中国信息官CIO精英 前沿视野 经验之谈 职业发展 信息官杂谈 | 产品资讯笔记本 商用电脑 服务器 办公 网络设备 存储设备 软件 显示设备 其他

您当前的位置: 首页 > 应用 > DCS 〉DCS控制系统:迁移还是升级?

DCS控制系统:迁移还是升级?

2009-12-14 10:18:45

  最近,一个自动化产品供应商和用户团体的发言人述说了一个很有意思的统计结果。他说道:运行在当今工厂中50%的DCS平台(集散控制系统)都至少有20年的历史了。鉴于这点,不难理解为什么很多人都在考虑控制系统的升级,因为公司正面临着设备老化带来的成本持续增加和竞争的压力。

  是否仅仅因为你的控制系统已经有20年的历史,走完了它寿命的一半,就开始考虑更换它呢?这不是必须的,就好比你思考购买一辆1987年的二手车。老化的DCS系统可能仍能完美地完成过程控制,但是就和二手车一样,他需要更多的维护,而且肯定比新型设计缺少一些功能,即使你认为那些新功能并不重要,最终你要面临是很多零件越来越难买到,维护系统变得越来越花钱。

  服役时间问题对于升级系统无疑是关键问题,功能问题其实也不容忽视。有些功能可以给你带来增值,但新型系统不一定具有所有这些功能。

  控制系统的升级有两个主要原因:系统老化和功能需求。

  第一个也是最重要的推动系统更新的原因是系统老化。当一个平台已经失效,而且供应商不再对其提供支持,那么继续使用它的风险是很大的。新更换的硬件也很容易出问题,用户只好靠不断更换零件来苟延残喘,一旦系统的某个零件停产,无法更换,整个过程单元就报废了。

  然而,一些工厂经理不得不经历一个艰难的过程。Rockwell Automation公司老式DCS系统升级项目的经理Mike Vernak说道:“仅仅因为老化就更新是很困难的。工厂经理时常对他工厂的工程师说:‘如果系统仍在工作,没有停机,我是不会仅仅因为系统老化就花钱换新系统的。’当然,如果系统停机,ROI很容易计算,但是没有停机,根本无从计算ROI。”

  系统老化带来最显著的影响是性能的不可靠。然而,还有一些侧面影响,包括知识结构老化。Vernak补充道:“公司发现为那些有20或者25年历史的老系统维持一个技术团队很困难,特别是OEM厂商,有时根本没有技术人员,可能是由于人员流失或者退休。刚毕业的22岁或者24岁的大学生根本不懂得那些技术。我听到如同‘那个系统比我还老,大学里根本没教过。’之类的话,他们确实不知道如何对付这些设备,如果要对他们重新培训,代价也是很昂贵的。我看到有些公司的工厂中有多种DCS系统和PLC系统,很难想象每年工厂经理为了多种控制系统而维持多个技术团队是多么昂贵。”

  第二个系统更新的原因是功能需求。不一定要很老的系统才会缺乏一些很有用的功能。例如,如果系统不具有I/O能力,无法完成HART诊断,就可能不支持资产管理程序。还有可能系统的连通性不足,无法与企业级系统集成。

  ABB负责控制系统更新的全球业务开发经理John Murray说道:他的团队对公司升级控制平台的原因进行了调查。“调查结果令我们很惊讶,超过50%的受访者说他们考虑升级系统的原因是为了提升操作人员的效率和优化维护程序。今天,我们看到很多这种例子,人们明白他们应该从何入手,进行改进。这种说法是老生常谈了,但的确是卓有成效。一些例如资产管理、信息管理和数据挖掘之类的解决方案,如果应用得当,确实可以带来很大的优点。那些我们称之为传统控制系统的,不得不添加这些功能。”

  Vernak同意这种说法,他补充道:“大多数的用户并不是因为系统老化而更新系统,而是因为系统缺乏某些能力。这并不意味着这个系统已经不能控制这个过程了,它意味着从现有系统无法得到需要的数据,进而导致无法做出更好的决策。”

  “因为系统的固有特性,它很难获得数据,或者无法从获得的数据中选择所需信息。这些系统无法和现代IT系统、现代数据归档设备很好地接口。很多无法和专用系统接口,无法完成更高级的过程控制,哪怕完成了,代价也很昂贵。这就是功能缺乏。”

  老式的系统是基于孤立的功能而设计,所以网络安全通常涉及不多或者根本没有考虑。Siemens公司市场经理Ken Keiser说道:“很多人错误地认为老式系统是安全的,因为它已经工作了那么久。当最初安装的时候,系统可能是完全孤立的,但是随着时间的推移,可能某些人在某些地方增加了现代的布线,或者将其与数据归档设备连接,而此数据归档设备又刚好与网络相连了。在20年的时间历程里,你永远也无法知晓某些东西将被如何连接。”

