Étude de cas
Enginuity Global
Edge Computing dans le secteur amont du pétrole et du gaz
Comment Enginuity Global a modernisé les systèmes de contrôle Legacy sur la plateforme de production Bullwinkle de QuarterNorth Energy pour atteindre l'excellence opérationnelle et la sécurité en 45 jours.
Défis
- Les serveurs, les postes de travail et les contrôleurs obsolètes entraînaient des temps d'arrêt prolongés et étaient coûteux à réparer.
- Les systèmes de contrôle décentralisés nécessitaient un grand nombre d'employés pour surveiller les opérations.
- La complexité du système a entravé le dépannage
- Le temps de réponse du système, de l'ordre de quelques dizaines de secondes, a ralenti le temps de réaction, la prise de décision et la visibilité sur les opérations.
- Système de contrôle/système de sécurité à pleine capacité, sans marge de manœuvre pour augmenter la logique si nécessaire.
Solution
- Moderniser les systèmes de contrôle et l'infrastructure de la plateforme de production offshore legacy pour une exploitation sûre, efficace et rentable.
- Stratus Plate-forme ftServer® à tolérance de pannes exécutant 12 machines virtuelles (VM)
- Système de commande distribué (DCS) PlantPAx® de Rockwell Automation, comprenant :
- HMI/SCADA et historien Factory Talk® avec SQL Server supportant 6 000 E/S
- Anti-virus et logiciel de gestion de cluster
- Intégration du système par Enginuity Global, LLC
Avantages
- Système de surveillance et de contrôle centralisé permettant d'augmenter le rendement, d'améliorer la sécurité et d'éviter les temps d'arrêt pour les applications critiques.
- Exploitation de la virtualisation pour consolider 12 applications fonctionnant sur 6 serveurs sur une seule plateforme de calcul tolérante aux pannes Stratus ftServer .
- Contribution à une réduction de 22 % des temps d'arrêt non planifiés, ce qui a permis d'accroître la productivité.
- Réduction de 1 000 % du temps de réponse du système, qui passe de plus de 20 secondes à quelques millisecondes, ce qui améliore le contrôle et la sécurité.
QuarterNorth Energy modernise la plateforme Bullwinkle pour atteindre l'excellence opérationnelle
QuarterNorth Energy est un producteur de pétrole et de gaz de premier plan qui exploite des actifs en eau profonde dans le Golfe du Mexique. Grâce à l'innovation et à une approche disciplinée de la gestion de la production de pétrole et de gaz, la société se spécialise dans l'exploitation de divers actifs en utilisant la technologie pour gagner en efficacité et générer des profits. La plate-forme de production offshore Bullwinkle, actuellement la plus grande plate-forme offshore fixe des États-Unis d'Amérique, est située près de la Louisiane et est stratégique pour relier les nouveaux puits aux lignes d'exportation existantes. Comme c'est le cas pour de nombreux actifs vieillissants, la plate-forme Bullwinkle a connu plusieurs propriétaires, fonctionne sur l'infrastructure legacy et utilise un système de contrôle opérationnel qui est devenu obsolète et difficile à prendre en charge.
Afin de moderniser et de centraliser l'infrastructure et les systèmes de contrôle de Bullwinkle, QuarterNorth a fait appel à Enginuity Global, un intégrateur de systèmes spécialisé dans l'automatisation des processus, le contrôle, les services sur le terrain et le soutien d'urgence afin de maximiser les opérations et de minimiser les temps d'arrêt. Grâce à une approche en deux phases, l'équipe d'Enginuity a fait migrer la plate-forme de 9 automates programmables legacy , 6 serveurs et des communications de données à faible bande passante, vers un contrôle entièrement redondant de l'ensemble de la plate-forme, ancré dans un seul système pour centraliser les applications opérationnelles et partager les données. Stratus Edge Computing pour centraliser les applications opérationnelles et partager les données à travers la plateforme et l'entreprise. L'équipe a réalisé cette importante transformation en 45 jours, de l'acceptation du site au redémarrage de l'installation. La plateforme informatique Stratus fournit une informatique tolérante aux pannes pour exécuter les applications critiques du Bullwinkle sans temps d'arrêt ni perte de données, elle peut être entretenue par la technologie opérationnelle (OT) et réduit considérablement le coût total de possession (TCO).
