La ola de la industria 4.0 está barriendo la industria química, y los equipos tradicionales "mudos" ya son difíciles de satisfacer las necesidades de las plantas químicas inteligentes. Como "ojos" y "manos y pies" de la automatización industrial, los cambios en el campo de los instrumentos son particularmente profundos. Este artículo explorará cómo los instrumentos químicos han evolucionado de una sola herramienta de percepción a un nodo inteligente interconectado desde la perspectiva del Internet industrial de las cosas (iiot) y remodelará la imagen futura de la producción química.

I. adiós al instrumento "mudo": iiot instala "cerebro" y "boca" para el instrumento

Los instrumentos químicos tradicionales tienen una sola función: el transmisor de presión convierte la señal de presión en una corriente de 4 - 20ma, y el medidor de nivel solo muestra la altura del nivel. Hacen todo lo posible para "percibir" el mundo, pero no pueden "expresar" su propio Estado. Son proveedores de datos pasivos, una vez que se produce una avería o una deriva de precisión, el personal de mantenimiento a menudo solo puede detectarlo después, lo que resulta en paradas no planificadas e incluso accidentes de Seguridad.

El núcleo de la tecnología iiot radica en la "conexión" y la "inteligencia". Al incorporar microprocesadores avanzados y chips de comunicación digital a los instrumentos tradicionales y acceder a las plataformas industriales de Internet utilizando redes inalámbricas o por cable, le damos al instrumento "cerebro" (autoprocesamiento, capacidad de autodiagnóstico) y "boca" (capacidad de comunicación digital). Desde entonces, el instrumento ya no es el punto final de la información, sino que se ha convertido en una fuente clave y un nodo inteligente para el flujo de datos industriales.

2. valor central de los instrumentos inteligentes: dividendos de datos mucho más allá de la medición

El valor traído por los instrumentos inteligentes iiot ha superado con creces el requisito básico de "medición precisa".

1. Mantenimiento predictivo, convirtiendo la pasividad en iniciativa
   Los instrumentos inteligentes pueden monitorear continuamente su estado de salud. Por ejemplo, un transmisor de presión inteligente puede monitorear los cambios en el valor capacitivo del diafragma, la estabilidad de la unidad electrónica e incluso el impacto de la temperatura ambiente en sí mismo. Cuando estos parámetros muestran una tendencia anormal pero aún no han causado un fallo en la medición, el instrumento puede enviar un mensaje de alerta temprana con antelación. El personal de mantenimiento puede planificar el reemplazo en la próxima ventana de estacionamiento de acuerdo con esto, evitando así paradas inesperadas y logrando un salto de "mantenimiento preventivo" (reemplazo regular) a "mantenimiento predictivo" (reemplazo bajo demanda), reduciendo significativamente los costos de mantenimiento y los riesgos de Seguridad.

2. Operación y mantenimiento remotos y gestión por lotes, duplicando la eficiencia
   Los ingenieros no necesitan escalar Torres altas ni adentrarse en áreas peligrosas, y en la Sala de control o la Oficina pueden realizar diagnósticos remotos, modificaciones de rango, configuración e incluso actualizaciones de firmware de instrumentos a miles de kilómetros de distancia a través de software. Para los grandes parques químicos con miles de instrumentos, la Plataforma iiot puede realizar la gestión por lotes de instrumentos y el "tablero de salud de activos", revisando el Estado de salud y la vida útil de todos los instrumentos con un solo clic, mejorando en gran medida la eficiencia de operación y mantenimiento y reduciendo los riesgos para la seguridad del Personal.

3. Fusión de datos y optimización de procesos para crear nuevos valores
   El valor cambia cualitativamente cuando una gran cantidad de datos de instrumentos con marcas cronológicas (presión, flujo, temperatura, vibración, etc.) se reúnen en la plataforma en la nube iiot o en el servidor de borde. A través del análisis de Big data y algoritmos de inteligencia artificial, las empresas pueden:

• Optimizar el consumo de energía:Analizar la relación entre el flujo de vapor y la temperatura del reactor y encontrar el punto de operación más eficiente energéticamente.

• Aumentar la tasa de producción:Rastrear la relación entre las fluctuaciones de calidad del producto y las curvas de parámetros clave en el proceso de producción y bloquear la fórmula de proceso excelente.

• Lograr el gemelo digital:Los datos en tiempo real de alta precisión son la base para construir fábricas virtuales (gemelos digitales), que se pueden utilizar para simular, predecir y optimizar todo el sistema de producción.

III. soporte técnico clave: de Hart a inalámbrico

Este cambio no puede separarse de los avances en las tecnologías de la comunicación:

• Protocolos como Hart / modbus:Estos protocolos tradicionales logran la comunicación digital sobre la base de los cables existentes y son una base importante para la evolución del iiot.

• WirelessHART/ISA100.11a:El Protocolo de red inalámbrica diseñado especialmente para el entorno industrial tiene las características de autoorganización, autocuración y alta fiabilidad, lo que resuelve los problemas de cableado en entornos complejos y ofrece la posibilidad de renovación de fábricas antiguas y monitoreo de equipos móviles.

• OPC UA:Se resuelve el problema del intercambio de datos entre diferentes marcas y equipos de diferentes protocolos, y se proporcionan estándares para el acceso eficiente, seguro y unificado de los datos.

• Cálculo del borde:Proporcionar servicios inteligentes cerca de la fuente de generación de datos, analizar y procesar los datos con altos requisitos en tiempo real en el lugar, reducir la presión en la nube y mejorar la velocidad de respuesta del sistema.

IV. desafíos y reflexiones

El camino hacia el futuro de zhilian no es un camino suave:

• Ciberseguridad:La red de equipos inevitablemente aumentará el área de ataque. Es necesario construir un sistema de defensa en profundidad, desde chips, dispositivos hasta redes y plataformas en la nube, para garantizar la seguridad absoluta de los sistemas industriales.

• Evaluación del retorno de la inversión (retorno de la inversión):La inversión inicial en actualizaciones inteligentes es alta y es necesario demostrar su valor a largo plazo a los responsables políticos desde la perspectiva de todo el ciclo de vida (opex reducido, tiempo de inactividad reducido, mejora de la eficiencia energética).

• Transformación de las habilidades del talento:Los requisitos para los ingenieros de instrumentos han cambiado de habilidades de mantenimiento simples a capacidades compuestas que requieren análisis de ti, red y datos.

V. perspectivas para el futuro: la inteligencia omnipresente

Los futuros instrumentos químicos ya no serán islas de información. Serán un todo orgánico altamente coordinado: las fluctuaciones de presión desencadenarán la compensación activa del medidor de flujo y los datos del sensor de temperatura se vincularán con el localizador de la válvula para lograr un control más preciso. Todos los datos se reúnen y analizan en la nube, y finalmente se forma un sistema de producción inteligente autoperceptivo, autodiagnóstico, autodecisión y autooptimización.

Conclusión:

La evolución de la "percepción" a la "alianza inteligente" es una profunda revolución paradigmática en el campo de los instrumentos químicos. Está cambiando el papel de los instrumentos de un centro de costos a un centro de creación de valor. Para las empresas químicas, abrazar el iiot lo antes posible y diseñar un sistema de instrumentos inteligentes es sin duda un paso clave para construir las ventajas centrales del futuro en la feroz competencia del mercado. Y nosotros, los instrumentos, somos los testigos y promotores de este gran cambio.