与WirelessHART系统一样,Wi-Fi网络可以改善工厂的运营效率。当然,工厂中的Wi-Fi设施与可穿戴设备、平板电脑的结合需要特定软件并与工厂自动化系统集成(如PLC、DCS、资产管理等)。仪表与控制(IC)部门负责维护工厂的Wi-Fi和WirelessHART网络,而这些技术的最终受益者却是工厂的其他部门。
可靠性与维护
可靠性、维护和集成部门负责工厂运营的多个关键任务,但这些任务大多是手动和文书类的工作;比较适合数字化转型。通常采用便携式测试仪进行日常维护巡查,往往在剪贴板的纸质表格上记录读数。然而,记录在纸上的数据是无法搜索的,通常难以读取。必须将数据手动输入到现有数据库中,即使工厂使用手持终端进行数据输入,但如果终端与维护办公室的服务器不同步就很容易丢失数据。
维修技师现在可以携带平板电脑,使用定制的数字清单表格录入数据。任务管理由软件驱动,所有录入的数据都立即通过Wi-Fi网络发送到维护服务器以确保记录是安全、便于搜索的,同时还能用于分析根本原因。维修技师也可以用平板电脑当场拍摄数码照片,记录可靠性问题。在升级为彻底失败之前及早发现这些小问题有助于持续改进可靠性并降低维护成本。
现场Wi-Fi网络还支持远程呈现技术来实时处理另一个地点的问题。让专家从国外专程前来诊断一个特定的设备故障会导致长时间的延误和昂贵的设备停机,还会产生高昂的旅行费用。然而有了远程呈现技术,经验不足的维修技师可以在现场利用可穿戴Wi-Fi摄像机让身处世界上任何地点的专家近距离观察现场设备的问题,然后与现场技术人员互动、合作,甚至能让多个地点的多位专家集思广益找出最佳解决方案。这样可以更快地解决问题并恢复生产,同时减少旅行成本。
此外,利用Wi-Fi可以便捷地访问在线或本地的数字资源以提高生产效率。工厂范围内的Wi-Fi支持实时上网浏览和文档访问,员工无需回到办公室处理行政文件或上网获取信息,这节省了时间和精力。技术人员在工厂的任何位置都可以查看关键文件,如说明书、图纸和步骤,还能观看公司内网或外部网站页面上存储的视频资料。他们还可以远程访问企业资源规划(ERP)或计算机维修管理系统(CMMS)的Web界面以获取工作指令与工作许可,或者访问制造执行系统(MES)以获取生产运营数据,这样可以更快地解决问题,恢复生产并提高生产力。
健康、安全与环境
健康、安全与环境(HSE)部门从数字化转型中受益匪浅,因为确保人员安全的许多任务需要在正常操作或发生事故时具有更高的可见性和更快的反应速度。Wi-Fi体现自身优势的一个特殊领域是集结员工与区域限制。使用纸质清单和对讲机来进行紧急疏散或演习非常的费时,而且定位失踪的工厂员工往往需要搜救人员。此外,迅速应对迷路或受伤员工发出的求救呼叫是具有挑战性的,而且确保员工、访客和承包商不进入限制区域也是一个难题。
表格样本
维护请求
基于可穿戴的身份标签,工厂正在部署采用相同Wi-Fi网络的实时定位系统(RTLS)来定位人员和资产。标签上有恐慌按钮,有人员倒下或不移动时还会发出警报,而且如果有人进入未经授权的区域会触发额外的安全警报。此外,安装在大门等关键位置的激振器可以检测通过的人员。在疏散或集结时,安全协管员携带平板电脑查看人员位置并监测实时进展。这让他们能方便快捷地找到失踪人员,并将他们送到安全处所接受医疗处理。RTLS还提供全面的集结报告和定位历史,有助于准确便捷地进行汇报。
带Wi-Fi功能的平板电脑也无需采用耗时的手工方式来记录和报告事故或危险。通过现场拍摄数码照片并直接将事件报告记录到服务器上,任何人都能使用这些平板电脑来报告发生在工厂任何位置的事故或危险。
即时的远程Wi-Fi访问可以帮助HSE部门加强应急响应,确保人员安全和法律合规性,而且还能找寻丢失的设备并跟踪其使用情况,如移动式空气压缩机和发电机组。
生产