Transformation d'une plate-forme vieillissante en un atout efficace
Le système Bullwinkle existant présentait plusieurs défis pour leur modèle d'exploitation. Au fil des années de mises à jour continues, le système de contrôle s'est transformé en une architecture décentralisée, qui exigeait que plus de 20 opérateurs parcourent la plate-forme de 384 pieds de haut pour surveiller des écrans répartis sur plusieurs sites. De plus, certaines parties du système étaient presque obsolètes, avec des composants vieillissants qui tombaient en panne de manière inattendue. Il était difficile de remplacer les pièces, l'équipe ayant parfois recours à des composants plus anciens sur eBay, ce qui entraînait de longs délais pour trouver et remplacer les pièces. Par conséquent, le système risquait en permanence de subir des temps d'arrêt coûteux et imprévus.
Afin de moderniser et de centraliser les systèmes Bullwinkle utilisés dans les opérations de contrôle et de sécurité, Enginuity Global a travaillé avec QuarterNorth pour exécuter un projet en deux phases visant à remplacer les serveurs et les postes de travail existants par une plateforme unique et redondante. Stratus Edge Computing de consolider les logiciels disparates et multimarques en une seule suite d'automatisation et de contrôle Rockwell Automation PlantPAx, de mettre à niveau les contrôleurs PLC-5® d'Allen-Bradley® vers ControlLogix® de Rockwell Automation et de mettre à jour les connexions d'E/S à distance en guirlande vers un double réseau Ethernet en anneau pour une redondance complète du système dans toute la plate-forme.
Selon Eric Belgard, responsable d'Enginuity pour l'automatisation et les contrôles, la gestion du processus par phases "atténue la douleur" d'une révision majeure tout en permettant aux entreprises de gérer plus facilement les projets dans le cadre de leurs budgets.
L'objectif principal de ce projet était de fournir un système qui assure la sécurité du personnel, une meilleure sensibilisation des opérateurs et une fiabilité accrue tout en garantissant la durabilité - essentielle pour le client et les intégrateurs de systèmes qui le soutiennent. L'un des éléments clés de l'approche d'Enginuity était le site Stratus ftServer , qui offre la tolérance aux pannes et l'évolutivité nécessaires pour répondre aux demandes actuelles et futures de QuarterNorth Energy d'exécuter des applications critiques sur une seule plate-forme informatique. Non seulement la plateforme Stratus offre les performances requises pour exécuter les multiples applications sur Bullwinkle, mais elle offre également une gestion plus facile pour les opérateurs de la plateforme, notamment grâce à des unités remplaçables par le client (CRU) qui sont facilement installées par les équipes d'exploitation sans entraîner de temps d'arrêt. Et, comme QuarterNorth, le support Stratus fonctionne 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, ce qui permet de résoudre rapidement les appels de support à tout moment. Après avoir évalué les coûts de plusieurs solutions, Enginuity a constaté que le site Stratus ftServer offrait la plus grande fiabilité et le coût total de possession le plus bas.
