工厂产能扩张和系统现代化成功结合成一个独立的周转项目

执行摘要

Kuraray (EVAL Europe N.V.), 比利时安特卫普

关于Kuraray和 EVAL Europe N.V.
Kuraray集团由大约70家子公司组成，拥有8,000多名员工。
Kuraray致力于利用先进技术开发新的业务领域，以改善环境并提高生活质量。他们的愿景是为人类和地球实现其他人无法实现的目标。
作为大型聚乙烯醇 (PVOH) 和乙烯-乙烯醇 (EVOH) 树脂和薄膜生产商，Kuraray在日本、美国、欧洲、新加坡和其他市场都设有生产基地。作为高阻气技术的开发商，Kuraray在比利时安特卫普成立了全资子公司EVAL Europe N.V.，为欧洲、中东和非洲市场生产和销售EVAL™* EVOH阻隔树脂。Kuraray是EVOH塑料原材料生产的先驱，目前是EVOH塑胶原材料的大型生产商，这些原材料以颗粒的形式出售，用于共挤和共注射，并作为单层薄膜出售，用于层压。
*EVAL™ 是Kuraray株式会社的注册商标。

EVAL Europe工厂的DCS历史
1999年，Kuraray利用横河分布式控制系统（DCS），即基于Unix的CENTUM CS，在其EVAL Europe工厂自动化了第一条生产线。2004年，该系统升级到基于Microsoft Windows的CENTUM CS 3000，并在新建的第二条生产线上引入了新的DCS版本。横河的工厂资源管理器（PRM）也安装在第二条生产线上，用于管理大约400台FOUNDATION™现场总线仪表。自1999年以来，该工厂安装的所有DCS控制器都运行良好，横河已与该公司签订合同，提供直至2025年的支持服务。

扩容
为应对生产更多EVOH的需求，Kuraray于2014年开始与横河合作规划扩建项目。该项目旨在扩大产能。所以，必须添加I/O，并对原始DCS进行多处修改。

将2个项目合并为1个
该扩建项目计划在2016年计划停产期间完成。
同时，还需要将DCS的旧硬件和软件部分升级到新版本，以使DCS适应升级后的变化。
经过仔细考虑，决定将产能扩大和DCS升级项目合并为一个2016年周转时间框架中。该项目面临的具体挑战如下：

• 将I/O平台从RIO更改为FIO
• 将控制网络从V-net升级为Vnet/IP
• 升级到新的CENTUM VP FCS（具有更高的容量，允许将三个旧FCS合并为两个新FCS）
• 升级到CENTUM VP DCS的新版本R6
• 重新配置仪表室
• 基于每个用途有一个单独机柜的理念，重新配置现场接线和编组
• 控制室的人机工程学重新设计
• 引入PRM以改善资产管理

挑战与解决方案

周转中的仪表室

仪表索引列表是关键成功因素
将这两个项目结合起来的艰巨任务中的一个关键成功因素是客户创建和维护仪表索引，这是一个电子表格，其中包含有关工厂中添加或更改的所有设备的详细信息。

这份清单的重要性不容小觑，因为它基本上包含了准备和执行整个项目所需的所有路由信息。每个标签号有100多列数据，包括地址、电缆编号、接线盒ID、X接线ID、系统电缆ID、终端ID、机柜ID、机架ID、卡ID和通道号等信息。因此，记录了原始配置和新配置的完整路由。该工作表不断更新，以反映项目期间取得的进展。

该电子表格有100多列和6000多行，代表了大约两年的工作结果。它为创建“竣工”回路图提供了基础，以提高视觉清晰度，并作为参考文件，可用于机柜构造和X接线等多种用途。

周转前的准备
另一个关键的成功因素是在实际停车之前进行的准备工作。事实证明，这些对于按时完成该项目至关重要。

尽一切可能为实际停车做准备。这不仅涉及创建详细的周转方案，还涉及准备和测试所有新的硬件和软件。
此外，还仔细研究了仪器室机柜的物理位置，以优化电缆布线并尽可能重复利用现有的现场多芯电缆和系统电缆。新的系统电缆预先准备好并安装好，所有电缆都经过仔细标记。

定制接线板和数字 I/O 编组

重新配置仪器室
现代化项目的另一个关键要素是重新配置仪器室。为了有效地管理大量现场布线，有必要进行组织良好的布线设计。根据以往的经验和实践案例，项目组创建了“主干/蓝图”现场布线概念，主干部分涵盖CENTUM VP FCS和Vnet/IP控制网络，蓝图部分涵盖仪器室内的现场布线和编组。
蓝图清楚地将机柜分隔如下：

