Estudio de caso

Enginuity Global

Edge Computing en la industria del petróleo y el gas

Cómo Enginuity Global modernizó los sistemas de control Legacy en la plataforma de producción Bullwinkle de QuarterNorth Energy para lograr la excelencia operativa y la seguridad en 45 días

Desafíos

  • Los servidores, las estaciones de trabajo y los controladores obsoletos provocaban tiempos de inactividad prolongados y su reparación era costosa
  • Los sistemas de control descentralizados requerían un gran número de personal para supervisar las operaciones
  • La complejidad del sistema dificulta la resolución de problemas
  • El tiempo de respuesta del sistema en decenas de segundos ralentizó el tiempo de reacción, la toma de decisiones y la visibilidad de las operaciones
  • Sistema de control/seguridad al límite de su capacidad sin margen para aumentar la lógica si es necesario

Solución

  • Modernizar los sistemas de control y la infraestructura de la plataforma de producción en alta mar legacy para un funcionamiento seguro, eficaz y rentable
  • Stratus Plataforma ftServer® tolerante a fallos que ejecuta 12 máquinas virtuales (VM)
  • Sistema de control distribuido (DCS) PlantPAx® de Rockwell Automation, que incluye:
    • HMI/SCADA e historiador Factory Talk® con SQL Server que soporta 6.000 E/S
  • Software antivirus y de gestión de clústeres
  • Integración del sistema por Enginuity Global, LLC

Beneficios

  • Sistema de monitorización y control centralizado que permite aumentar el rendimiento, mejorar la seguridad y evitar el tiempo de inactividad de las aplicaciones críticas
  • Aprovechamiento de la virtualización para consolidar 12 aplicaciones que se ejecutan en 6 servidores en una única plataforma informática Stratus ftServer tolerante a fallos
  • Ha contribuido a reducir en un 22% los tiempos de inactividad no planificados, aumentando la productividad
  • Reducción del tiempo de respuesta del sistema en un 1.000%, de más de 20 segundos a milisegundos, aumentando el control y la seguridad

QuarterNorth Energy moderniza la plataforma Bullwinkle para lograr la excelencia operativa

QuarterNorth Energy es un productor líder de petróleo y gas que opera activos en aguas profundas en el Golfo de México. Mediante la innovación y un enfoque disciplinado de la gestión de la producción de petróleo y gas, la empresa se especializa en la explotación de diversos activos utilizando la tecnología para ganar eficiencia y generar beneficios. La plataforma de producción offshore Bullwinkle, actualmente la mayor plataforma offshore fija de los Estados Unidos de América, está situada cerca de Luisiana y es estratégica para conectar nuevos pozos a las líneas de flujo de exportación existentes. Como ocurre con muchos activos antiguos, la plataforma Bullwinkle había pasado por varios propietarios, funcionaba con la infraestructura de legacy y utilizaba un sistema de control que se había quedado anticuado y era difícil de mantener.

QuarterNorth contrató a Enginuity Global, un integrador de sistemas con experiencia en automatización de procesos, control, servicios de campo y apoyo de emergencia para maximizar las operaciones y minimizar el tiempo de inactividad, para modernizar y centralizar la infraestructura y los sistemas de control de Bullwinkle. Con un enfoque en dos fases, el equipo de Enginuity migró la plataforma de 9 PLCs legacy , 6 servidores y comunicaciones de datos de bajo ancho de banda, a una plataforma de control totalmente redundante anclada en un Stratus Edge Computing sistema para centralizar las aplicaciones operativas y compartir los datos en toda la plataforma y en la empresa. El equipo llevó a cabo esta importante transformación en 45 días, desde la aceptación del emplazamiento hasta el reinicio de las instalaciones. La plataforma informática Stratus proporciona una computación tolerante a fallos para ejecutar las aplicaciones críticas de Bullwinkle sin tiempo de inactividad ni pérdida de datos, es reparable por la tecnología operativa (OT) y reduce significativamente el coste total de propiedad (TCO).

Actualizar una plataforma anticuada para convertirla en un activo eficiente

El sistema Bullwinkle existente presentaba varios retos para su modelo operativo. A lo largo de años de continuas actualizaciones, el sistema de control se convirtió en una arquitectura descentralizada, que requería que más de 20 operadores recorrieran la plataforma de 384 pies de altura para supervisar las pantallas repartidas en varios lugares. Además, algunas partes del sistema estaban casi obsoletas, con componentes envejecidos que fallaban inesperadamente. La sustitución de las piezas era difícil -el equipo recurría a veces a la búsqueda de componentes antiguos en eBay-, lo que daba lugar a largos plazos para encontrar y sustituir las piezas. Como resultado, el sistema corría continuamente el riesgo de sufrir costosos e imprevistos tiempos de inactividad.  