"Avoir le serveur Stratus sur place nous donne la tranquillité d'esprit car le serveur Stratus est vraiment tolérant aux pannes. C'est l'une des principales raisons pour lesquelles nous choisissons toujours le serveur Stratus lorsqu'il est disponible"
Eric Belgard
Lead Systems Engineer
Enginuity Global, LLC
Virtualisation et fiabilité avec Stratus Edge Computing
La première phase du projet de modernisation s'est concentrée sur la mise à jour du logiciel d'automatisation et de contrôle et sur le remplacement des multiples serveurs et stations de travail par une plateforme unique. Edge Computing plateforme unique. En se concentrant sur les opérations de pétrole, de puits et de transport, QuarterNorth Energy voulait une solution simple à utiliser, sans temps de basculement et empêchant la perte de données. Le site Stratus ftServer qu'Enginuity a installé prend en charge 16 clients lourds et légers, remplaçant ainsi les six serveurs et les 16 postes de travail qui tombaient en panne de manière répétée et qui étaient en fin de vie ou avaient dépassé leur durée de vie utile (EOL). Plate-forme de calcul tolérante aux pannes, le site ftServer offre des composants remplaçables à chaud et une surveillance automatique de l'état de santé. Grâce à la virtualisation des applications, l'équipe a regroupé 12 applications sur le seul système Stratus , ce qui a permis de simplifier encore la gestion et de réduire les coûts. La durée de vie plus longue de ftServer- 8 à 10 ans - signifie qu'ils n'ont plus à investir dans le remplacement de matériel obsolète tous les 3 à 4 ans.
Aperçu du client/du poste de travail
Le nouveau système de contrôle du processus et le système d'arrêt de sécurité améliorent la sécurité, la conformité et la prise de décision.
La deuxième phase du projet de modernisation a consisté à faire migrer le système de contrôle existant pour le connecter à Rockwell Automation PlantPAx fonctionnant sur le site Stratus ftServer . Les unités Allen-Bradley PLC-5 vieillissantes étaient dépassées et avaient atteint la limite de leur capacité, sans place pour une logique supplémentaire. Les opérations de contrôle étaient combinées au système de surveillance de la sécurité, ce qui posait des problèmes de conformité. En outre, le temps de réponse du système décentralisé était lent. Un opérateur émettait une commande et attendait 10 à 20 secondes pour voir les résultats. En outre, il n'y avait aucune cohérence dans les interfaces IHM multimarques, chacune nécessitant des terminaux ou des moniteurs différents et présentant des alarmes et des tendances différentes.
Enginuity a remplacé les unités PLC-5 existantes par un nouveau système de contrôle redondant basé sur le PlantPAx DCS, séparant les systèmes de contrôle de processus (PCS) et le système d'arrêt de sécurité (SSDS) dans des processeurs et des racks distincts. Ils ont converti les contrôleurs PLC-5 de legacy connectés au DCS PlantPAx à l'aide de kits de conversion de Rockwell Automation, ce qui leur a permis de réutiliser le câblage existant pour plus de 100 panneaux d'E/S et 6 000 points d'E/S. Enginuity a ensuite installé un nouveau réseau Ethernet, organisé en deux anneaux redondants en fibre optique. Outre le fait que le temps de réponse est passé de dizaines de secondes à quelques millisecondes, soit une amélioration de 1000 %, le nouveau réseau Ethernet fournit un protocole moderne, basé sur des normes, qui est non seulement plus rapide et plus fiable, mais aussi plus facile à prendre en charge et à entretenir.
Le système modernisé a considérablement amélioré la sécurité des opérations de la plateforme - un facteur de réussite essentiel pour QuarterNorth Energy. Michael Kinzel, ingénieur en automatisation et contrôles, a souligné que "la fiabilité de la vitesse de réponse du système est essentielle pour les opérations continues." Dans le cadre de son processus de gestion de la sécurité, QuarterNorth effectue des simulations de différents événements et mesure le temps de réponse et de réaction. Lors d'une simulation d'un processus anormal, ils ont constaté que le temps de réponse est passé de plusieurs dizaines de secondes à moins de 3 secondes. Cette réduction remarquable du temps de réponse signifie que les opérateurs peuvent réagir plus rapidement lors d'événements imprévus.
La nouvelle solution améliore également la traçabilité, notamment le suivi automatique des alarmes, des contournements et d'autres événements, qui sont essentiels pour garantir la sécurité et la conformité. Le système précédent n'ayant pas cette capacité, les opérateurs devaient établir manuellement des pistes d'audit pour savoir qui avait effectué les activités et quand elles avaient eu lieu. Le suivi automatique de tous les événements dans le nouveau système, y compris qui a fait quoi, quand et pendant combien de temps, fournit un meilleur enregistrement des événements, améliorant la sécurité et soutenant la conformité. Le DCS qui en résulte est à la fois performant et entièrement redondant, offrant visibilité et contrôle, tout en permettant aux opérateurs de travailler plus facilement et en toute sécurité sur plusieurs systèmes depuis n'importe quel endroit de la plate-forme.
