技術(shù)挑戰(zhàn)
難以掌控的氧化還原反應(yīng)
氧化還原分為兩個精密的化學(xué)反應(yīng)過程：還原和氧化。不過，要精準控制這兩個過程非常困難，因為天然氣中的硫化氫濃度和流速在時刻發(fā)生變化。因此，往天然氣添加的化學(xué)品劑量需視情況不斷調(diào)整。如果添加太多，化學(xué)反應(yīng)過程可能會停止；而添加太少，一些硫化氫可能進入管道。因此，過去需要專家每隔幾分鐘就檢查一次硫化氫的濃度和流速。但是，專家不可能一直守著天然氣設(shè)施，也無法經(jīng)常往返現(xiàn)場，尤其是地處偏遠地區(qū)的小型氣井。Streamline Innovations Valkyrie. 流程可智能精準控制化學(xué)物質(zhì)，取代“現(xiàn)場專家”，使化學(xué)反應(yīng)過程無需人為干預(yù)也能維持化學(xué)劑平衡。因此，這一將硫化氫轉(zhuǎn)化為硫的技術(shù)成為市場上最具成本效益的解決方案之一。
起初，Streamline Innovations 試圖使用基于標準 PLC 協(xié)議的自動化平臺，但無法進行復(fù)雜計算和模式控制。該公司還建立了一個可與云服務(wù)器通訊的定制 OPC 服務(wù)器，但該服務(wù)器未獲認證也缺乏安全防護。為獲得理想解決方案，Streamline.又花了半年時間幾乎尋遍所有品牌的解決方案，最終選擇 Moxa 和 Inductive Automation來協(xié)助建立控制和自動化流程、數(shù)據(jù)采集、遠程控制，有效解決氧化還原挑戰(zhàn)，讓化學(xué)反應(yīng)更穩(wěn)定。
解決方案
IT/OT 融合推動轉(zhuǎn)型
Streamline.Innovations.使用.Moxa.計算機運行Inductive.Automation.Ignition.SCADA.軟件，并通過MQTT.通訊協(xié)議讓計算機與.Ignition.服務(wù)器建立通訊。MQTT.使相關(guān)數(shù)據(jù)順利傳輸同時無需消耗過多帶寬，這意味著在偏遠地區(qū)通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)即可傳輸運營數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)管理頗具挑戰(zhàn)，需要在邊緣和云端之間智能分配計算任務(wù)。模型預(yù)測控制等復(fù)雜計算因需要歷史數(shù)據(jù)，可在云端進行。而電機振動產(chǎn)生的大量亞秒級數(shù)據(jù)因為會消耗太多帶寬，可在邊緣進行計算，無需全部傳至云端。采用合適的邊緣處理技術(shù)就成為實現(xiàn)順暢運行的關(guān)鍵。
除 Ignition 軟件外，Moxa 計算機也可運行 Python 腳本，讓.Streamline.Innovations.能進行復(fù)雜的計算，例如，結(jié)合美國國家氣象局發(fā)布的天氣預(yù)報來確定最佳運行溫度。單靠.PLC.無法完成這些計算，需使用
基于.Python.的機器學(xué)習(xí)和模糊邏輯算法，來提升控制效率并通過自調(diào)系統(tǒng)提高運行效率。Streamline Innovations 首席技術(shù)官 Peter Photos 博士表示：“環(huán)境溫度和濕度對硫的生產(chǎn)影響極大。機器學(xué)習(xí)有助于我們預(yù)測溫度、調(diào)整表面活性劑和 pH 值，以獲得最佳效果。例如，如果未來 6 小時氣溫將下降，就算現(xiàn)在環(huán)境溫度適中，我們也會開始加熱設(shè)備。
他補充道：“我們徹底改變了.IT/OT.融合的游戲規(guī)則，所以能夠以較小規(guī)模發(fā)展這項技術(shù)。從 IT 角度來看，使用 API 獲取天氣預(yù)報是一種唾手可得的計算。但是過去，在 OT 應(yīng)用中，沒有足夠穩(wěn)定可靠的強固型設(shè)備來支持這類計算過程?！?/div>
