사례 연구

인지니티 글로벌

엣지 업스트림 석유 및 가스에서의 컴퓨팅

QuarterNorth Energy의 Bullwinkle Production Platform에서 45 일 만에 운영 우수성과 안전을 위해 Enginuity Global Modernized Legacy Control Systems가 어떻게 운영되는지

도전

  • 오래된 서버, 워크스테이션 및 컨트롤러로 인해 가동 중지 시간이 길어졌으며 수리 비용이 많이 들었습니다.
  • 분산 제어 시스템은 운영을 모니터링하기 위해 많은 수의 직원이 필요했습니다.
  • 시스템 복잡성으로 인해 문제 해결이 방해 받았다.
  • 수십 초의 시스템 응답 시간으로 반응 시간, 의사 결정 및 운영에 대한 가시성이 느려졌습니다.
  • 필요한 경우 로직을 늘릴 수 있는 헤드룸이 없는 용량의 제어 시스템/안전 시스템

솔루션

  • 안전하고 효율적이며 수익성있는 운영을 위해 해양 생산 플랫폼의 레거시 제어 시스템 및 인프라를 현대화합니다.
  • 스트라투스 ftServer® 내결함성 플랫폼 12개(VM) 실행
  • 로크웰 오토메이션 플랜트PAx® 분산 제어 시스템(DCS) 포함:
    • HMI/SCADA 및 6,000개의 I/O를 지원하는 SQL Server를 사용하는 팩토리 토크® 역사가
  • 안티 바이러스 및 클러스터 관리 소프트웨어
  • Enginuity Global, LLC의 시스템 통합

혜택

  • 중앙 집중식 모니터 및 제어 시스템으로 중요한 응용 제품을 위한 수율 향상, 향상된 안전성 및 가동 중단 시간 없는 작동
  • 가상화를 활용하여 6대의 서버에서 실행되는 12개의 애플리케이션을 내결함성이 있는 단일 스트라투스 ftServer 컴퓨팅 플랫폼으로 통합
  • 계획되지 않은 가동 중지 시간을 22% 줄여 생산성을 높이는 데 기여했습니다.
  • 시스템 응답 시간을 20초에서 밀리초로 1,000% 단축하여 제어 및 안전성 향상

QuarterNorth Energy, 운영 우수성을 위해 Bullwinkle 플랫폼 현대화

쿼터노스 에너지(QuarterNorth Energy)는 멕시코만의 심해 자산을 운영하는 선도적인 석유 및 가스 생산업체입니다. 혁신과 석유 및 가스 생산 관리에 대한 체계적인 접근 방식을 통해이 회사는 효율성을 얻고 이익을 창출하기 위해 기술을 사용하여 다양한 자산을 운영하는 것을 전문으로합니다. 현재 미국에서 가장 큰 고정 해양 플랫폼 인 Bullwinkle 해외 생산 플랫폼은 루이지애나 인근에 위치하고 있으며 새로운 우물을 기존 수출 흐름 라인에 연결하는 전략적입니다. 많은 오래된 자산과 마찬가지로 Bullwinkle 플랫폼은 여러 소유자를 통과하고 레거시 인프라에서 실행되었으며 구식이되어 지원하기가 어려운 작업 제어 시스템을 사용하고있었습니다.

QuarterNorth는 프로세스 자동화, 제어, 현장 서비스 및 긴급 지원에 대한 전문 지식을 갖춘 시스템 통합 업체인 Enginuity Global을 참여시켜 운영을 극대화하고 가동 중단 시간을 최소화하고 Bullwinkle의 인프라 및 제어 시스템을 현대화하고 중앙 집중화했습니다. Enginuity 팀은 두 단계 접근 방식을 통해 플랫폼을 9개의 레거시 PLC, 6개의 서버 및 저대역폭 데이터 통신에서 하나의 스트라투스에 의해 고정된 완전 중복 플랫폼 전체 제어로 마이그레이션했습니다. 엣지 컴퓨팅 시스템은 운영 애플리케이션을 중앙 집중화하고 플랫폼 전체와 엔터프라이즈에 데이터를 공유합니다. 팀은 현장 수용에서 시설 재시작까지 45 일 만에 중요한 변화를 달성했습니다. 스트라투스 컴퓨팅 플랫폼은 가동 중지 시간이나 데이터 손실 없이 Bullwinkle의 중요한 애플리케이션을 실행할 수 있는 내결함성 컴퓨팅을 제공하고, OT(Operational Technology)에서 서비스할 수 있으며, 총 소유 비용(TCO)을 크게 낮춥니다.

