過程控制系統(tǒng)升級(jí)的必要性及要點(diǎn)

對(duì)于過程控制系統(tǒng)而言，老舊系統(tǒng)問題影響重大，如果有人不愿遷移到較新的技術(shù)上來，那看起來就令人困惑。老化的控件和設(shè)備會(huì)帶來一系列問題。其中包括難以獲得備件、價(jià)格上漲、維護(hù)成本增加、可靠性下降、容量受限，以及由于具有老舊系統(tǒng)使用經(jīng)驗(yàn)的人員退休而造成的技能差距等。

老舊系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致停機(jī)或合規(guī)性風(fēng)險(xiǎn)的不斷增加，為了緩解這些狀況，工廠成本會(huì)增加。更糟的情況，它可能會(huì)危害持續(xù)的安全運(yùn)營(yíng)。此外，這還沒考慮控制技術(shù)的巨大進(jìn)步所帶來的好處，例如在運(yùn)營(yíng)性能、安全性、效率、網(wǎng)絡(luò)安全性、增強(qiáng)的功能性和控制器容量方面能為工廠帶來的效益提升。

遷移到現(xiàn)代化系統(tǒng)的用戶，可以集成控制、安全和輔助系統(tǒng)，并從增強(qiáng)的控制和可視化中獲益。他們可以應(yīng)對(duì)新的商機(jī)、擴(kuò)大產(chǎn)能，并利用新的應(yīng)用程序和解決方案實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的過程控制、資產(chǎn)管理和生產(chǎn)管理。

此外，在大多數(shù)情況下，與整個(gè)工廠及其生產(chǎn)的價(jià)值相比，控制系統(tǒng)的費(fèi)用很低。一次重大的計(jì)劃外停機(jī)所導(dǎo)致的損失，可能會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過新建分布式控制系統(tǒng)（DCS）的費(fèi)用。盡管如此，老舊系統(tǒng)的數(shù)量和范圍幾乎沒有減少的跡象。在全球范圍內(nèi)，成千上萬的老舊系統(tǒng)仍在繼續(xù)運(yùn)行，其中很大一部分都超過20年，有些甚至更長(zhǎng)。

圖1：系統(tǒng)的持續(xù)現(xiàn)代化之路是可能的。本文圖片來源：霍尼韋爾

控制系統(tǒng)遷移并不容易

實(shí)際上，這些潛在的損失，可能就是許多企業(yè)不愿遷移的原因。由于遷移導(dǎo)致工藝過程停機(jī)和中斷的風(fēng)險(xiǎn)非常高，這是他們無法接受的。這可能是新控制系統(tǒng)安裝就位需要使控制系統(tǒng)脫機(jī)并停止工藝過程，也可能是新系統(tǒng)上線時(shí)不可預(yù)見的問題而造成工藝系統(tǒng)的長(zhǎng)期中斷。

盡管在面對(duì)老舊系統(tǒng)時(shí)，遷移的理由令人信服，但在實(shí)踐中卻很少如此干凈利索?！袄吓f”本身的定義并不是十分明確。這可能意味著技術(shù)老舊，性能下降和可靠性下降，產(chǎn)量下降；也可能意味著功能老舊，條件限制而導(dǎo)致的機(jī)會(huì)喪失；亦或是供應(yīng)短缺，缺乏技術(shù)支持，內(nèi)部專業(yè)知識(shí)或備件短缺而給持續(xù)運(yùn)營(yíng)帶來的風(fēng)險(xiǎn)。在大多數(shù)情況下，系統(tǒng)的老舊跡象是逐步顯現(xiàn)的。

某天，供應(yīng)商可能會(huì)停止提供技術(shù)支持，但是老化設(shè)備和系統(tǒng)的成本會(huì)隨著時(shí)間的推移而不斷增長(zhǎng)。確定這些成本以及所喪失的機(jī)會(huì)，來支持系統(tǒng)升級(jí)換代，并不總是那么容易。

運(yùn)營(yíng)商還有其它選擇。例如，可以通過切換到可預(yù)測(cè)的服務(wù)合同來控制不斷上升的維護(hù)成本。升級(jí)還可以延長(zhǎng)控制系統(tǒng)的壽命，避免老舊系統(tǒng)的影響。

