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工业自动化系统升级必需注意的十大因素
发布时间:2018-01-10    文章来自:

如果你正在升级你的自动化系统,或者考虑在不久的将来实施这一工作,那你的注意力可能主要放在人机界面、控制器和I/O接口上。这是正确的,因为在实施系统迁移过程中,这些都是关键部件。但是,一个自动化系统,不仅只有这些硬件部件。在计划阶段,如果没有给予足够重视的话,那些次要方面可能会引起许多问题。
    在进行重要的自动化升级工程之前,进行一个前期准备工作(FEL)评估,是检查自动化系统所有方面最好的方法之一。FEL评估是一种用于评估自动化系统升级或其它工程的各个方面的分析技术。

    由于经常没有足够的人手,大多数最终用户与外部服务提供商一起完成FEL评估。优秀适的服务提供商应可以完成很多自动化系统升级工程的FEL评估,因此能帮助最终用户以一种最优的方式完成周密的研究。

    FEL评估能帮助制定预算,为验证项目提供数据。它还能暴露出潜在的问题,为迁移过时的、基于DCS或PLC的自动化系统这一令人望而生畏的任务做准备提供帮助。简而言之,它能提供一条成功通向你既定目标的捷径。

    在大多数情况下,在FEL评估上投入的时间和精力直接与整个项目的成功率成正比。不幸的是,很多最终用户认为这一阶段只是自动化系统升级时的可选任务,有时甚至是累赘。在FEL评估方面投入的缩减有,不仅会增加风险,还会丧失改进以及增进长期稳定性的机会。反之,一个周详的FEL评估能确定潜在的问题,这有助于确保达到项目目标。

    在自动化系统升级工程的初期,应将智能仪表连接至新自动化系统并测试其兼容性。

    10个不容忽视因素

    当自动化系统升级的主体结构开发完成后,主要部件一般包括人机界面、控制器和I/O接口。在计划和预算阶段,大部分时间和精力也都花费在这些关键的部件上,这对系统主体之外的那些辅助系统可能会造成一定的损害。表1列出了正确执行的FEL评估需要重点关注的10个方面,并在下文中进行详细讨论。

    现场设备和基础设施

    现场设备和接线主要包含四个部分:

    电缆、护线管、导线槽;

    盘台、机柜、编组盘台和接线盒;

    仪表,包括嵌入式设备、分析仪表、传感器等;

    机械设备,包括电动机、阀门、驱动器和其它现场设备。

    应检查所有这些物项,以确定可接受的物理状态和适用的文档。此外,必须对仪表和机械装置进行检查和测试,以确保与新自动化系统I/O以及数字通讯接口的适当连接。

    在FEL过程中,应对现场接线,包括端子、标签和接地的整体状况进行评估。如果任何方面不能满足标准要求或者没有处于良好的工作状态,则应制定相应的计划和预算来矫正任何不足和缺陷。

    各种现场设备,比如电动机、阀门、行程开关通过硬接线连接至自动化系统的输入端,当自动化系统上电运行后,各个部件的状态也就可以确定了。所以必须测试这些设备和输入之间的接口,以确保适当的电压水平和电气隔离。

    类似的,阀门、电动机和状态灯由自动化系统的输出驱动。同样必须确保兼容性,每个输出才可以驱动相关设备。

    与自动化系统模拟量I/O的接口,可能会是一个容易出问题的方面。在一个回路连接中,老自动化系统的一个4-20mA的输出可能比新自动化系统的4-20mA输出能驱动更多的仪表。如果在FEL评估过程中发现这个问题,这是一个小问题,但是如果在调试过程中发现,则是一个大问题。而且,必须对模拟量输入进行兼容性检查,有时需要对其进行测试。例如,在老DCS系统中适用的热电偶类型不再广泛使用,因此在新自动化系统中可能就不支持。

    大多数工厂将智能仪表和分析仪器通过自己的网络连接至自动化系统,这是在FEL评估过程中,必须仔细考虑的另外一个方面。

    网络基础设施和连接性

    现代自动化系统在不同的层面与一系列其它系统和部件连接,包括:

    控制层:过程装置中的辅助控制系统、排放监视系统、楼宇自动化系统等;

    企业层:历史库、MES、ERP、公司网络等;

    现场设备层:HART、Fieldbus、Profbus、DeviceNet等;

    其它:实验室系统、远程存取、分析仪器、先进过程控制设备等。

    必须对物理设施,包括光纤/铜缆骨干网、网络设备、无线硬件设备以及其它物项进行检查,确定可接受的物理状态以及适用的文档。正如兼容性问题所涉及的一样,即使新自动化系统支持同老系统几乎一样的协议,这也仅仅是第一步。

    为确保通讯能正常进行,应在每个层面对主要接口进行测试,使其性能等于或者超过现有系统。不管是直接通讯还是通过协议转换器,新自动化系统必须能够支持现有的各种通讯协议。在某些情况下,对无法和新自动化系统接口的系统或部件进行升级甚至是更换,可能更经济。

    例如,如果有一小部分仪表使用的现场总线协议与绝大多数仪表的不同,相较于通过增加协议转换器将其连接至新自动化系统而言,更好的方式也许是更换这些“异类”。

    老自动化系统的控制器和智能设备,如仪表和驱动器,经常由同一家供应商提供。如果新自动化系统采购自不同的供应商,即使采用名义上一样的通讯协议,在绝大多数情况下,它同智能仪表之间的数字接口在功能上也有很多限制。在运行这些功能受限的系统时,必须尽早制定相应的预案,或者是更换智能设备。

    辅助系统和空间要求

    应将新自动化系统的部件布置在特定区域,一般是老系统所处的主控室内。应从以下各方面进行检查确保该区域满足新系统规范书以及后续运行和维护的需求:

    动力需求,包括UPS;

    空气调节系统需求;

    物理空间布局需求;

    主控室人因工程。

    UPS和其它动力系统必须有足够的容量处理新自动化系统部件。

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