Amerykańska firma zajmująca się produkcją energii odnawialnej uzyskała wiele korzyści dla realizowanych operacji oraz zarządzania dzięki nowemu systemowi sterującemu SCADA. System ten pomaga w przygotowywaniu raportów środowiskowych oraz dostarcza wielu użytecznych informacji.
Zmodernizowany komputerowy system sterowania procesami technologicznymi i produkcji SCADA (supervisory control and data acquisition) może ułatwić firmom przemysłowym zachowanie zgodności z obowiązującymi przepisami oraz przynieść im inne korzyści. Przekonała się o tym amerykańska firma Roeslein Alternative Energy (RAE), która wdrożyła taki system u siebie i stwierdziła pozytywne efekty w wielu obszarach.
Roeslein Alternative Energy z siedzibą w St. Louis (stan Missouri) posiada biogazownie, w których bioodpady rolnicze i przemysłowe są przetwarzane na odnawialny gaz ziemny (renewable natural gas – RNG) oraz koprodukty zrównoważone. Firma ta zajmuje się również projektowaniem takich zakładów. Do Roeslein Alternative Energy należy firma Roeslein & Associates, zajmująca się integracją systemów. To właśnie R&A opracowała nowy system SCADA dla RAE.
Specjaliści z Roeslein & Associates wykorzystali do tego celu kilka nowoczesnych technologii, w tym platformę usług w chmurze, platformę sterowania SCADA, przetwarzanie danych na krawędzi sieci oraz protokół transmisji danych MQTT (message queuing telemetry transport).
Nowy system SCADA bezpiecznie zbiera dane z różnych, rozproszonych lokalizacji i umożliwia dostęp do tych danych w jednym miejscu. System ten pomaga firmie RAE w spełnianiu określonych przepisami państwowymi wymagań dotyczących regularnego składania raportów oddziaływania na środowisko. Może też pomóc innym firmom w tej kwestii. Bezpieczne połączenia sieciowe umożliwiają wsparcie dla większej liczby firm, przy czym każda z nich będzie miała dostęp tylko do swoich własnych danych. System oferuje ulepszony sposób wizualizacji danych, oceny statusu realizowanych operacji oraz tworzenie wymaganych miesięcznych raportów w celu zachowania zgodności z obowiązującymi przepisami.
System stanowi tzw. jedno źródło informacji (single source of truth – SST; wszystkie dane firmowe są przeniesione do jednego miejsca). Usprawnił on proces regularnego przekazywania danych organom państwowym. Firma RAE wykorzystuje także codziennie tę nową platformę do zarządzania i optymalizacji produkcji, stale dodając przy tym nowe funkcje.
Integrowanie technologii SCADA, chmury obliczeniowej oraz przetwarzania danych na krawędzi sieci
Jak stwierdził Mitchell Leefers, inżynier systemów w firmie Roeslein & Associates, połączenie ze sobą wszystkich części nie było trudne. – Wszystko dało się ładnie zintegrować. Było potrzebne trochę nauki pracy z zasobami Amazon Web Services, jednak w przypadku krawędzi sieci oraz protokołu MQTT wszystko łatwo sie ułożyło – mówi Mitchell Leyfers.
Omawiany projekt obejmuje dwa oddzielne systemy Hub-and-Spoke. Termin ten („piasta i szprychy”) oznacza model zakładający istnienie węzła transportowego – hubu (piasty) oraz zasilających go promienistych linii transportowych (szprych). Jeden z tych systemów obsługuje wymagane przepisami raportowanie danych i bezpiecznie może obsługiwać też inne firmy. Posiada prywatną wirtualną chmurę. Ponadto realizuje bezpośrednie połączenia ethernetowe z programowalnymi sterownikami logicznymi (PLC) w celu zapewnienia komunikacji z urządzeniami brzegowymi sieci. Transmisja danych odbywa się przy wykorzystaniu protokołu MQTT. Natomiast drugi system jest przeznaczony tylko dla firmy RAE i zbiera jej wszystkie dane procesowe. Dane te są wykorzystywane do obliczania całkowitej efektywności wyposażenia (OEE), rozwiązywania problemów, śledzenia prac związanych z utrzymaniem ruchu oraz ulepszania procesów.
– Gdy podejmowaliśmy decyzję o podziale na dwa systemy, nie mieliśmy żadnego modelu z poprzedniego projektu. Podjęliśmy ją w oparciu o to, co zaprezentowała nam firma RAE oraz problemy, jakie napotkaliśmy w przeszłości – mówi Mitchell Leefers.
System SCADA pomaga firmie RAE w dostarczaniu raportów zgodności z przepisami organom federalnym i stanowym. Jak stwierdził Ivailo Chervenkov, dyrektor finansowy RAE: – System ten także zwiększył nasze możliwości usprawniania zbierania i dystrybucji danych. Odbywa się to teraz bardziej efektywnie. Przed wprowadzeniem tego systemu wszystkie dane były zbierane, filtrowane i dystrybuowane uciążliwymi metodami ręcznymi.