圖2：現(xiàn)代化的控制系統(tǒng)是將人員、工廠和數(shù)據(jù)聚集在一起，促進(jìn)業(yè)務(wù)發(fā)展的機(jī)會(huì)。

降低風(fēng)險(xiǎn)的分階段遷移

人機(jī)界面（HMI）遷移是控制系統(tǒng)現(xiàn)代化的最重要方面之一。將老舊的DCS操作員站升級(jí)為HMI技術(shù)，工廠可以為集成控制體系結(jié)構(gòu)提供通用的用戶界面。將現(xiàn)有的圖形、網(wǎng)絡(luò)、控制器和I/O保留在原位，可以減少培訓(xùn)和維護(hù)要求。它還通過讀/寫數(shù)據(jù)訪問以及集成的報(bào)警和事件，提供對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)的直接訪問。

在控制系統(tǒng)需要變更時(shí)，從經(jīng)濟(jì)方面考慮，更換現(xiàn)有控制器是有意義的。對(duì)于遷移，需要兩個(gè)關(guān)鍵功能：將現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)快速移至新的控制系統(tǒng)，以及遷移現(xiàn)有的控制方案，并且最好對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。

一般情況下，對(duì)于大規(guī)模改造，最好分階段遷移。這樣可以通過逐漸縮小范圍來消除風(fēng)險(xiǎn)，萬一新系統(tǒng)不可用，還可以退回到舊系統(tǒng)。它需要與現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行通信，以實(shí)現(xiàn)臨時(shí)過渡，與舊設(shè)備物理共存以實(shí)現(xiàn)熱切換，并具有在新、舊信號(hào)之間無縫切換，進(jìn)行測(cè)試和調(diào)整的能力。

分階段遷移確實(shí)有其缺點(diǎn)，但是它是一種風(fēng)險(xiǎn)較低，停機(jī)時(shí)間較少的解決方案。在安裝之前模擬新系統(tǒng)，還可以進(jìn)一步降低風(fēng)險(xiǎn)并減少停機(jī)時(shí)間。通過分階段遷移，控制系統(tǒng)處于過渡狀態(tài)。這意味著必須為每個(gè)階段選擇適當(dāng)?shù)姆秶?，以便最終用戶可以在遷移過程中的任何時(shí)間點(diǎn)，都可以停止遷移，但仍擁有可支持的系統(tǒng)。

當(dāng)然，工廠有充分的理由，堅(jiān)持使用現(xiàn)有的供應(yīng)商。這也許是因?yàn)樾孪到y(tǒng)有適合他們的解決方案。但是，在很多情況下，工廠并未認(rèn)真的考慮其它選擇。正是人們意識(shí)到中斷可能帶來的風(fēng)險(xiǎn)，所以在遷移控制系統(tǒng)時(shí)更需要謹(jǐn)慎。使用現(xiàn)有的供應(yīng)商，與其說是信任，不如說是一種風(fēng)險(xiǎn)管理策略。

圖3 ：霍尼韋爾的分布式控制系統(tǒng)（DCS）的先進(jìn)之處在于具有集成老舊、第三方系統(tǒng)的能力。

某些應(yīng)用領(lǐng)域的遷移可能會(huì)比較簡(jiǎn)單，就是將現(xiàn)有技術(shù)升級(jí)到更新版本。但是，僅憑技術(shù)升級(jí)并不能決定遷移的結(jié)果。可用于遷移的工具、實(shí)施工程師的經(jīng)驗(yàn)、項(xiàng)目計(jì)劃和策略，以及所涉人員的專業(yè)知識(shí)，在確保遷移的順利進(jìn)行、最大程度地減少對(duì)運(yùn)營(yíng)的干擾等方面，都發(fā)揮著重要作用。其它差異包括DCS的功能、容量、價(jià)格和性能。選擇供應(yīng)商時(shí)，請(qǐng)選擇技術(shù)和遷移合作伙伴，兩者同等重要。（作者：Satnam Bhogal）
編輯：hfy