Réseau d'E/S Ethernet redondant
"Le site ftServer est un réservoir. Il offre une approche simpliste d'un système complexe. Une partie de notre devise chez Enginuity est 'Nous simplifions un monde complexe'. Et donc, les serveurs Stratus aident définitivement à réduire une partie de cette complexité. Et nous avons pu réaliser des économies substantielles en les utilisant."
Eric Belgard
Lead Systems Engineer
Enginuity Global, LLC
Une convivialité et une facilité d'entretien conçues pour l'OT
Un autre avantage important du système DCS PlantPAx nouvellement installé est la réduction de la charge de travail des opérateurs. Au lieu d'avoir à apprendre et à gérer de multiples interfaces, les opérateurs peuvent désormais visualiser les données via des écrans IHM standardisés. L'amélioration de la collecte des données accélère le processus d'historisation des données, ce qui permet une prise de décision plus rapide et plus éclairée. L'exploitation de la virtualisation pour consolider les charges de travail de 12 applications différentes en un seul système élimine les îlots d'automatisation et favorise la disponibilité des applications. Les clients lourds et légers gérés par ThinManager® de Rockwell Automation et répartis sur toute la plate-forme offrent un meilleur accès, permettant aux techniciens de gérer les opérations à partir de n'importe quel niveau ou emplacement de la plate-forme. Le nouveau système réduit également la complexité des opérations, tant au niveau de la gestion et de la surveillance des systèmes que de leur maintenance régulière.
Grâce en partie à cette nouvelle architecture, l'équipe d'exploitation en eaux profondes de QuarterNorth Energy a réduit de 22 % les temps d'arrêt non planifiés de la plateforme de production Bullwinkle, augmentant ainsi la productivité. La redondance intégrée - depuis le site ftServer et les doubles réseaux Ethernet jusqu'aux panneaux du système de contrôle des processus et du système d'arrêt d'urgence - garantit que le système fonctionne et est disponible à tout moment. "Nous avons remarqué que le nombre d'appels signalant des temps d'arrêt du serveur ou du système a diminué, surtout par rapport aux cas précédents", a remarqué M. Belgard.
L'avenir : Une solution évolutive avec de la place pour la croissance
Pour l'avenir, Michael Kinzel voit plusieurs possibilités d'améliorer encore les opérations sur la plate-forme Bullwinkle. Ils prévoient de rationaliser davantage leur infrastructure en portant les applications fonctionnant sur plusieurs dispositifs indépendants moins fiables vers le système ftServer. Soulignant la virtualisation et la disponibilité du système Stratus , M. Kinzel a expliqué : " Nous pouvons faire cela parce que nous avons confiance dans le système ftServer. " En fait, la solution fonctionne si bien que QuarterNorth Energy est en train de mettre en place un engagement similaire avec Enginuity pour moderniser un autre site. "Cette architecture fonctionne vraiment", a résumé Kinzel.
Système de contrôle distribué avec une plateforme tolérante aux pannes ftServer
- Stratus Plate-forme ftServer® à tolérance de pannes exécutant 12 machines virtuelles (VM)
- Système de commande distribué (DCS) PlantPAx® de Rockwell Automation, comprenant :
- HMI/SCADA et historien Factory Talk® avec SQL Server pour les systèmes PCS et SSDS supportant 6 000 E/S
- Réseau d'E/S à distance Fiber-Optic Ethernet en anneau redondant
- Processeurs ControlLogix redondants pour le système de contrôle de processus (PCS) et le système d'arrêt de sécurité (SSDS)
- Anti-virus et logiciel de gestion de cluster
