سیستم‌های کنترل توزیع‌شده ABB چیست؟ — غنی‌شده با داده‌ها و بینش موارد

هسته دیجیتالی صنایع فرآوری

همان‌طور که تأسیسات صنعتی به دنبال سطوح بالاتری از اتوماسیون و هوش دیجیتال هستند، سیستم‌های کنترل توزیع‌شده ABB (DCS) به عنوان لایه کنترل اصلی عمل می‌کنند که دارایی‌های تولیدی، داده‌های فرآیندی و تصمیم‌گیری‌های عملیاتی را به هم متصل می‌کنند. این پلتفرم‌های DCS که برای محیط‌های پرظرفیت و چندشیفتی طراحی شده‌اند، هزاران متغیر را به‌صورت همزمان مدیریت و ثابت نگه می‌دارند و دقت، ایمنی و مصرف بهینه منابع را تضمین می‌کنند.

توجیه اقتصادی پذیرش سیستم کنترل توزیع‌شده (DCS) به همان اندازه قانع‌کننده است. در مطالعات اخیر میدانی شرکت ABB در صنایع انرژی و فرآوری، واحدهایی که از معماری‌های پیشرفته DCS استفاده کردند، بهبود ۵ تا ۱۰ درصدی در اثربخشی کلی تجهیزات (OEE)، کاهش ۱۲ تا ۲۰ درصدی توقف‌های مرتبط با نگهداری و کاهش ۶ تا ۱۵ درصدی ضایعات یا مواد خارج از مشخصات را بسته به فرآیندهای خاص هر بخش به دست آوردند. این نتایج قابل اندازه‌گیری تأیید می‌کنند که DCS هم کارایی هزینه‌ای و هم تاب‌آوری رقابتی را افزایش می‌دهد.

در همین حال، معیارهای پایداری به‌طور فزاینده‌ای برجسته شده‌اند. مقایسه معیارها در بیش از ۴۰ نصب DCS از ABB نشان داد که شدت مصرف انرژی به‌طور متوسط ۷ تا ۱۲ درصد کاهش یافته و کیفیت تخلیه فاضلاب تا ۱۰ درصد بهبود یافته است که این امر سود محیط‌زیستی حاصل از اتوماسیون فرآیندی دقیق و هماهنگ را نشان می‌دهد.

محفظه محصولات ABB DCS
1.ABB Ability™ System 800xA

سیستم 800xA به عنوان یک محیط یکپارچه اتوماسیون و اطلاعات عمل می‌کند که قادر به پردازش شبکه‌های گسترده I/O و سیگنال‌های بین رشته‌ای است. در یک نمونه پیاده‌سازی در تولید انرژی، یک نیروگاه سیکل ترکیبی 500 مگاواتی که با 800xA مجهز شده بود، گزارش داد که رویدادهای بارگذاری بیش از حد آلارم‌ها 40٪ کاهش یافته است که این امر منجر به بهبود واکنش‌دهی اپراتورها و کنترل حوادث شده است.

علاوه بر این، چارچوب‌های دیجیتال دوقلو و شبیه‌سازی آن، چرخه‌های راه‌اندازی را کوتاه می‌کند. داده‌ها از کاربردهای نفت فراساحلی نشان می‌دهد زمان‌های راه‌اندازی با اجرای آزمون شبیه‌سازی قبل از راه‌اندازی واقعی، 15 تا 18 درصد کاهش می‌یابد که این امر به معنای ورود سریع‌تر به درآمدزایی و کاهش ریسک مهندسی است.

2. سیستم کنترل توزیع‌شده Freelance

فیرلنس برای واحدهای غیرمتمرکز یا خطوط صنعتی متوسطی که به قابلیت اطمینان بدون پیچیدگی‌های مهندسی نیاز دارند، مناسب است. در یک تأسیس تولید مواد شیمیایی تخصصی در جنوب شرق آسیا، ادغام سیستم فیرلنس منجر به کاهش ۱۰ درصدی زمان چرخه بچ و بهبود ۸ درصدی تکرارپذیری شد و نشان‌دهنده تناسب آن برای تولید مبتنی بر فرمول‌ها است که در آن یکنواختی بسیار حائز اهمیت است.

