新SCADA 系統(tǒng)：集成邊緣計算、MQTT 和云平臺

作者 | Jim Meyers

通過升級新的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)，可再生能源公司在運營和業(yè)務(wù)管理方面獲得更多優(yōu)化和改進。

使系統(tǒng)更易于滿足合規(guī)要求的同時，還可以獲得其它好處，對制造商來說，這是一個真正的雙贏。只要問問Roeslein 可再生能源公司（RAE）就明白了，該公司投入了一套新的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA），除了合規(guī)性， 還在很多其它領(lǐng)域獲得了改進。

總部位于美國圣路易斯的可再生能源公司RAE， 擁有運營和開發(fā)沼氣洗滌設(shè)施， 可將農(nóng)業(yè)和工業(yè)生物廢物轉(zhuǎn)化為可再生天然氣和可持續(xù)的副產(chǎn)品。系統(tǒng)集成商Roeslein&Associates（同屬RAE 集團）為其升級了新的SCADA 系統(tǒng)，并使用了幾種現(xiàn)代技術(shù)，包括云服務(wù)平臺、SCADA 平臺、邊緣計算和消息隊列遙測傳輸（MQTT）功能。

新系統(tǒng)可以從不同位置可靠地收集數(shù)據(jù)，將其存儲在同一個地方，提供給用戶訪問。該系統(tǒng)幫助RAE 公司滿足政府的合規(guī)性要求，也可以幫助其它公司滿足這些要求。安全網(wǎng)絡(luò)可以支持增加更多的公司，每個公司只能訪問它們自己的數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)提供了一種簡化的方式來可視化數(shù)據(jù)、評估運營狀態(tài)，并生成必要的月度報告，以確保合規(guī)性。

該系統(tǒng)提供了單一的事實來源，并簡化了數(shù)據(jù)提交過程。RAE 公司每天還使用這個新平臺來管理和優(yōu)化生產(chǎn)，并能持續(xù)添加新的功能。

檢查所有閥門，確認是否有某個閥門開裂或泄漏。

集成SCADA、云和邊緣技術(shù)

“連接所有部件并不困難?！必撠?zé)該項目實施的系統(tǒng)工程師Mitchell Leefers 表示， 使用Amazon 云服務(wù)資源通常需要一段學(xué)習(xí)曲線，但通過邊緣技術(shù)和MQTT，一切都可以完美地連接在一起。

該項目涉及兩個獨立的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其中一個可以處理合規(guī)報告所需的數(shù)據(jù)，并可以以安全的方式將其它公司包括在內(nèi)。該系統(tǒng)擁有一個虛擬的私有云。它還包括與可編程邏輯控制器（PLC）直接連接的以太網(wǎng)，以確?？煽康倪吘壴O(shè)備通信。數(shù)據(jù)通過MQTT 傳輸。第二個系統(tǒng)僅用于RAE 公司收集其所有過程數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)被用于整體設(shè)備效率（OEE）、故障排除、維護跟蹤和過程改進。

“ 當(dāng)決定將其分為兩個系統(tǒng)時，我們并沒有現(xiàn)成的、在以前項目中使用過的任何模型，” Leefers 說，“我們做這個決定，完全是根據(jù)客戶提供的信息和我們過去的經(jīng)驗。”

SCADA 系統(tǒng)幫助RAE 公司向政府許可機構(gòu)報告合規(guī)性。RAE 的財務(wù)經(jīng)理Ivailo Chervenkov 說：“它通過用戶友好的界面提供最新的運營數(shù)據(jù)，極大地促進了我們的合規(guī)工作。它還使我們可以以更高效的方式，來簡化數(shù)據(jù)收集和分發(fā)。在使用該系統(tǒng)之前，所有數(shù)據(jù)都是通過繁瑣的手動方法收集、過濾和分發(fā)的?！?/p>

