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选择适合的方法实现老旧控制系统的成功迁移

来源:控制工程网2020.07.15阅读 2861

  在过程工业中,系统老化是一个巨大的问题。数以千计的老化控制系统;其中很多已经有二、三十年的历史了。同时,每年仅新建几百个需要分布式控制系统(DCS)的工厂。
  这意味着旧系统向现代技术的迁移,将为过程制造企业和行业提供提高生产力、效率和安全性的最大机会。同时,未能解决控制系统过时问题将限制企业潜在的改进。
  老化控制系统的风险
  然而,在许多情况下,老化系统仍然存在,因此,运行人员会遇到一系列问题:
  1.随着系统的老化,可靠性和可用性下降;
  2.维护成本上升,需要更频繁的工作;
  3.备件数量有限或价格昂贵,增加了成本和修复时间;
  4.由于运行人员需要应对报警雪崩,降低了过程效率;
  5.随着系统专业技术人员的退休,技能差距和人工成本上升;
  6.网络攻击的脆弱性增加;
  7.随着在极限范围内运行能力的恶化,监管和合规方面受到处罚的风险增大;
  8.安全隐患增加;
  9.停机时间增加。
  尽管有上述这些潜在的问题和风险,但仍有许多原因导致企业无法解决系统老化的问题。
  其中一个因素是概念性质模糊。即使在严格意义上,系统老化也是一个分阶段发生的过程,从缺少零件或更新到完全缺乏对老化系统的技术支持。在大多数情况下,优秀的控制系统制造商,即使在产品多年不再销售,仍然会继续帮助工厂修补控制系统并寻找替换零件。
  结果是,老化系统的成本和问题逐渐累积,很多时候可能与迁移到新系统的相对较大的前期成本相差无几。而且,和系统老化有关的最大成本也很难准确的量化:例如通过改进系统运营来实现获得收益的机会,或者通过改进控制,或者使用现有系统不支持的其它技术和软件,可以实现的收益机会的丧失。

霍尼韦尔为中东钢铁生产商提供控制系统迁移服务,涉及从第三方控制系统的组合迁移到霍尼韦尔的Experion过程知识系统(PKS),并从头开始构建新逻辑以促进迁移。借助Experion PKS,运行人员可以利用HMI直观地可视化和控制工厂运营,并受益于改进的警报和事件管理。图片提供:CE

  在系统老化之前完成迁移
  老化的控制技术,限制了工厂适应变化的能力,限制了经济高效扩展以满足容量要求的可能性,并使工厂无法受益于工业物联网(IIoT)和先进过程控制(APC)等新技术发展所带来的收益,也就无法提高产量并降低能源成本。实际上CONTROL ENGINEERING China版权所有,即使现有系统在技术上并不老化,在工厂生命周期中,仍有一系列事件可能会推动迁移:
  1.合并和所有权的变更,促使企业实现标准化,集中到同一种技术上。
  2.新的商机、资源约束或成本变化,要求对运营进行改进。
  3.新的解决方案必须遵守法规变更要求。
  考虑风险和替代方案
  过程中断的风险是另一个潜在的成本,也成为了成功迁移的一个障碍。错误会导致计划外停机和可用性不足。这种风险不仅导致工厂更愿意坚持老化的技术;它通常也限制了公司愿意考虑的选择范围。即使运行人员决定迁移,他们也通常会坚持使用现有控制系统制造商的技术,将其作为具有最低风险的实现现代化的途径。
  这是可以理解的,在某些情况下,从现有系统供应商中选择更新的系统,可以简化图形和应用程序的迁移。但最终,由于多种原因以这种方式限制更好解决方案的选择对企业来说可能未必会收到满意的效果。
  首先CONTROL ENGINEERING China版权所有,选择迁移,至少部分原因可能是对现有系统的特性或限制感到沮丧,而这些可能会复制到新系统。正如系统老化问题所表明的那样,运行人员选择的控制系统,将伴随他们几年甚至数十年。以放弃实际和长期利益为代价来简化迁移过程,根本没有意义,而功能更强大的替代系统可以提供:一种新的、可以使用终身的控制系统;不仅仅用于迁移过程。
  坚持使用相同的供应商,不一定会将迁移风险降至最低。这忽略了技能、经验和技术可能对迁移过程及其成功产生的巨大影响。

更好的控制控制工程网版权所有,意味着合适的人在合适的时间获得有用的信息,以做出更明智的决策。直观的仪表板显示了工厂参数,运行人员可以更快地理解工况。

  迁移项目范围
  工厂必须从一开始就确定工作范围以及如何完成迁移——从实施新的人机界面(HMI),短期延长控制系统的寿命,增加新运行人员和网络安全性,到全面进行翻新和更换大修,以实现现代控制器和HMI所带来的好处。
  在大多数情况下,工厂可以分阶段迁移,以最大程度地减少对过程的破坏并控制成本。这包括引入新的控制器以改善技术支持、可靠性和控制能力,同时与现场网络集成并使用现有的布线。通过战略规划、工程专业知识和正确的工具,即使迁移到其它平台,也可以保护对应用、布线和网络基础架构的现有投资。
  如果运营商选择合适的合作伙伴,则没有理由限制技术选择。对于工厂成功至关重要的控制系统,应该从一系列可能的选项中,选择最适合其需求的解决方案。
  钢铁厂控制系统的迁移
  一家中东钢铁生产商正在考虑迁移工厂的控制系统,霍尼韦尔为其做了很多工作,在实践中可以看到很多上述原则的应用。这家钢铁厂想要迁移工厂的控制权,这不仅涉及从第三方控制系统的组合过渡到现代过程控制系统,实际上它们是从头开始构建新的逻辑以促进系统迁移的成功实施。
  工厂过去的几次扩建都带来了产能增加,但是其由分布式控制系统(DCS)、可编程逻辑控制器(PLC)和传统面板安装式控制台的组合而成的老旧控制系统,使工厂的勃勃雄心受挫。该系统已经有三十年的历史了,它缺少可用的备件,缺乏技术支持以及信号线互连,这使故障排除变得既复杂又费时。
  老旧的控制系统正在影响工厂的效率和可靠性,以及提高产量的能力:由于没有任何支持和技术,自从工厂调试以来,没进行任何升级活动,因此无法改进和修改逻辑。在大多数情况下,现有控制系统的详细信息、配置和备份都不复存在。
  工厂确认将迁移作为唯一选择,并寻求转向单一、集成的最新控制系统。但是,企业希望能够最大程度地减少中断和停机时间。该项目的复杂性和挑战,突出了迁移方法的重要性。控制系统供应商的工程师与工厂运行人员紧密合作,使他们从一开始就了解工厂的过程及其要求。合作使他们能够构建新的逻辑,作为新DCS控件配置的设计基础CONTROL ENGINEERING China版权所有,并被用于工厂验收测试(FAT)中使用的仿真软件。后者被用于在试运行前对维护和操作团队进行广泛的培训。。
  事实证明,这种方法对工厂非常成功。在27天内,就完成了控制系统的迁移,而计划时间为30天。总停机时间为35.5天,而计划停机时间为37天。迁移使工厂能够迁移到自己选择的下一代过程自动化解决方案上控制工程网版权所有,从而提供新功能和通用的控制平台。借助新的过程控制系统,运行人员可以通过HMI可视化和控制整个工厂的运营,并从改进的报警和事件管理中受益。此举解决了控制系统老化的问题,为工厂提供了一个最新的灵活系统,该系统在工厂的整个生命周期内,可持续获得技术支持。 (作者:Satnam Bhogal)
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