工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)升級(jí)需注意的因素

　　意味著同時(shí)也是提高運(yùn)行性能的理想時(shí)機(jī)。如果僅簡(jiǎn)單的做一個(gè)類似替換，自動(dòng)化系統(tǒng)的升級(jí)能用一個(gè)更易于使用、維護(hù)的系統(tǒng)來(lái)代替過(guò)時(shí)的系統(tǒng)。那就喪失了巨大的機(jī)會(huì)。為了充分利用系統(tǒng)升級(jí)，降低風(fēng)險(xiǎn)，必需進(jìn)行周詳?shù)腇EL評(píng)估，檢查受升級(jí)影響的各個(gè)方面，包括那些HMI控制器和I/O之外的方面。

　　或者考慮在不久的將來(lái)實(shí)施這一工作，如果你正在升級(jí)你自動(dòng)化系統(tǒng)。那你注意力可能主要放在人機(jī)界面、控制器和I/O接口上。這是正確的因?yàn)樵趯?shí)施系統(tǒng)遷移過(guò)程中，這些都是關(guān)鍵部件。但是一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)，不只只有這些硬件部件。計(jì)劃階段，如果沒有給予足夠重視的話，那些主要方面可能會(huì)引起許多問題。

　　進(jìn)行一個(gè)前期準(zhǔn)備工作（FEL評(píng)估，進(jìn)行重要的自動(dòng)化升級(jí)工程之前。檢查自動(dòng)化系統(tǒng)所有方面最好的方法之一。FEL評(píng)估是一種用于評(píng)估自動(dòng)化系統(tǒng)升級(jí)或其它工程的各個(gè)方面的分析技術(shù)。

　　大多數(shù)最終用戶與外部服務(wù)提供商一起完成FEL評(píng)估。優(yōu)秀適的服務(wù)提供商應(yīng)可以完成很多自動(dòng)化系統(tǒng)升級(jí)工程的FEL評(píng)估，由于經(jīng)常沒有足夠的人手。因此能協(xié)助最終用戶以一種最優(yōu)的方式完成周密的研究。

　　為驗(yàn)證項(xiàng)目提供數(shù)據(jù)。還能暴露出潛在問題，F(xiàn)EL評(píng)估能協(xié)助制定預(yù)算。為遷移過(guò)時(shí)的基于DCS或PLC自動(dòng)化系統(tǒng)這一令人望而生畏的任務(wù)做準(zhǔn)備提供協(xié)助。簡(jiǎn)而言之，能提供一條成功通向你既定目標(biāo)的捷徑。

　　FEL評(píng)估上投入的時(shí)間和精力直接與整個(gè)項(xiàng)目的勝利率成正比。倒霉的很多最終用戶認(rèn)為這一階段只是自動(dòng)化系統(tǒng)升級(jí)時(shí)的可選任務(wù)，大多數(shù)情況下。有時(shí)甚至是累贅。FEL評(píng)估方面投入的縮減有，不只會(huì)增加風(fēng)險(xiǎn)，還會(huì)喪失改進(jìn)以及增進(jìn)臨時(shí)穩(wěn)定性的機(jī)會(huì)。反之，一個(gè)周詳?shù)腇EL評(píng)估能確定潛在問題，這有助于確保達(dá)到項(xiàng)目目標(biāo)。

　　應(yīng)將智能儀表連接至新自動(dòng)化系統(tǒng)并測(cè)試其兼容性。自動(dòng)化系統(tǒng)升級(jí)工程的初期。

　　10個(gè)不容忽視因素

　　主要部件一般包括人機(jī)界面、控制器和I/O接口。計(jì)劃和預(yù)算階段，當(dāng)自動(dòng)化系統(tǒng)升級(jí)的主體結(jié)構(gòu)開發(fā)完成后。大部分時(shí)間和精力也都花費(fèi)在這些關(guān)鍵的部件上，這對(duì)系統(tǒng)主體之外的那些輔助系統(tǒng)可能會(huì)造成一定的損害。表1列出了正確執(zhí)行的FEL評(píng)估需要重點(diǎn)關(guān)注的10個(gè)方面，并在下文中進(jìn)行詳細(xì)討論。

　　現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施

　　現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和接線主要包括四個(gè)部分：

　　電纜、護(hù)線管、導(dǎo)線槽；

　　盤臺(tái)、機(jī)柜、編組盤臺(tái)和接線盒；

　　包括嵌入式設(shè)備、分析儀表、傳感器等；儀表。

　　包括電動(dòng)機(jī)、閥門、驅(qū)動(dòng)器和其它現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。機(jī)械設(shè)備。

