发了几十年。“它在控制器中运行，而不是在HMI中运行，所以它可以用于其他系统。”这包括外部邮件和消息传递服务，控制程序与它们联系以生成针对一系列条件的通知。

过程历史记录存储

主控制器还将测试期间生成的任何流程数据存储到内部数据库服务器。Engenuity使用边缘控制器的操作系统(OS)的安全外壳(SSH)接口，使用供应商提供的加密签名包下载并安装此开源软件。签名应用程序可以防止冒充合法软件的恶意软件的引入。

为了将数据从控制引擎传输到数据库，Engenuity使用开源物联网(IoT)引擎，该引擎由供应商预安装在边缘控制器上。它提供了数以千计的功能，用于连接和处理来自不同来源的数据，包括设备、数据库和web服务。Engenuity配置引擎以监视I/O、流程变量和事件，然后将这些数据点传输到内部数据库服务器。

数据完整性、可用性

由于测试数据用于验证用户系统的安全性和有效性，客户需要经常访问过程历史，并且通常需要额外的保护来确保数据的完整性。这是通过数据库内置的复制功能完成的。

Royer说:“通常情况下，在石油钻井平台上，客户只有Wi-Fi连接到设备，这不是非常可靠，他们希望能够登录并查看以前的运行数据。有时他们想把大量的记录，甚至整个工作，拉到一个(微软)Excel电子表格中……不过，它不必是实时的，所以我们会在办公室里设置另一个控制器，作为现场控制器的复制品。”

岸上复制控制器中的数据库服务器定期向岸上主控制器请求数据复制。作为响应，主数据库服务器向副本发送事务日志，用于更新自身。客户可以连接到副本，从而为其提供数据冗余和高可用性，而不是给主控制器带来大量数据请求的负担。罗耶说:“我们(在办公室)有足够的带宽，所以这让他们两全其美。”

在网络之间远距离传输敏感数据会带来安全隐患。为了促进与主边缘控制器的安全数据交换，Engenuity通过点对点虚拟专用网(VPN)连接将副本控制器连接到离岸制造区网络。Engenuity向客户授予该专用网络的只读凭据。罗耶说，为了使这一安排尽可能“简单和防弹”，他公司办公室里的每个虚拟控制器都通过一个单独的专用VPN设备连接到外部。

如果客户希望将流程数据分布到一个站点之外，他们可以使用其嵌入式连接软件向副本控制器添加云注入功能。该平台的模块化架构允许Engenuity安装一系列组件，这些组件允许控制器将OPC标签数据直接发送到云服务。在那里，客户可以访问世界各地的测试数据。

边缘控制的好处:金钱、时间、空间、正常运行时间

对于许多客户来说，测试是符合法规要求的，停机时间的成本可能从每小时15,000美元到20,000美元不等。BOPX必须快速可靠地执行，以交付价值。根据安装的大小和操作，Engenuity的BOPX测试系统通过完全集成的系统，每次完整测试可以节省10-20个小时。通过高正常运行时间和自动化测试，该公司的客户可以减少现场工作人员，更容易适应远程操作。

罗耶说:“拥有一个完整的控制系统有很多好处，它可以告诉你哪里出了问题。”“我会在半夜收到(来自控制系统的)短信，当(客户)打电话给我....时，我已经登录了我能准确地告诉他们问题在哪里，而且通常都很简单。”

Royer表示，对于传统的plc, Engenuity的解决方案将需要来自IT的持续支持，但使用边缘控制器，他们能够自己管理整个解决方案。

“(用户)没有空间放置服务器....这些(IT室)是位于危险区域中间的非机密区域。它们被设计成半满，(通常)它们已经满了....所以现在你要用NEMA 4盒子里的东西来取代它……(我们的EPIC)有9个服务器，我们甚至没有占用1英尺的空间，”Royer说。

通过边缘控制，Engenuity消除了复杂的多产品集成需求，提供无缝操作和即时数据访问。

Engenuity总裁Jeff Hilpert表示:“将数据和控制集成在一个背板上，是大幅降低成本、提高正常运行时间、访问数据和扩大利用率的关键。”

乔什·伊斯特本，技术营销总监，光电子的22．由网页内容经理克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com．

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关键词:边缘计算，远程监控，边缘控制

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