合作成果
基于數(shù)據(jù)的決策促進業(yè)務(wù)增長
Streamline Innovations 利用 Moxa 的可靠技術(shù)和易于實施的 IT實踐，現(xiàn)已實現(xiàn) IT/OT 融合。Streamline Innovations 架構(gòu)搭載獲Class I、Div 2 認證的 Moxa 強固型計算機，用于采集 PLC 數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為有用的.KPI。KPI.數(shù)據(jù)傳輸至云端后，云服務(wù)器再將數(shù)據(jù)分發(fā)給用戶。而且，Moxa.計算機另具強大功能：一旦蜂窩調(diào)制解調(diào)器停機，Moxa.計算機既開始記錄數(shù)據(jù)，并在調(diào)制解調(diào)器恢復(fù)正常后立即將數(shù)據(jù)傳輸至云端，確保 OT 設(shè)備始終順暢運行。Photos.表示：“這意味著系統(tǒng)能夠自動觀測，充分展示.Moxa計算機的互聯(lián)能力?！?/div>
Streamline Innovations 通過本地 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)部署 Perspective 模塊，將 Ignition 軟件功能全部打通。這樣，用戶可通過設(shè)備附近任一計算機訪問完整的 HMI 和歷史現(xiàn)場數(shù)據(jù)等。例如，運維人員到達現(xiàn)場后無需下車就可通過筆記本電腦訪問附近設(shè)備，完全不需要部署專用 HMI。此外，借助蜂窩通訊模塊，用戶可在任意地點訪問同一 HMI，也就是說運維人員可在中央控制室甚至通過手機查看和控制設(shè)備，與親臨現(xiàn)場無異。如果設(shè)備停機或發(fā)出警報，運人員也大可不必趕往現(xiàn)場，只需在家中或辦公室通過手機遠程重啟設(shè)備即可。
在Moxa解決方案和Ignition軟件的協(xié)助下，Streamline Innovations不再需要太多全職員工在現(xiàn)場管理設(shè)備、不斷更新流速或添加化學(xué)物質(zhì)，從而節(jié)省了.75%.的人力成本。Moxa計算機可在承擔(dān)計算任務(wù)的同時確保系統(tǒng)始終順暢運行。過去，Streamline Innovations 無法掌控溫度、濕度等變量，這些要素變化會影響化學(xué)反應(yīng)過程中的水量?，F(xiàn)在，借助.Moxa.計算機上運行的 Ignition 軟件和 Python 腳本將機器學(xué)習(xí)添加至模型預(yù)測控制，該公司的問題迎刃而解。Photos.表示：“我稱這一解決方案為邊緣計算的榮耀之光，是數(shù)據(jù)革命，助力 Streamline 推出突破性的脫硫化氫技術(shù)。”
穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可提升運行成效，數(shù)據(jù)集成則可惠益企業(yè)的各個部門。這些數(shù)據(jù)可用于制定維護規(guī)劃，設(shè)計更高效的設(shè)備，甚至計算整個企業(yè)的商業(yè)模式。未來，完全集成的數(shù)據(jù)將有助于企業(yè)全域自動化，讓企業(yè)所有層級均可基于數(shù)據(jù)作出合理決策。
Moxa 計算機和Ignition 軟件支持的Valkyrie 系統(tǒng)已為Streamline Innovations 及其客戶帶來諸多惠益，比如節(jié)約成本，降低人力成本，延長運行時間，以及基于系統(tǒng)有效數(shù)據(jù)提升系統(tǒng)智能化程度，持續(xù)改善運行效率。展望未來，Streamline Innovations 計劃通過解決方案團隊和豐富經(jīng)驗將 Valkyrie. 解決方案推廣至更多客戶，助力解決工業(yè)市場面對的挑戰(zhàn)。