Obecnie firma RAE dzięki swoim danym ma więcej możliwości oraz ulepsza swoje operacje. – System pozwolił nam na rozbudowanie raportowania, szczególnie w obliczu wyzwań związanych ze zwiększeniem mocy produkcyjnych, liczby posiadanych zakładów oraz złożoności. Ponadto dane stały się bardziej dostępne i wiarygodne, przyspieszając podstawowe działania związane z produkcją i prognozowaniem. System pomaga nam łatwo identyfikować obszary, w których występują problemy, i bardzo szybko odnajdować rozwiązania tych problemów. Wynikiem jest zwiększona efektywność i jakość informacji oraz podejmowania decyzji – mówi Ivailo Chervenkov.
Oprogramowanie SCADA oferuje nie tylko pomoc w zachowaniu zgodności z przepisami
Eric Banks, wiceprezes ds. technicznych firmy RAE, twierdzi, że oprogramowanie SCADA łączy się z naszymi codziennymi raportami i umożliwia dostęp do danych z jednego punktu. Posiada narzędzie umożliwiające dostęp do danych historycznych i wyświetlenie ich w postaci graficznej w celu analizowania procesów. Pomaga to w optymalizacji procesów oraz rozwiązywaniu problemów. – Mogliśmy porównać graficznie nasze dane historyczne dotyczące produkcji biogazu z naszym modelem prognozowania tej produkcji oraz zmienić nasz model prognozowania za pomocą danych empirycznych. Śledzimy odzyskiwanie metanu oraz zawartość metanu w biogazie, a dane te są wykorzystywane do identyfikacji „podejrzanych” mierników i szybszego ich naprawiania – mówi Eric Banks.
Nowy system SCADA pozwala zaoszczędzić dużo czasu w kwestii rozwiązywania problemów. –Oszczędza on czas, ponieważ większość zakładów jest odległych od naszego biura. Możemy zbierać dane i analizować je w biurze, a następnie wydawać polecenia pracownikom znajdującym się w tych zakładach, bez konieczności jazdy tam przez 4–5 godzin w jedną stronę – mówi Banks.
Firma stwierdza także uzyskanie korzyści z trendów, utworzonych na podstawie jej danych na platformie SCADA. – Nasz dział techniczny wykorzystuje w rozległym zakresie narzędzie do opracowywania trendów dopasowanych do potrzeb użytkownika. Pozwala ono naszym pracownikom na umieszczenie wielu zmiennych na jednym wykresie oraz pobranie danych w postaci pliku csv dla celów dalszej obróbki i analizy. Narzędzie do opracowywania trendów dopasowanych do potrzeb użytkownika ma możliwość obsługi różnych zapytań o dane, takich jak dane z okresu jednej minuty, przeciętne wartości z jednej minuty czy godziny itd. To pomaga w zarządzaniu danymi, obojętnie jaka jest częstotliwość pobierania danych, potrzebna do wykonania zadania – mówi Eric Banks.
Firma RAE przekonała się, że posiadanie lepszego dostępu do większej ilości danych przynosi dużą wartość. – Jest to kluczowe dla procesu podejmowania decyzji oraz budżetowania. System dostarcza spójnych i dokładnych danych w bardzo szybkim czasie. Są one wykorzystywane codziennie przez różnych pracowników w całej firmie. Ponadto pomogło to nam w ulepszeniu hierarchii podejmowania decyzji poprzez udostępnianie różnych typów informacji personelowi kierowniczemu różnego szczebla – mówi Chervenkov.
System rejestrujący dane dotyczące zgodności z przepisami może też pomóc firmom z tych gałęzi przemysłu, w których nie jest to wymagane
Jak stwierdził Mitchell Leefers, oprogramowanie rejestrujące dane dotyczące zgodności z przepisami może także pomóc tym organizacjom, których działalność nie wymaga raportowania tej zgodności organom państwowym.
– Ten typ systemu może być wykorzystywany dosłownie do każdego rodzaju akwizycji i analizy danych. Stworzyliśmy niezwykle dostępny system o wysokiej redundancji, który za pomocą Internetu niezawodnie pobiera dane operacyjne z zakładów znajdujących się w dowolnym miejscu na świecie, a następnie przesyła je do centralnej bazy danych. To jest właśnie ten problem braku dostępu do danych, który rozwiązaliśmy i nasz system może być rozwiązaniem dla wielu różnych firm – mówi Mitchell Leefers.
Obecnie firma Roeslein dodaje nowe funkcje do swojego systemu. – Zajmujemy się procesem integrowania systemu kodów kreskowych z naszym systemem, co ma ulepszyć śledzenie wysyłek gazu. Wiele zakładów produkcyjnych nie ma bezpośredniego podłączenia do rurociągu gazowego, dlatego przewożą gaz ciężarówkami do stacji rozładowania, gdzie jest on wprowadzany do rurociągu. Każda wysyłka gazu musi być śledzona za pomocą dokumentu, który zawiera informacje na temat gazu załadowanego na daną ciężarówkę. Obecnie proces dokumentowania jest w dużym stopniu ręczny. Operator musi wypełnić wiele pól w dokumentach ręcznie, co stwarza możliwości popełnienia błędów. Natomiast system kodów kreskowych sprawi, że sporządzanie dokumentów oraz śledzenie każdego ładunku gazu będzie znacznie łatwiejsze i bardziej niezawodne – mówi Mitchell Leefers.
Jim Meyers menedżer ds. komunikacji w firmie Inductive Automation . Jest twórcą przemysłowej platformy aplikacyjnej Ignition, przeznaczonej dla systemów SCADA, HMI, MES oraz IIoT.