仪表和控制系统现代化的三种典型方案

仪表和控制系统现代化的三种典型方案

工厂现代化项目的挑战在于必须严格控制施工顺序。在大多数情况下，“升级仪表”项目必须在有限的停机窗口内工作。仪表升级可以指更换现场仪表，也可以指更换整个仪表和控制系统。与具有更大灵活性的新项目不同，升级仪表项目还必须在正在运行的工厂中施工，需要面对由此带来的所有风险和限制。

三种典型的现代化方案包括：逐步升级、从其他品牌的系统迁移和现场仪器更换。

1.逐步升级实现工厂现代化

与完整的系统升级不同，逐步升级是指基于部件的升级。例如，人机界面（HMI）在控制器不停机的情况下逐一升级。另一个例子是更换一个控制器，该控制器监控特定区域而不停止其它控制器。逐步升级的最大好处是将生产时间损失降至最低，并降低生产完全停止的风险。升级计划可以根据最终用户的生产和维护计划以及预算来决定。

实现上述目标的关键技术，是现有控制系统的老旧软/硬件与新软/硬件协同工作并共存的能力。例如，在分布式控制系统（DCS）中，升级后的工作站能够以新控制器的方式访问现有传统控制器。此外，即使现场控制器和其它HMI站使用较旧版本的软件运行，也能保持在线设计和监控的能力。DCS供应商将此称为渐进式兼容性。

在具有八个或更多物理工作站和服务器的系统上使用逐步升级方法时，应考虑虚拟化这些计算机资产。通过服务器托管，虚拟化技术可以减少物理工作站和服务器的数量。虚拟化带来的好处包括减少硬件占用、降低能源成本、简化系统管理、降低总拥有成本、提高系统可用性以及从故障中快速恢复的能力。

如今，大多数DCS硬件和相关部件（如历史数据库、资产管理系统和OPC服务器）都可以升级到虚拟环境中。例如，DCS可以使用高可用性群集进行虚拟化，这些群集具有以下好处：具有自动故障切换冗余、虚拟机的实时迁移功能、改进的安全性、专用存储和灾难快速恢复等优势。

2.从其它品牌的控制系统迁移

大多数DCS供应商和许多系统集成商都已经为从竞争对手的系统制定了全面的系统迁移策略。“增值迁移过程”是一个多阶段的方法。除了系统迁移过程之外，它还包括可行性研究和现场调查以及差距分析，确定瓶颈，提出切实可行的对策，并通过使用替代系统和解决方案，来评估由此带来的利润改善和投资回报（ROI）。系统迁移专家参与此过程的所有阶段。

例如，使用连接到现有传统系统端子面板的特殊编组面板和适配器电缆，迁移选项用输入/输出（I/O）和控制器来取代传统的控制器和过程接口单元。

系统供应商和集成商还开发了各种数据库转换工具，可以将软件工程信息从第三方系统转换为替换系统中的工程数据库。根据项目经验，使用转换工具可以节省20%以上的工程成本。

3.现场仪表更换

执行器、流量计和变送器等现场仪表，占仪表和工业控制投资成本的很大一部分。现在的数字智能过程自动化系统及其连接的现场仪表，可以完成的任务远远超过传统的系统。工厂运行人员可以利用人工智能、预测性维护以及仪器和过程的整体诊断等功能。一项好的投资，包括早期的工厂现代化规划和设计，以审查控制方案，修订和改进控制方案，决定如何最佳地实施和推进控制技术，并部署最新技术。