采用Wi-Fi技术的数字化转型可以帮助过程/操作人员节省时间并实现高效运营。一个重要的改进领域是对成套设备(如锅炉、氮气生产、水处理或空气压缩装置)的集成,这些设备通常有自己的本地控制系统。由于只有很少的信号连接到主控制系统,所以操作员通常需要前往成套设备了解报警的根本原因。有了Wi-Fi网络,成套设备中的可编程逻辑控制器(PLC)与控制系统进行数字化集成,这样可以便捷而深入地访问有关成套设备状态的所有数据。该技术可以在早期检测出成套设备的开发问题,从而做出快速响应以确保生产的顺利进行。
与维修技工类似,现场操作员也受益于支持Wi-Fi的平板电脑应用程序,因为它省去了低效的手工数据录入。现场操作员通常手工记录读数,然后将其输入数据库。如果终端与服务器不同步,那么使用手持终端进行现场数据录入同样存在丢失数据的风险。但有了手持平板电脑和专用软件,现场操作员现在可以在定制的数字检查表格中输入数据,然后通过Wi-Fi网络将数据立即传输至维护服务器。因此,人员变得更加高效,可以快速而安全地录入完整数据用于全面分析。
能源与排放
能源效率、控制损失、减排和合规都是工厂运营的关键,这也是工厂范围内Wi-Fi技术可以立即起效的领域。在工厂运营期间,工作人员可能会注意到泄漏、减压阀漏气、绝缘失效、闲置设备运行或阀门打开,但如果依赖传统手工方式,员工可能会忘记报告。然而,Wi-Fi功能可以让工厂中的任何人通过平板电脑或智能手机立即报告泄漏或其他状况,然后拍摄数码照片并将其直接传送至维护服务器。这实现了持续改善,减少了损失,同时降低能源成本和碳足迹。
工人佩戴RFID标签TGUARD
Wi-Fi与WirelessHART是互补的
许多工厂已经在现场部署了工业Wi-Fi设施用于工厂运营的数字化转型,但无线传感器网络无法使用Wi-Fi。发射器中的WirelessHART网络技术与无线传感器连接,用于检测压力、温度、水位、流量、开关触点、振动、腐蚀、声音、电力、液位开关和无线适配器。Wi-Fi收音机耗电量很大,因为它们总是开着,所以Wi-Fi不适合那些必须常年运行而无需更换电池的传感器。Wi-Fi没有网状网络标准来动态规避障碍物。WirelessHART网络让无线传感器的电池寿命更长,同时为全钢结构厂房带来更高的可靠性。这些传感器可用于连续振动监测、手动阀门位置反馈、安全淋浴监测、疏水阀与溢流阀故障检测以及ISO50001能源管理等应用。
也就是说Wi-Fi与针对IC应用的WirelessHART相辅相成,就像办公室和家中的Wi-Fi和蓝牙一样。使用无线传感器减少了实地收集数据所需的人数,从而降低了风险。随着无线网络设施的部署,该工厂将面向未来,因为它已经做好准备利用新式设备来创造新的解决方案。
利用Wi-Fi可以便捷地访问在线或本地的数字资源以提高生产率。
JonasBerge
IC并不是IT
这些应用涉及PLC成套设备等自动化任务,以及可靠性、维护、完整性、能源效率与损失控制、生产和HSE人员等现场运营任务。它们还集成了分布式控制系统(DCS)、用于支持资产管理系统(AMS)的智能设备管理(IDM)软件、历史学家、WirelessHART传感器网络设施以及其他自动化系统。虽然IT部门能为办公系统提供必要的数字化设施,但通常IC部门才拥有运营与维护工厂中Wi-Fi设施所需的专业技能、全天候运行能力以及现场经验(包括危险区域程序)。IC与IT在企业架构的第3.5层相交,该层的非军事区(DMZ)、数据二极管或企业历史学家成为IC与IT系统之间的天然责任边界。IT部门与IC部门必须在该接口位置紧密合作,即IC部门负责工厂运营系统,而IT部门负责业务系统。
部署
工厂在应用中使用WirelessHART和Wi-Fi可以减少计划和非计划的停机时间,提高生产效率,延长设备使用寿命,降低能源强度,减少事故,改善响应时间,同时降低运营与维护成本。
WirelessHART和Wi-Fi都可以部署在工厂中,与现有自动化系统集成。一般来说它们最初与IT域分离,但增加适当安全性后,它们也可以作为后续项目集成到企业级IT域。
有了无线网络设施,你的工厂可以通过部署额外的传感器和软件来满足未来的需求。首先可以与工厂运营人员进行一次数字化转型研讨,然后亲自见证转型的成果。
JonasBerge是艾默生自动化解决方案公司应用技术部主管