노후화된 플랫폼을 효율적인 자산으로 업그레이드

기존의 Bullwinkle 시스템은 운영 모델에 몇 가지 도전 과제를 제시했습니다. 수년간의 지속적인 업데이트를 통해 제어 시스템은 분산 된 아키텍처로 전환되어 20 명 이상의 운영자가 384 피트 높이의 플랫폼을 돌아 다니며 여러 위치에 퍼져있는 화면을 모니터링해야했습니다. 또한 시스템의 일부는 거의 쓸모 없었으며 예기치 않게 실패 할 수있는 노화 된 구성 요소가 있습니다. 부품 교체가 어려웠고, 때때로 팀은 eBay에서 구형 부품을 소싱하는 데 의존하여 부품을 찾고 교체하는 리드 타임이 길어졌습니다. 결과적으로 시스템은 비용이 많이 들고 계획되지 않은 가동 중지 시간 이벤트가 발생할 위험이 지속적으로 있었습니다.  

제어 및 안전 운영에 사용되는 Bullwinkle 시스템을 현대화하고 중앙 집중화하기 위해 Enginuity Global은 QuarterNorth와 협력하여 기존 서버와 워크스테이션을 단일 중복 스트라투스로 대체하는 두 단계 프로젝트를 실행했습니다. 엣지 컴퓨팅 플랫폼, 서로 다른 다중 브랜드 소프트웨어를 단일 로크웰 오토메이션 PlantPAx 자동화 및 제어 제품군으로 통합하고, 기존 Allen-Bradley® PLC-5® 컨트롤러를 로크웰 오토메이션 컨트롤로지스로 업그레이드하고, 기존의 데이지® 체인 원격 I/O 연결을 듀얼 링 기반 이더넷 네트워크로 업데이트하여 플랫폼 전체에서 전체 시스템 중복성을 제공합니다.

자동화 및 제어 부문의 Enginuity Lead인 Eric Belgard에 따르면, 프로세스를 단계적으로 관리하면 주요 점검의 "고통을 줄이고" 기업이 예산 내에서 프로젝트를 더 쉽게 관리할 수 있다고 합니다.

이 프로젝트의 주요 초점은 직원 안전을 보장하고, 작업자 인식을 높이며, 신뢰성을 높이는 동시에 지원 가능성을 보장하는 시스템을 제공하는 것이었으며, 이는 고객과 이를 지원하는 시스템 통합자 모두에게 필수적입니다. Enginuity의 접근 방식의 핵심 부분에는 단일 컴퓨팅 플랫폼에서 중요한 애플리케이션을 실행하려는 QuarterNorth Energy의 현재 및 미래 요구를 충족할 수 있는 내결함성과 확장성을 제공하는 스트라투스 ftServer가 포함되었습니다. 스트라투스 플랫폼은 Bullwinkle에서 여러 애플리케이션을 실행하는 데 필요한 성능을 제공할 뿐만 아니라 OT 팀이 가동 중지 시간 없이 쉽게 설치할 수 있는 고객 교체 가능 장치(CRU)를 포함하여 플랫폼 운영자에게 보다 쉬운 관리를 제공합니다. 또한 QuarterNorth와 마찬가지로 스트라투스 지원은 24/7을 실행하여 언제든지 지원 전화를 신속하게 해결할 수 있습니다. Enginuity가 여러 대안의 비용을 평가한 결과, 스트라투스 ftServer가 가장 높은 신뢰성과 가장 낮은 TCO를 제공한다는 것을 알게 되었습니다.

"스트라투스 서버가 있으면 스트라투스 서버가 진정으로 내결함성이 있기 때문에 안심할 수 있습니다. 이것이 우리가 항상 스트라투스 서버를 사용하는 주된 이유 중 하나입니다."
에릭 벨가드
리드 시스템 엔지니어
Enginuity Global, LLC