Para modernizar y centralizar los sistemas Bullwinkle utilizados en las operaciones de control y seguridad, Enginuity Global trabajó con QuarterNorth para ejecutar un proyecto en dos fases con el fin de sustituir los servidores y estaciones de trabajo existentes por una única plataforma redundante, consolidar el software multimarca dispar en una única suite de automatización y control de Rockwell Automation. Stratus Edge Computing consolidar el software multimarca dispar en una sola suite de automatización y control Rockwell Automation PlantPAx, actualizar los controladores Allen-Bradley® PLC-5® existentes a Rockwell Automation ControlLogix® y actualizar las conexiones de E/S remotas en cadena existentes a una red Ethernet dual basada en anillo para lograr una redundancia total del sistema en toda la plataforma.

Según Eric Belgard, director de Enginuity para Automatización y Controles, la gestión del proceso en fases "disminuye el dolor" de una revisión importante, a la vez que facilita a las empresas la gestión de los proyectos dentro de sus presupuestos.

El objetivo principal de este proyecto era ofrecer un sistema que garantizara la seguridad del personal, mejorara la concienciación de los operadores y aumentara la fiabilidad, a la vez que garantizara la capacidad de soporte, algo esencial tanto para el cliente como para los integradores de sistemas que les dan soporte. Una parte fundamental del enfoque de Enginuity fue la plataforma Stratus ftServer , que proporciona la tolerancia a fallos y la escalabilidad necesarias para satisfacer las demandas actuales y futuras de QuarterNorth Energy de ejecutar aplicaciones críticas en una única plataforma informática. La plataforma Stratus no sólo ofrece el rendimiento necesario para ejecutar las múltiples aplicaciones de Bullwinkle, sino que también facilita la gestión a los operadores de la plataforma, incluyendo unidades sustituibles por el cliente (CRU) que los equipos de OT pueden instalar fácilmente sin incurrir en tiempo de inactividad. Y, al igual que QuarterNorth, el soporte de Stratus funciona las 24 horas del día, lo que permite la rápida resolución de las llamadas de soporte en cualquier momento. Una vez que Enginuity evaluó los costes de varias alternativas, descubrió que Stratus ftServer ofrecía la mayor fiabilidad y el menor coste total de propiedad.

"Tener el servidor Stratus nos da tranquilidad porque el servidor Stratus es realmente tolerante a los fallos. Es una de las principales razones por las que siempre elegimos el servidor Stratus cuando está disponible"
Eric Belgard
Ingeniero jefe de sistemas
Enginuity Global, LLC

Virtualización y fiabilidad con Stratus Edge Computing

La primera fase del proyecto de modernización se centró en la actualización del software de automatización y control y en la sustitución de los múltiples servidores y estaciones de trabajo por una única Edge Computing plataforma única. Dando prioridad a su enfoque en las operaciones de petróleo, pozos y transporte, QuarterNorth Energy quería una solución que fuera sencilla de manejar, que no tuviera tiempo de conmutación por error y que evitara la pérdida de datos. El sitio web Stratus ftServer que Enginuity instaló soporta 16 clientes gruesos y ligeros, sustituyendo los seis servidores y 16 estaciones de trabajo que fallaban repetidamente y estaban al final de su vida útil (EOL) o la habían superado. ftServer , una plataforma informática tolerante a fallos, ofrece componentes intercambiables en caliente y una supervisión automática de su estado. Mediante la virtualización de aplicaciones, el equipo consolidó 12 aplicaciones en el único sistema Stratus , simplificando aún más la gestión y reduciendo los costes. La mayor vida útil de ftServer-de 8 a 10 años- significa que ya no tienen que invertir en la sustitución de hardware obsoleto cada 3 o 4 años.

Visión general del cliente/estación de trabajo

El nuevo sistema de control de procesos y el sistema de parada de seguridad mejoran la seguridad, el cumplimiento y la toma de decisiones

La segunda fase del proyecto de modernización migró el sistema de control existente para conectarlo a PlantPAx de Rockwell Automation que se ejecutaba en Stratus ftServer . Las antiguas unidades PLC-5 de Allen-Bradley estaban anticuadas y habían alcanzado el límite de su capacidad, sin espacio para lógica adicional. Las operaciones de control se combinaban con el sistema de supervisión de seguridad, lo que creaba problemas de cumplimiento. Además, el tiempo de respuesta del sistema descentralizado era lento. Un operario emitía una orden y esperaba de 10 a 20 segundos para ver los resultados. Además, no había coherencia en las interfaces HMI multimarca, ya que cada una requería terminales o monitores diferentes y tenía alarmas y tendencias distintas.

Enginuity sustituyó las unidades PLC-5 existentes por un nuevo sistema de control redundante basado en el PlantPAx DCS, separando los sistemas de control de procesos (PCS) y el sistema de parada de seguridad (SSDS) en procesadores y racks separados. Convirtieron los controladores PLC-5 de legacy conectados al PlantPAx DCS utilizando kits de conversión de Rockwell Automation, lo que les permitió reutilizar el cableado existente para más de 100 paneles de E/S y 6.000 puntos de E/S. A continuación, Enginuity instaló una nueva red Ethernet, organizada en dos anillos de fibra óptica redundantes. Además de reducir el tiempo de respuesta de decenas de segundos a milisegundos, lo que supone una mejora del 1000% en la velocidad, la nueva red Ethernet proporciona un protocolo moderno y basado en estándares que no sólo es más rápido y fiable, sino también más fácil de soportar y mantener.