　　以確定可接受的物理狀態(tài)和適用的文檔。此外，應(yīng)檢查所有這些物項(xiàng)。必需對(duì)儀表和機(jī)械裝置進(jìn)行檢查和測(cè)試，以確保與新自動(dòng)化系統(tǒng)I/O以及數(shù)字通訊接口的適當(dāng)連接。

　　應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)接線，F(xiàn)EL過(guò)程中。包括端子、標(biāo)簽和接地的整體狀況進(jìn)行評(píng)估。如果任何方面不能滿足規(guī)范要求或者沒有處于良好的工作狀態(tài)，則應(yīng)制定相應(yīng)的計(jì)劃和預(yù)算來(lái)矯正任何缺乏和缺陷。

　　比如電動(dòng)機(jī)、閥門、行程開關(guān)通過(guò)硬接線連接至自動(dòng)化系統(tǒng)的輸入端，各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。當(dāng)自動(dòng)化系統(tǒng)上電運(yùn)行后，各個(gè)部件的狀態(tài)也就可以確定了所以必需測(cè)試這些設(shè)備和輸入之間的接口，以確保適當(dāng)?shù)碾妷核胶碗姎飧綦x。

　　每個(gè)輸出才可以驅(qū)動(dòng)相關(guān)設(shè)備。類似的閥門、電動(dòng)機(jī)和狀態(tài)燈由自動(dòng)化系統(tǒng)的輸出驅(qū)動(dòng)。同樣必需確保兼容性。

　　可能會(huì)是一個(gè)容易出問題的方面。一個(gè)回路連接中，與自動(dòng)化系統(tǒng)模擬量I/O接口。老自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)4-20mA 輸出可能比新自動(dòng)化系統(tǒng)的4-20mA 輸出能驅(qū)動(dòng)更多的儀表。如果在FEL評(píng)估過(guò)程中發(fā)現(xiàn)這個(gè)問題，這是一個(gè)小問題，但是如果在調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，則是一個(gè)大問題。而且，必需對(duì)模擬量輸入進(jìn)行兼容性檢查，有時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。例如，老DCS系統(tǒng)中適用的熱電偶類型不再?gòu)V泛使用，因此在新自動(dòng)化系統(tǒng)中可能就不支持。

　　這是FEL評(píng)估過(guò)程中，大多數(shù)工廠將智能儀表和分析儀器通過(guò)自己的網(wǎng)絡(luò)連接至自動(dòng)化系統(tǒng)。必需仔細(xì)考慮的另外一個(gè)方面。

　　網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和連接性

　　包括：現(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)在不同的層面與一系列其它系統(tǒng)和部件連接。

　　控制層：過(guò)程裝置中的輔助控制系統(tǒng)、排放監(jiān)視系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)等；

　　企業(yè)層：歷史庫(kù)、MESERP公司網(wǎng)絡(luò)等；

　　現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層：HA RTFieldbuProfbuDeviceNet等；

　　其它實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)、遠(yuǎn)程存取、分析儀器、先進(jìn)過(guò)程控制設(shè)備等。

　　包括光纖/銅纜骨干網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、無(wú)線硬件設(shè)備以及其它物項(xiàng)進(jìn)行檢查，必需對(duì)物理設(shè)施。確定可接受的物理狀態(tài)以及適用的文檔。正如兼容性問題所涉及的一樣，即使新自動(dòng)化系統(tǒng)支持同老系統(tǒng)幾乎一樣的協(xié)議，這也僅僅是第一步。

　　應(yīng)在每個(gè)層面對(duì)主要接口進(jìn)行測(cè)試，為確保通訊能正常進(jìn)行。使其性能等于或者逾越現(xiàn)有系統(tǒng)。不論是直接通訊還是通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，新自動(dòng)化系統(tǒng)必需能夠支持現(xiàn)有的各種通訊協(xié)議。某些情況下，對(duì)無(wú)法和新自動(dòng)化系統(tǒng)接口的系統(tǒng)或部件進(jìn)行升級(jí)甚至是更換，可能更經(jīng)濟(jì)。

　　如果有一小局部?jī)x表使用的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議與絕大多數(shù)儀表的不同，例如。相較于通過(guò)增加協(xié)議轉(zhuǎn)換器將其連接至新自動(dòng)化系統(tǒng)而言，更好的方式也許是更換這些“異類”

