Làn sóng công nghiệp 4.0 đang quét qua ngành công nghiệp hóa chất và các thiết bị "câm" truyền thống đã phải vật lộn để đáp ứng nhu cầu của các nhà máy hóa chất thông minh. Là "mắt" và "tay chân" của tự động hóa công nghiệp, sự thay đổi trong lĩnh vực thiết bị đo đạc đặc biệt sâu sắc. Bài viết này sẽ khám phá cách các thiết bị hóa học phát triển từ một công cụ nhận thức duy nhất thành các nút thông minh để kết nối và định hình lại bức tranh tương lai của sản xuất hóa chất từ quan điểm của Internet of Things công nghiệp (IIoT).

Tạm biệt máy đo "câm": IIoT gắn "não" và "miệng"

Chức năng dụng cụ hóa học truyền thống là duy nhất: máy phát áp suất chuyển đổi tín hiệu áp suất thành dòng điện 4-20mA, đồng hồ đo mức chỉ hiển thị chiều cao mức. Chúng làm tròn bổn phận "cảm nhận" thế giới, nhưng không thể "biểu đạt" trạng thái của mình. Chúng là những nhà cung cấp dữ liệu thụ động và thường chỉ được phát hiện sau khi sự cố hoặc độ chính xác trôi đi, dẫn đến thời gian chết không theo kế hoạch hoặc thậm chí gây ra sự cố an toàn.

Cốt lõi của công nghệ IIoT là "kết nối" và "thông minh". Bằng cách nhúng các bộ vi xử lý tiên tiến và chip truyền thông kỹ thuật số cho các thiết bị đo thông thường và sử dụng mạng không dây hoặc có dây để truy cập chúng vào các nền tảng Internet công nghiệp, chúng tôi cung cấp cho các thiết bị đo "bộ não" (khả năng tự xử lý, tự chẩn đoán) và "miệng" (khả năng truyền thông kỹ thuật số). Kể từ đó, đồng hồ đo không còn là điểm kết thúc của thông tin, mà trở thành nguồn chính và nút thông minh cho luồng dữ liệu công nghiệp.

B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)

Giá trị mà đồng hồ thông minh của IIoT mang lại đã vượt xa yêu cầu cơ bản về "đo lường chính xác".

1. Bảo trì dự đoán, biến thụ động thành chủ động
   Đồng hồ thông minh có thể liên tục theo dõi tình trạng sức khỏe của bản thân. Ví dụ, một máy phát áp suất thông minh có thể theo dõi sự thay đổi giá trị điện dung của màng ngăn, sự ổn định của các đơn vị điện tử và thậm chí cả ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường xung quanh đối với chính nó. Khi các thông số này có xu hướng bất thường nhưng chưa làm hỏng phép đo, thiết bị có thể đưa ra thông báo cảnh báo sớm. Nhân viên bảo trì có thể lập kế hoạch thay thế tại cửa sổ đỗ xe tiếp theo để tránh tình trạng ngừng hoạt động bất ngờ và đạt được một bước nhảy vọt từ "bảo trì phòng ngừa" (thay thế định kỳ) đến "bảo trì dự đoán" (thay thế theo yêu cầu), giảm đáng kể chi phí bảo trì và rủi ro an toàn.

2. Vận hành từ xa và quản lý hàng loạt, hiệu quả tăng gấp đôi
   Thay vì leo lên tháp cao hoặc đi sâu vào khu vực nguy hiểm, các kỹ sư có thể thực hiện chẩn đoán từ xa, sửa đổi phạm vi, thiết lập cấu hình và thậm chí nâng cấp firmware cho các thiết bị cách xa hàng ngàn dặm thông qua phần mềm trong phòng điều khiển hoặc văn phòng. Đối với các công viên hóa chất lớn với hàng ngàn thiết bị, nền tảng IIoT có thể đạt được quản lý hàng loạt các thiết bị và "Bảng điều khiển sức khỏe tài sản" để xem tình trạng sức khỏe và tuổi thọ làm việc của tất cả các thiết bị chỉ bằng một cú nhấp chuột, cải thiện đáng kể hiệu quả vận hành và bảo trì và giảm rủi ro an toàn cho nhân viên.

3. Tích hợp dữ liệu và tối ưu hóa quy trình để tạo ra giá trị mới
   Khi một lượng lớn dữ liệu đo được đánh dấu theo thời gian (áp suất, lưu lượng, nhiệt độ, độ rung, v.v.) được gộp lại với nền tảng đám mây IIoT hoặc máy chủ cạnh, giá trị của nó thay đổi về chất. Thông qua phân tích dữ liệu lớn và thuật toán AI, các doanh nghiệp có thể:

• Tối ưu hóa tiêu thụ năng lượng:Phân tích mối quan hệ giữa lưu lượng hơi và nhiệt độ của nồi phản ứng để tìm điểm hoạt động có hiệu quả năng lượng cao nhất.