스트라투스를 통한 가상화 및 신뢰성 엣지 컴퓨팅

현대화 프로젝트의 첫 번째 단계는 자동화 및 제어 소프트웨어를 업데이트하고 여러 서버와 워크스테이션을 하나로 교체하는 데 중점을 두었습니다. 엣지 컴퓨팅 플랫폼. QuarterNorth Energy는 석유, 우물 및 운송 운영에 중점을 두어 작동이 간단하고 장애 조치 시간이 없으며 데이터 손실을 방지하는 솔루션을 원했습니다. Enginuity가 설치한 스트라투스 ftServer는 16개의 굵고 얇은 클라이언트를 지원하며, 반복적으로 실패하고 EOL(수명 종료)을 지났거나 지난 6개의 서버와 16개의 워크스테이션을 대체합니다. 내결함성 컴퓨팅 플랫폼인 ftServer는 핫 스왑 가능 구성 요소와 자동 상태 모니터링을 제공합니다. 팀은 애플리케이션 가상화를 사용하여 12개의 애플리케이션을 단일 스트라투스 시스템에 통합하여 관리를 더욱 단순화하고 비용을 절감했습니다. ftServer의 수명이 길어질수록 (8 ~ 10 년) 더 이상 3 ~ 4 년마다 오래된 하드웨어를 교체하는 데 투자 할 필요가 없습니다.

클라이언트/워크스테이션 개요

새로운 공정 제어 시스템 및 안전 셧다운 시스템은 안전, 규정 준수 및 의사 결정을 업그레이드합니다.

현대화 프로젝트의 두 번째 단계에서는 기존 제어 시스템을 마이그레이션하여 스트라투스 ftServer에서 실행되는 로크웰 오토메이션 PlantPAx에 연결했습니다. 노후화된 Allen-Bradley PLC-5 유닛은 구식이었고 추가 논리를 위한 여지는 없이 용량의 한계에 도달했습니다. 제어 작업은 안전 모니터링 시스템과 결합되어 규정 준수에 대한 문제를 야기했습니다. 그리고 분산 시스템의 응답 시간은 느렸다. 운영자는 명령을 내린 다음 결과를 보기 위해 10~20초 정도 기다립니다. 또한 다중 브랜드 HMI 인터페이스에는 일관성이 없었으며 각각 다른 터미널 또는 모니터가 필요하고 알람과 추세가 다릅니다.

Enginuity는 기존 PLC-5 장치를 PlantPAx DCS를 기반으로 하는 새로운 중복 제어 시스템으로 대체하여 공정 제어 시스템(PCS)과 안전 종료 시스템(SSDS)을 별도의 프로세서와 랙으로 분리했습니다. 로크웰 오토메이션의 변환 키트를 사용하여 PlantPAx DCS에 연결된 레거시 PLC-5 컨트롤러를 변환하여 100개 이상의 I/O 패널 및 6,000개 이상의 I/O 포인트에 대해 기존 배선을 재사용할 수 있도록 했습니다. 그런 다음 Enginuity는 두 개의 중복 광섬유 링으로 구성된 새로운 이더넷 네트워크를 설치했습니다. 새로운 이더넷 네트워크는 응답 시간을 수십 초에서 밀리초로 단축하여 속도를 1000% 향상시켰을 뿐만 아니라 더 빠르고 안정적일 뿐만 아니라 지원 및 유지 관리가 더 쉬운 최신 표준 기반 프로토콜을 제공합니다.

현대화된 시스템은 플랫폼 운영의 안전성을 획기적으로 향상시켰으며, 이는 쿼터노스 에너지의 중요한 성공 요인이었습니다. 자동화 및 제어 엔지니어인 Michael Kinzel은 "안정적인 시스템 응답 속도는 지속적인 작동에 매우 중요합니다"라고 강조했습니다. 안전 관리 프로세스의 일환으로 QuarterNorth는 다양한 이벤트에 대한 시뮬레이션을 수행하고 대응 및 대응 시간을 측정합니다. 비정상적인 프로세스를 시뮬레이션하는 동안 응답 시간이 수십 초에서 3 초 미만으로 떨어졌다는 점에 주목했습니다. 이러한 응답 시간의 현저한 감소는 운영자가 계획되지 않은 이벤트 중에 더 빠르게 대응할 수 있음을 의미합니다.

새로운 솔루션은 또한 경보, 우회 및 기타 이벤트의 자동 추적을 포함하여 추적 성을 향상시켜 안전 및 규정 준수를 보장하는 데 중요합니다. 이전 시스템에는 이 기능이 없었기 때문에 운영자는 누가 활동을 수행했는지, 언제 발생했는지에 대한 감사 추적을 수동으로 작성해야 했습니다. 누가 무엇을, 언제, 얼마나 오랫동안 수행했는지를 포함하여 새로운 시스템의 모든 이벤트를 자동으로 추적하면 이벤트에 대한 더 나은 기록을 제공하고 안전을 강화하며 규정 준수를 지원합니다. 그 결과 DCS는 성능이 뛰어나고 완전히 중복되어 가시성과 제어 기능을 제공하는 동시에 운영자가 플랫폼 어디에서나 여러 시스템에서 더 쉽고 안전하게 작업할 수 있습니다.