سیستم کنترل توزیع‌شده ABB — تحول صنعت با پشتیبانی از داده‌های عملیاتی

زنجیره‌های تأمین جهانی مدرن به صنایعی وابسته هستند که عملیات مداوم و دقت در مواد را می‌طلبد. در صنایع آب و برق، تصفیه، فلزات، سیمان و داروسازی، راهکارهای DCS شرکت ABB بهبود عملکرد قابل‌مشاهده‌ای را نشان داده‌اند.

• مورد پتروشیمی
در یک مجتمع پتروشیمی در خاورمیانه، سیستم کنترل توزیع‌شده ABB کنترل دقیق‌تری از ستون‌های تقطیر و واحدهای کراکینگ فراهم کرد که منجر به افزایش ۴ درصدی بازده تبدیل و کاهش ۲٫۶ درصدی مصرف انرژی در هر تن محصول شد. از آنجا که حاشیه سود در صنعت پتروشیمی به حجم تولید حساس است، حتی بهبودهای تک رقمی نیز به مزایای سالانه چند میلیون دلاری تبدیل می‌شوند.

• مورد آب و برق
یک شرکت خدمات عمومی اروپایی که از سیستم کنترل توزیع‌شده ABB استفاده می‌کند، به بهبود ۳۰ درصدی در قابلیت پیگیری بار و بهبود ۱۵ درصدی در چابکی پاسخ به تقاضا دست یافته است و این امر امکان ادغام سطح بالاتری از انرژی‌های تجدیدپذیر در شبکه را بدون تضعیف پایداری فراهم کرده است. همچنین تشخیص‌های پیش‌بینانه که درون سیستم کنترل توزیع‌شده گنجانده شده‌اند، خاموشی‌های ناگهانی پمپ‌ها را تقریباً ۲۰ درصد کاهش داده‌اند.

• مورد فلزات و معادن
در یک تأسیسات ذوب فلزات، کنترل پایداری دما و مقدار مواد اولیه بر پایه سیستم DCS باعث کاهش ۱۱ درصدی نوسانات تشکیل سرباره شد که منجر به افزایش بازیابی مواد و کاهش سایش کوره گردید. تحلیل امتداد عمر دارایی‌ها، افزایش پنج ساله در طول عمر مواد مقاوم حرارتی حیاتی را برآورد کرد.

• مورد تولید سیمان
کنترل خودکار کوره با استفاده از مدل‌های ABB، یکنواختی کلینکر را بهبود بخشید و همزمان مصرف سوخت را به میزان ۸ تا ۱۰ درصد کاهش داد که عاملی مهم در هزینه‌های تولید سیمان محسوب می‌شود. تحلیل بیشتر نشان داد نرخ بازکاری محصولات ۶ درصد کاهش یافته است که صرفه‌جویی استراتژیکی در فرآیندهای بعدی ایجاد می‌کند.

این مثال‌های بخشی نشان می‌دهند که سیستم DCS شرکت ABB تنها اقدام به اندازه‌گیری و عملکرد نمی‌کند؛ بلکه به‌صورت استراتژیک اقتصاد تولید را تغییر می‌دهد.

مزایای سیستم‌های کنترل توزیع‌شده ABB — دیدگاه‌های کمّی

اگرچه مزایای اصلی شامل یکپارچه‌سازی، ایمنی و مقاومت در برابر تهدیدهای سایبری است، شاخص‌های عملکرد مبتنی بر داده تفاوت بیشتری در سیستم‌های ABB ایجاد می‌کنند:

• در دسترس‌بودن عملیاتی
معماری‌های افزونه باعث دسترسی بیش از 99.95٪ می‌شوند که برای بخش‌هایی مانند پالایشگاه‌ها حیاتی است، جایی که ضررهای ناشی از توقف ممکن است به بیش از 300,000 دلار آمریکا در ساعت برسد.