• Tăng năng suất:Theo dõi mối quan hệ giữa biến động chất lượng sản phẩm và đường cong tham số chính trong quá trình sản xuất, khóa công thức quy trình tối ưu.

• Thực hiện Digital Twin:Dữ liệu thời gian thực có độ chính xác cao là nền tảng để xây dựng các nhà máy ảo (Digital Twin) có thể được sử dụng để mô phỏng, dự đoán và tối ưu hóa toàn bộ hệ thống sản xuất.

Hỗ trợ kỹ thuật chính: Từ HART đến Wireless

Sự thay đổi này không thể tách rời khỏi sự tiến bộ của công nghệ thông tin:

• Giao thức HART/Modbus:Các giao thức truyền thống này cho phép truyền thông kỹ thuật số trên cơ sở dây hiện có và là nền tảng quan trọng cho sự tiến hóa của IIoT.

• WirelessHART/ISA100.11a: Sử dụng:Giao thức mạng không dây được thiết kế đặc biệt cho môi trường công nghiệp, với các tính năng như tự tổ chức, tự chữa bệnh và độ tin cậy cao, giải quyết các vấn đề khó khăn về hệ thống dây điện trong môi trường phức tạp, cung cấp khả năng cải tạo nhà máy cũ và giám sát thiết bị di động.

• Từ OPC UA:Giải quyết vấn đề nan giải về kết nối dữ liệu giữa các thương hiệu khác nhau, các thiết bị giao thức khác nhau, cung cấp tiêu chuẩn cho việc truy nhập hiệu quả, an toàn, thống nhất dữ liệu.

• Tính toán cạnh:Cung cấp dịch vụ thông minh gần nguồn tạo dữ liệu, phân tích và xử lý dữ liệu tại chỗ yêu cầu thời gian thực, giảm áp lực đám mây và tăng tốc độ phản hồi của hệ thống.

4- Thách thức và suy nghĩ

Con đường hướng tới tương lai không phải là một con đường bằng phẳng:

• An ninh mạng:Mạng lưới thiết bị tất nhiên sẽ tăng thêm mặt tấn công. Phải xây dựng hệ thống phòng thủ chuyên sâu từ chip, thiết bị đến nền tảng mạng và đám mây, đảm bảo an ninh tuyệt đối cho các hệ thống công nghiệp.

• Lợi tức đầu tư (ROI) đánh giá:Đầu tư ban đầu cao hơn cho việc nâng cấp thông minh đòi hỏi phải chứng minh giá trị lâu dài của nó cho các nhà hoạch định chính sách từ góc độ vòng đời đầy đủ (giảm OPEX, giảm thời gian chết và tăng hiệu quả năng lượng).

• Chuyển đổi kỹ năng nhân tài:Yêu cầu đối với các kỹ sư thiết bị đã chuyển từ kỹ năng bảo trì đơn thuần sang khả năng tổng hợp đòi hỏi cả phân tích CNTT, mạng và dữ liệu.

V. Tầm nhìn tương lai: Trí tuệ ở mọi nơi

Công cụ hóa học trong tương lai sẽ không còn là một hòn đảo thông tin nữa. Chúng sẽ là một tổng thể hữu cơ có sức mạnh tổng hợp cao: biến động áp suất kích hoạt bù chủ động cho đồng hồ đo lưu lượng và dữ liệu từ cảm biến nhiệt độ được liên kết với bộ định vị van để kiểm soát chính xác hơn. Tất cả dữ liệu hội tụ, phân tích trên đám mây và cuối cùng tạo thành một hệ thống sản xuất thông minh tự nhận thức, tự chẩn đoán, tự quyết định và tự tối ưu hóa.

Kết luận:

Sự tiến hóa từ "nhận thức" đến "Zhilian" là một cuộc cách mạng mô hình sâu sắc trong lĩnh vực thiết bị hóa học. Nó đang chuyển đổi vai trò của đồng hồ từ một trung tâm chi phí thành một trung tâm tạo ra giá trị. Đối với các doanh nghiệp hóa chất, việc nắm bắt IIoT sớm, bố trí hệ thống thiết bị thông minh chắc chắn là một bước quan trọng để xây dựng lợi thế cốt lõi trong tương lai trong cuộc cạnh tranh thị trường khốc liệt. Và chúng tôi là những nhân chứng và tác nhân của sự thay đổi vĩ đại này.