  明确需求

  任何升级的第一步都是明确需求,越细化约好。一些需求很明显,但是还有一些同样重要的需求需要一些分析。老式系统的一个缺点就是你不知道技术已发展到什么程度,你没有选择某种功能的原因也许是因为你根本不知道有这种功能。

  Murray说道:“人人都希望提高效益,但是你必须让客户明确他们到底要什么。客户对自己亟需解决的问题的了解越透彻,我们就越能给出更好的解决方案。不管是一个新特性、新功能,或者仅仅为了改进性能而增加一个控制器,一旦他们明确需求,就会对这些改进有一个直观的认识。然后就可以量化经济收益或者成本减少,这为成本估计过程铺平了道路。”

  “如果你的目标或者计划十分庞大,那么你一定会有‘我该如何评估这么多费用?’的烦恼。关键是将问题分解,每个人明确自己的问题,共同获得最佳解决方案。”

  没有经济评估,计划就不完整。诚然,某些情况是很明显和直接的,例如替换一个很可能失效但是无法修复的老式系统对管理层来说很容易接受,特别当老式系统失效会影响生产的时候。

  困难的地方是如何证明系统失效会发生,有时还有更困难的地方。一次升级会带来某些新的功能,而你赋予这次升级的价值,将取决于你说服自己的程度。

  Honeywell Process Solutions公司DCS平台升级高级工程师Marjorie Ochsner提供了一些有用的问题,在升级之初,你可以自问:

  什么都不做会付出什么,如果做了,你又期望获得什么?

  计划外的停机会带来多少损失?

  你维护老式系统的实际花费是多少?

  通过零件供应商或者e Bay购买替换的零件,花了多少钱?

  失当响应会带来多少成本增加?

  其次是积极的一面:新系统带来的额外收益是什么?更新的操作效率价值何在?是否你可以应用更先进的控制策略?从现场获得的HART信号有什么价值?Ochsner说道:“我们审视这些问题的答案,然后帮助客户完成详细的分析。”

  变化大么?

  控制平台的更新可以是小范围的变动,也可以是整体更换。通常,系统越老,变化越大。老式系统集成度更高,而且不具有开放的体系结构,这使得仅仅更换系统的一部分变得很困难。更先进的方法趋向于模块化,允许根据技术的更新做相应的改动。

  通常系统更新都从HMI开始,这不仅仅增加了图形处理功能,而且作为数据通道上的主要连接点,HMI为更高层系统提供了接口,并为先进的控制策略提供了实现机制。

  Siemens公司的Keiser说道:“对于DCS系统来说,HMI是最先增添的器件,这源自一些内部或者外部的需求。当客户向我们寻求帮助时,通常是因为他们的控制系统有一些特定的问题,有可能是控制器的问题,但更多的是控制器数据可见性的问题,这其实就是HMI的问题。”

  Keiser说道,更换一个HMI不困难,也不贵,所以作为系统升级的第一步是相对合适的。他说道:“虽然有了新的外观和感觉,但是具体的设备是不变的,过程自然也没有变化,过程控制没有变化,所以,所有的设备、知识和技术都保持不变。”

  某些情况下,升级可能包括使用来自于同一个供应商的新型系统。其他时候,变化可能更大,老式系统转移到了完全不同的平台。

  ABB控制系统升级全球商务发展经理Mark Bitto说道:“当问题已经迫在眉睫,系统无法满足商务需求,更激进的解决方案往往是唯一的方案。但即使那样,你也应该考虑是否可以节省开支。受否可以保持布线不变?是否可以保持端子不变?是否有什么方法可以减少开支?”

  整体更换在很多方面都会带来副作用,必须审慎采用。

  Keiser说道:“如果客户不想再采用逐步更新的方式,那必然有原因。他们会说:‘我们不再采购这个供应商的东西了,我们需要其他的方法。’我可以想象,这个客户曾经考虑过采取循序渐进的更新方式,但考虑得越多,他越发现自己不得不迈一大步。小公司更有可能采取这样的方式,大型的化学公司却不是,他们更喜欢低风险的方法。”

  专用I/O卡可以安装到老式系统上,提供新平台的连通性。这种方法可以保留已有布线,又可以加快更新过程。

下一篇文章:从PLC和DCS到混合型控制系统
上一篇文章:什么是DCS?
投稿邮箱:cio114@foxmail.com