중복 이더넷 I/O 네트워크

"ftServer는 탱크입니다. 복잡한 시스템에 대한 단순한 접근 방식을 제공합니다. Enginuity의 모토 중 일부는 '복잡한 세계를 단순화합니다.'입니다. 따라서 스트라투스 서버는 이러한 복잡성을 줄이는 데 확실히 도움이됩니다. 그리고 우리는 그들을 사용하여 상당한 돈을 절약 할 수있었습니다. "
에릭 벨가드
리드 시스템 엔지니어
Enginuity Global, LLC

OT를 위해 구축된 유용성 및 서비스 가능성

새로 설치된 PlantPAx DCS 시스템의 또 다른 중요한 장점은 작업자 작업 부하를 줄이는 것입니다. 이제 운영자는 여러 인터페이스를 학습하고 관리할 필요 없이 표준화된 HMI 화면을 통해 데이터를 볼 수 있습니다. 향상된 데이터 수집은 데이터 히스토리화 프로세스를 가속화하여 더 빠르고 정보에 입각한 의사 결정을 지원합니다. 가상화를 활용하여 12개의 서로 다른 애플리케이션의 워크로드를 하나의 시스템으로 통합하면 자동화 제도가 제거되고 애플리케이션 가용성을 지원할 수 있습니다. 로크웰 오토메이션의 ThinManager®로 관리되고 플랫폼 전체에 위치한 두껍고 얇은 클라이언트는 더 나은 액세스를 제공하여 기술자가 플랫폼의 모든 수준이나 위치에서 작업을 관리 할 수 있도록합니다. 새로운 시스템은 또한 시스템의 관리 및 모니터링뿐만 아니라 정기적 인 유지 보수에서도 운영의 복잡성을 줄입니다.

이 새로운 아키텍처로 인해 QuarterNorth Energy 심해 운영 팀은 Bullwinkle 생산 플랫폼을 계획되지 않은 가동 중지 시간을 22 % 줄여 생산성을 높였습니다. ftServer 및 듀얼 이더넷 네트워크부터 프로세스 제어 시스템 및 안전 셧다운 시스템 패널에 이르기까지 내장된 중복성은 시스템이 항상 실행 중이고 사용 가능하도록 보장합니다. "우리는 서버 또는 시스템 가동 중지 시간을보고하는 통화 수가 특히 이전 사례의 양과 비교하여 감소한 것을 발견했습니다."라고 Belgard는 말했습니다.

기대: 성장의 여지가 있는 확장 가능한 솔루션

앞으로 Michael Kinzel은 Bullwinkle 플랫폼의 운영을 더욱 향상시킬 수있는 몇 가지 기회를 보았습니다. 그들은 신뢰성이 떨어지는 여러 독립 장치에서 실행되는 응용 프로그램을 ftServer로 이식하여 인프라를 더욱 간소화 할 계획입니다. 스트라투스 시스템의 가상화와 시스템 가용성을 강조하면서 킨젤은 "우리는 ftServer에 대한 확신을 가지고 있기 때문에 이것을 할 수 있다"고 설명했다. 사실,이 솔루션은 매우 잘 작동하며, QuarterNorth Energy는 다른 위치를 현대화하기 위해 Enginuity와 비슷한 관계를 맺는 과정에 있습니다. "이 아키텍처는 실제로 작동합니다."라고 Kinzel은 요약했습니다.

ftServer 내결함성 플랫폼을 갖춘 분산 제어 시스템

  • 스트라투스 ftServer® 내결함성 플랫폼 12개 가상 머신(VM)을 실행
  • 로크웰 오토메이션 플랜트PAx® 분산 제어 시스템(DCS) 포함:
    • HMI/SCADA 및 6,000개의 I/O를 지원하는 PCS용 SQL Server 및 SSDS 시스템을 갖춘 팩토리 토크® 역사가
    • 중복 링 기반 광섬유 이더넷 원격 I/O 네트워크
    • 프로세스 제어 시스템(PCS) 및 안전 종료 시스템(SSDS)을 위한 중복 제어Logix 프로세서
  • 안티 바이러스 및 클러스터 관리 소프트웨어
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참고 자료

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