• 系统机柜（仅容纳FCS和I/O模块）
• 用于编组和隔离Ex i/O信号的机柜
• 用于编组和隔离Ex d I/O信号的机柜
• 用于编组和隔离RTD信号以及隔离数字I/O信号的机柜

此外，还为系统和现场仪表引入了带有独立230 V AC馈线的故障安全电源。横河电机还与Pepperl+Fuchs合作开发了一种带有H系列屏障的定制端子板，用于Ex d I/O信号。这样做的好处是端子板的现场和系统部分是电隔离的，从而允许每个 I/O 模块和机架上的通道密度更高。此外，Ex d信号屏障的使用支持与Ex i信号相同的现场回路电源蓝图，从而可以清楚地隔离现场仪器和系统的供电。

出色的转换
主要挑战是在六周的周转期内完成转换工作和测试。这项工作是根据精心准备的计划进行的。

在电气团队轮班工作的情况下，近10,000根单独的电线在3.5周内被断开并成功重新连接，总计每天14小时，每周6天。
此外，大约50根现场多芯电缆在仪器室中被加长和重新布线。DCS的电源仅关闭了一周。

10,000 根电线

重新连接的工作

应用程序修改
随着时间的推移，每当需要修改系统时，很多不同的程序员都会对该工厂使用的应用软件进行更改。该软件的更新和优化以及新软件的创建都需要引入统一的编程标准。这些程序的测试是并行进行的。采用的方法是使用特殊工具将较大的任务拆分为定义明确的“工作包”。除了简化每个包的测试和验证之外，这还使得监控这项工作的进展更加容易。横河电机应用工程师同时配置和测试这些软件包。令Kuraray团队惊喜的是，应用软件被证明没有错误，从而加快了启动速度。

此外，横河电机的工程师还主动向Kuraray团队介绍了更好的编程技术。这包括使用图形SFC块进行顺序控制，并使用逻辑图进行联锁。这不仅简化了软件配置，还启用了新的实时可视化功能，使工厂操作员可以更好地了解顺序和联锁。

新编组机柜和新服务器机柜

工厂资源管理的好处
当第二条生产线于2004年完工时，横河电机的PRM平台被引入来管理大约400台基金会现场总线设备。大约10年后，Kuraray在这条生产线上添加了HART设备。由于横河电机的PRM平台支持这两种技术平台，这已被证明是一个强大的推动力，有助于Kuraray满足其资产管理要求。
 
根据Kuraray工程师Kurt Hellemans的说法，使用PRM的明显好处是：

• 基于智能仪表诊断的报警
• 易于检查和改善仪表维护状态的可见性
• 由于采用了基于状态的预测性维护方法，改进了规划（尤其有利于阀门维护）
• 仪表的集中管理，无需使用便携式终端进入现场检查设备。例如，控制室的操作员可以进行所需的阀门风险测试，以验证该设备是否正常工作，从而提高安全性。
• 减少维护工作量

Hellemans先生感到遗憾的是，并非所有仪表厂商发布的资产管理插件都按照同样的高标准开发的。

DTM 在 PRM 中工作

PRM中的设备查看器

PRM 中的设备导航

顾客满意度

Kurt Hellemans:
“横河的工程师确实帮助我们在应用程序和硬件方面取得了进展。”

Lars Deryck:
“一段时间后，横河的工程师们理解了我们的生产流程，这让他们能够更高效、更独立地工作，这给Kuraray节省了时间。我们真的很感激横河能够与我们一起思考，找到解决方案。我想这就是你们所说的共同创新。”

Kurt Hellemans:
“另一个关键的成功因素是测试和启动是由来自横河电机的同一个团队完成的，该团队进行了编程修改。”

Peter Brughmans:
“横河电机“加倍努力”，并致力于使项目取得成功。服务工程师帮助我们在一周内迅速恢复DCS系统，这是在非常困难的条件下完成的。

整个项目在预期的时间框架和预算内完成。 多亏了高素质的多学科项目团队，并且所有项目都提前测试过，错误的数量非常有限，这也让我们在周转期间节省了宝贵的时间。我想说，自1999年以来，横河DCS的表现无可挑剔，这是非常了不起的。 这也是我们这么多年来从未考虑过寻找其他供应商的主要原因！”

控制室

从左到右：
Kurt Hellemans，Kuraray维修工程师（E&I）
Dirk Boon，横河电机客户经理
Peter Brughmans，Kuraray高级维护工程师（E&I）