　　如儀表和驅(qū)動(dòng)器，老自動(dòng)化系統(tǒng)的控制器和智能設(shè)備。經(jīng)常由同一家供應(yīng)商提供。如果新自動(dòng)化系統(tǒng)推銷自不同的供應(yīng)商，即使采用名義上一樣的通訊協(xié)議，絕大多數(shù)情況下，同智能儀表之間的數(shù)字接口在功能上也有很多限制。運(yùn)行這些功能受限的系統(tǒng)時(shí)，必需盡早制定相應(yīng)的預(yù)案，或者是更換智能設(shè)備。

　　輔助系統(tǒng)和空間要求

　　一般是老系統(tǒng)所處的主控室內(nèi)。應(yīng)從以下各方面進(jìn)行檢查確保該區(qū)域滿足新系統(tǒng)規(guī)范書以及后續(xù)運(yùn)行和維護(hù)的需求：應(yīng)將新自動(dòng)化系統(tǒng)的部件安排在特定區(qū)域。

　　包括UPS動(dòng)力需求。

　　空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)需求；

　　物理空間布局需求；

　　主控室人因工程。

　　UPS和其它動(dòng)力系統(tǒng)必需有足夠的容量處置新自動(dòng)化系統(tǒng)部件。

　　堅(jiān)持新電子設(shè)備的冷卻。類似的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)必需在能夠?yàn)椴僮鲉T維持舒適的工作環(huán)境的情況下。

　　包括控制硬件和操作員站。許多老自動(dòng)化系統(tǒng)的控制臺(tái)，必需有足夠的整體空間來(lái)布置和裝置新系統(tǒng)部件。無(wú)法在新自動(dòng)化系統(tǒng)中使用，或者即使能用也必須做大的修改。

　　這影響重大，一個(gè)經(jīng)常被忽略的方面是調(diào)試計(jì)劃及其對(duì)輔助系統(tǒng)和空間需求的影響。許多新舊系統(tǒng)遷移調(diào)試計(jì)劃要求新舊系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行。很明顯。需要周詳?shù)挠?jì)劃以適應(yīng)兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行。一般需要臨時(shí)增加輔助動(dòng)力系統(tǒng)以及過(guò)渡的裝置空間。

　　關(guān)鍵文檔

　　包括與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施以及輔助系統(tǒng)的所有接口和連接，新自動(dòng)化系統(tǒng)的裝置。需要對(duì)文件和圖紙做很多變更。

　　必需對(duì)某些關(guān)鍵的文件進(jìn)行審查和定期更新。一些最重要的文件包括P&ID圖、控制回路圖、I/O數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)組態(tài)、軟件順序、軟件文檔、補(bǔ)丁要求、功能規(guī)格書、控制系統(tǒng)說(shuō)明書以及編程和設(shè)計(jì)規(guī)范。為了確保新自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)的勝利。

　　裝置和調(diào)試撤除。

　　以確保在預(yù)算、計(jì)劃以及人力資源等方面考慮這些活動(dòng)。生產(chǎn)設(shè)施一般依照日常運(yùn)營(yíng)來(lái)配置人員，一個(gè)周詳?shù)腇EL評(píng)估需審查必要的撤除、裝置和調(diào)試服務(wù)?？赡軟]有足夠的人員來(lái)實(shí)施大的工程。因此，F(xiàn)EL評(píng)估應(yīng)確定所需要的人員，為雇傭更多人員做準(zhǔn)備。

　　可能還需要追加一些人員。還應(yīng)制定預(yù)案應(yīng)對(duì)裝置和調(diào)試期間所造成的生產(chǎn)產(chǎn)量的降低。調(diào)試計(jì)劃是任何自動(dòng)化系統(tǒng)升級(jí)的關(guān)鍵局部。一般而言需要列出的主要項(xiàng)目包括停機(jī)計(jì)劃、縮短停工期的計(jì)劃以及新舊系統(tǒng)熱遷移期間的利用?？紤]到其它與裝置和調(diào)試相關(guān)的活動(dòng)。

　　還應(yīng)對(duì)與安裝、調(diào)試相關(guān)的施工及設(shè)計(jì)活動(dòng)進(jìn)行審查和規(guī)劃，F(xiàn)EL評(píng)估中。這樣才干確保這些活動(dòng)的正確執(zhí)行。需要實(shí)施的關(guān)鍵活動(dòng)包括制定新的電纜和電纜槽架計(jì)劃、儀表和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備圖紙、盤臺(tái)機(jī)柜的設(shè)計(jì)、回路圖、電機(jī)原理圖，點(diǎn)位圖以及詳細(xì)裝置圖。