• هوش فنی و نگهداری
نظارت پیش‌بینانه بر وضعیت می‌تواند هزینه‌های سالانه نگهداری را 12 تا 22 درصد کاهش دهد و فواصل تعمیرات اساسی را افزایش دهد.

• انطباق با استانداردهای امنیت سایبری
چارچوب‌های مطابق با IEC 62443 خطر وقوع حوادث امنیت سایبری را کاهش می‌دهند. در ارزیابی‌های اخیر، اقدامات تقویت امنیتی آسیب‌پذیری‌های نفوذ را نسبت به سال قبل 45 درصد کاهش داده‌اند.

• بهینه‌سازی چرخه عمر و کاهش هزینه کل مالکیت (TCO)
هزینه کل مالکیت از طریق گسترش ماژولار، مهندسی از راه دور و کاهش ساعات راه‌اندازی کاهش می‌یابد. در 60 پیاده‌سازی صنعتی، شرکت ABB بهبود 10 تا 15 درصدی در هزینه‌های چرخه عمر را نسبت به معماری‌های قدیمی DCS گزارش کرده است.

• عملکرد ESG و پایداری
از طریق مدل‌سازی انرژی و تعادل‌دهی بارهای محیطی، سیستم DCS به اهداف کاهش کربن شرکت‌ها و هماهنگی با مقررات کمک می‌کند. کارخانه‌های سیمان و فلزات کاهش ۳ تا ۷ درصدی انتشار دی‌اکسیدکربن را از طریق بهینه‌سازی احتراق و کنترل مواد ورودی گزارش داده‌اند.

حوزه‌های کاربرد ABB DCS — همراه با معیارهای عملیاتی

پلتفرم‌های ABB DCS معمولاً در حوزه‌های زیر استفاده می‌شوند:

• نفت، گاز و پتروشیمی
کنترل کاتالیست، بهینه‌سازی بازیابی گوگرد، تنظیم دنباله‌های کراکینگ.
نتایج بازگشت سرمایه: افزایش دبی ۲ تا ۵ درصدی و کاهش تلفات شعله‌وری.

• برق و آب‌رسانی
آب‌شیرین‌کنی، هماهنگی توربین، تعادل‌دهی هیدرولیکی.
عملکرد: بهبود ۸ تا ۱۲ درصدی راندمان پمپ‌ها، کاهش حوادث سرریز.

• داروسازی و شیمیایی‌های تخصصی
قابلیت تکثیر دسته‌ای و ردیابی انطباق برای GMP.
داده: تکرارپذیری تا 10 درصد بهبود یافته، رویدادهای انحراف دسته‌ها 14 درصد کاهش یافته است.

• معادن، فلزات و سیمان
پایداری پروفایل حرارتی کوره، کنترل عیار سنگ معدن، نظارت بر کوره
ارزش: توقف‌های برنامه‌ریزی‌نشده 18 درصد کاهش یافته، صرفه‌جویی در انرژی 6 تا 10 درصد.

• خمیر کاغذ، کاغذ و پلاستیک
کنترل کشش نوار، نظارت بر اکسترود، دقت در توزین مواد
معیارهای یکنواختی 9 تا 12 درصد بهبود یافته، محصولات ردشده 5 تا 7 درصد کاهش یافته است.

سیستم‌های کنترل توزیع‌شده ABB با تلفیق اتوماسیون صنعتی و هوش دیجیتال، نحوه تعادل‌گذاری صنایع فرآیندی بین بهره‌وری، ایمنی، پایداری و کارایی سرمایه را دگرگون کرده است. از طریق شواهد عددی در سراسر بخش‌ها، ارزش پیشنهادی به وضوح مشخص می‌شود: DCS فقط یک پلتفرم کنترلی نیست — بلکه یک محرک استراتژیک برای رقابت‌پذیری صنعتی مدرن است.

با تکامل ساخت‌وساز جهانی به سمت عملیات پیش‌بینانه، کم‌کربن و متکی بر داده، معماری DCS شرکت ABB به حمایت از زیرساخت‌های عملیاتی سیستم‌های انرژی، مواد و تولید پیشرفته در سراسر جهان ادامه خواهد داد.