El sistema modernizado mejoró notablemente la seguridad de las operaciones de la plataforma, un factor de éxito crítico para QuarterNorth Energy. Michael Kinzel, Ingeniero de Automatización y Controles, destacó: "La velocidad de respuesta fiable del sistema es fundamental para las operaciones continuas". Como parte de su proceso de gestión de la seguridad, QuarterNorth realiza simulaciones de diferentes eventos y mide el tiempo de respuesta y reacción. Durante una simulación de un proceso anormal, observaron que el tiempo de respuesta se redujo de decenas de segundos a menos de 3 segundos. Esta notable reducción del tiempo de respuesta significa que los operarios pueden reaccionar con mayor rapidez en caso de incidencias imprevistas.

La nueva solución también mejora la trazabilidad, incluido el seguimiento automático de alarmas, derivaciones y otros eventos, lo cual es fundamental para garantizar la seguridad y el cumplimiento de las normas. Como el sistema anterior carecía de esta capacidad, los operarios tenían que crear manualmente registros de auditoría sobre quién realizaba las actividades y cuándo se producían. El seguimiento automático de todos los eventos en el nuevo sistema, incluyendo quién hizo qué, cuándo y durante cuánto tiempo, proporciona un mejor registro de eventos, mejorando la seguridad y apoyando el cumplimiento. El DCS resultante es a la vez eficaz y totalmente redundante, y ofrece visibilidad y control, al tiempo que facilita y hace más seguro el trabajo de los operarios en varios sistemas desde cualquier lugar de la plataforma.

Red de E/S Ethernet redundante

"El ftServer es un tanque. Ofrece un enfoque simplista a un sistema complejo. Parte de nuestro lema en Enginuity es: 'Simplificamos un mundo complejo'. Y así, los servidores Stratus ayudan definitivamente a reducir parte de esa complejidad. Además, pudimos ahorrar una cantidad sustancial de dinero utilizándolos".
Eric Belgard
Ingeniero jefe de sistemas
Enginuity Global, LLC

Usabilidad y facilidad de servicio construidas para OT

Otra importante ventaja del sistema PlantPAx DCS recién instalado es la reducción de la carga de trabajo del operario. En lugar de tener que aprender y gestionar múltiples interfaces, los operarios pueden ahora ver los datos a través de pantallas HMI estandarizadas. La mejora de la recogida de datos acelera el proceso de historización de los mismos, lo que permite tomar decisiones más rápidas e informadas. El aprovechamiento de la virtualización para consolidar las cargas de trabajo de 12 aplicaciones diferentes en un solo sistema elimina las islas de automatización y favorece la disponibilidad de las aplicaciones. Los clientes gruesos y ligeros gestionados con ThinManager® de Rockwell Automation y ubicados en toda la plataforma proporcionan un mejor acceso, permitiendo a los técnicos gestionar las operaciones desde cualquier nivel o ubicación en la plataforma. El nuevo sistema también reduce la complejidad de las operaciones, tanto en la gestión y monitorización de los sistemas como en su mantenimiento regular.

Gracias en parte a esta nueva arquitectura, el equipo de operaciones en aguas profundas de QuarterNorth Energy ha reducido el tiempo de inactividad no planificado de la plataforma de producción Bullwinkle en un 22%, aumentando la productividad. La redundancia incorporada -desde ftServer y las redes Ethernet duales hasta los paneles del sistema de control de procesos y del sistema de parada de seguridad- garantiza que el sistema funcione y esté disponible en todo momento. "Hemos notado que el número de llamadas que informan sobre el tiempo de inactividad del servidor o del sistema ha disminuido, sobre todo en comparación con la cantidad de casos anteriores", señaló Belgard.

Mirando hacia el futuro: Una solución escalable con margen de crecimiento

De cara al futuro, Michael Kinzel ve varias oportunidades para seguir mejorando las operaciones en la plataforma Bullwinkle. Planean racionalizar aún más su infraestructura trasladando las aplicaciones que se ejecutan en varios dispositivos independientes menos fiables a ftServer. Destacando la virtualización del sistema Stratus y la disponibilidad del sistema, Kinzel explicó: "Podemos hacerlo porque confiamos en ftServer". De hecho, la solución funciona tan bien que QuarterNorth Energy está en proceso de establecer un compromiso similar con Enginuity para modernizar otra ubicación. "Esta arquitectura realmente funciona", resumió Kinzel.

Sistema de control distribuido con ftServer Plataforma tolerante a fallos

  • Stratus Plataforma ftServer® tolerante a fallos que ejecuta 12 máquinas virtuales (VM)
  • Sistema de control distribuido (DCS) PlantPAx® de Rockwell Automation, que incluye:
    • HMI/SCADA y Factory Talk® historian con SQL Server para sistemas PCS y SSDS que soportan 6.000 E/S
    • Red de E/S remotas Ethernet de fibra óptica redundante en anillo
    • Procesadores ControlLogix redundantes para el sistema de control de procesos (PCS) y el sistema de parada de seguridad (SSDS)
  • Software antivirus y de gestión de clústeres

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