現(xiàn)在，RAE 公司可以利用這些數(shù)據(jù)來實現(xiàn)更多功能， 以進一步改善運營。Cher venkov 說：“該系統(tǒng)使我們能夠擴大報告工作，以應(yīng)對不斷增加的容量，以及更多的設(shè)施和增加的復(fù)雜性所帶來的挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)也變得更可靠和可用，加快了關(guān)鍵生產(chǎn)和預(yù)測活動。該系統(tǒng)幫助我們輕松確定出問題的領(lǐng)域，并快速找到實時解決方案，從而提高信息和決策的效率和質(zhì)量?！?/p>

SCADA 軟件提供的不僅僅是合規(guī)性

RAE 公司工程副總裁Eric Bancks 說：“SCADA 軟件與我們的每日報告交互，允許單點訪問數(shù)據(jù)。它提供了訪問和可視化歷史過程數(shù)據(jù)的工具，用于優(yōu)化和故障排除的過程分析。我們能夠繪制歷史沼氣產(chǎn)量與沼氣預(yù)測模型對比圖，并用經(jīng)驗數(shù)據(jù)修改預(yù)測模型，跟蹤甲烷回收和甲烷不平衡。數(shù)據(jù)則用于識別‘可疑’儀表，以加快維修。”

新的SCADA 系統(tǒng)在解決問題的同時還節(jié)省了大量時間。Bancks 說：“因為大多數(shù)網(wǎng)點都離我們辦公室很遠?，F(xiàn)在，我們可以在辦公室收集數(shù)據(jù)并進行分析，為現(xiàn)場提供指導(dǎo)，而無需單程高達四五個小時的差旅?！?/p>

利用SCADA 平臺中的分析工具，對數(shù)據(jù)進行趨勢分析還會帶來其它好處。Bancks 說：“我們的過程團隊廣泛使用定制趨勢工具。它使我們的過程團隊可以在同一個圖上繪制多個變量，還可以將數(shù)據(jù)下載為CSV 文件，以供進一步操作和分析?！弊远x趨勢工具，具有不同的數(shù)據(jù)查詢，如分鐘快照、分鐘平均值、小時平均值等。這有助于以任務(wù)所需的任何頻率管理數(shù)據(jù)。

RAE 已經(jīng)預(yù)見到更好、更多地訪問數(shù)據(jù)所帶來的巨大價值，這對決策過程和預(yù)算編制至關(guān)重要。它提供了一致、準確和及時的數(shù)據(jù)，可供整個公司的不同員工日常使用。它還允許不同級別的管理層使用不同類型的信息，從而有助于改善決策。

合規(guī)記錄可幫助不同需求的企業(yè)

創(chuàng)建合規(guī)記錄的軟件，也可以幫助沒有合規(guī)要求的組織?！斑@類系統(tǒng)可用于任何類型的數(shù)據(jù)采集和分析，” Leefers 說，“我們已經(jīng)建立了一個高可用性和高冗余的系統(tǒng)，通過互聯(lián)網(wǎng)與中央數(shù)據(jù)庫連接，可靠地從世界任何地方的運營中獲取數(shù)據(jù)。這是我們解決的問題，但它也可能是其它不同場景的解決方案。”

系統(tǒng)集成商正在為該系統(tǒng)增加新的功能?！拔覀冋谡蠗l形碼系統(tǒng)， 以便更高效地跟蹤天然氣運輸?！?Leefers 說。

許多生產(chǎn)場所沒有與天然氣管道的直接連接，所以在給卡車加油時，需要將天然氣送到卸載站注入管道。每批貨物都必須用一份文件進行跟蹤，其中包含裝載在卡車上的天然氣信息。雖然，可以手動完成該過程的大部分工作，但需要大量運行人員手動輸入數(shù)據(jù)以創(chuàng)建文檔，且人工輸入容易出錯。新的條形碼系統(tǒng)將使追蹤每批氣體及其數(shù)據(jù)變得更加容易和可靠。

本文來自于控制工程中文版（CONTROL ENGINEERING China）2022年5月刊《應(yīng)用案例》欄目：升級SCADA 系統(tǒng)：提升合規(guī)性和運營效率

審核編輯 黃昊宇