　　合規(guī)和異常情況管理

　　以確保這些變卦滿足規(guī)范、法規(guī)和運(yùn)行規(guī)程的要求。必需對(duì)平安儀表系統(tǒng)（SIS進(jìn)行審查以確保其仍然維持了所有的SIL平安等級(jí)。需要進(jìn)行維護(hù)層分析（LOPA 必需將環(huán)境健康和平安規(guī)程維持在可接受的水平。需要對(duì)為了適應(yīng)自動(dòng)化系統(tǒng)的升級(jí)而做的變卦進(jìn)行審查。

　　有時(shí)根據(jù)NEC和NFPA 監(jiān)管條例的要求需要得到許可和進(jìn)行檢查。同樣，必需滿足當(dāng)前諸如NECNFPA 和FDA 規(guī)范、法規(guī)的要求。FDA 對(duì)驗(yàn)證系統(tǒng)的監(jiān)管條例包括了非常嚴(yán)格的條款，對(duì)生產(chǎn)藥品的設(shè)備進(jìn)行任何更改的時(shí)候必需遵循這些條款。許多食品和飲料工廠在進(jìn)行修改和升級(jí)的時(shí)候，也必須遵循FDA 監(jiān)管條例，只是降低了執(zhí)行的規(guī)范。

　　新自動(dòng)化系統(tǒng)也必需有處置異常工況的機(jī)制。通過(guò)簡(jiǎn)單的利用內(nèi)置于自動(dòng)化系統(tǒng)的特性，老自動(dòng)化系統(tǒng)有某些非正式或正式的機(jī)制來(lái)處置異常工況。與之類似。同時(shí)利用現(xiàn)有的異常工況管理、圖形和報(bào)警管理規(guī)范以及最優(yōu)實(shí)踐，經(jīng)?？梢栽谶@方面獲得提升。

　　FEL應(yīng)當(dāng)評(píng)估所有可能改進(jìn)的方面，事實(shí)上。包括ASM因?yàn)檫@能確保對(duì)新系統(tǒng)的投資獲得最大回報(bào)。

　　改進(jìn)方面

　　一般是過(guò)時(shí)的基于DCS或PLC系統(tǒng)所沒有的這就使得可以改進(jìn)現(xiàn)有的運(yùn)行。自動(dòng)化系統(tǒng)的升級(jí)提供了一個(gè)絕佳的機(jī)會(huì)，新自動(dòng)化系統(tǒng)所具有的特性和功能?？梢詫?duì)現(xiàn)有運(yùn)行和習(xí)慣做法進(jìn)行改進(jìn)，從而獲得進(jìn)一步的提升。

　　改進(jìn)的主要方面。如果由于工廠沒有足夠部件或設(shè)備，把在老自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)運(yùn)行在手動(dòng)模式下的過(guò)程和系統(tǒng)改為自動(dòng)控制。仍然需要手動(dòng)運(yùn)行，那么這些設(shè)備就需要升級(jí)或更換。比方，為了實(shí)現(xiàn)特定回路的自動(dòng)控制，需要修改或更換開關(guān)閥使其能像控制閥一樣工作。

　　老系統(tǒng)中不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的地方，其它案例中。新自動(dòng)化系統(tǒng)中也許可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。新自動(dòng)化系統(tǒng)一般具有內(nèi)置的先進(jìn)過(guò)程控制特性，使其自動(dòng)控制復(fù)雜回路。改手動(dòng)控制為自動(dòng)控制，減少所需運(yùn)行人員的干預(yù)，進(jìn)而降低人因故障，防止停機(jī)，改進(jìn)生產(chǎn)，提高產(chǎn)出，帶來(lái)短期和長(zhǎng)遠(yuǎn)的投資回報(bào)。

　　為工廠操作人員提供數(shù)據(jù)和圖像的過(guò)時(shí)的圖形顯示系統(tǒng)，很多老自動(dòng)化系統(tǒng)。分辨率低，顯示屏質(zhì)量低劣，沒有足夠大的屏幕。反之，新自動(dòng)化系統(tǒng)可以充分利用過(guò)去幾十年在操作員界面、硬件和軟件上發(fā)生的巨大進(jìn)步，來(lái)降低運(yùn)行人員的疲勞，方便培訓(xùn)新運(yùn)行人員，改進(jìn)異常工況的管理。