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如何實施新舊DCS系統的切換?

2018年12月24日 14:32:37 中國傳動網

在考察分布式控制系統(DCS)遷移項目時,大多數討論都集中在早期規劃階段或潛在的供應商選擇問題。這都非常重要,但如果項目到了生命周期的末期,某天新自動化系統將會到達工廠,等待安裝和啟動。在整個安裝過程中,特別是從舊自動化系統切換到新自動化系統的過程中,存在巨大的風險,有可能對生產帶來不確定的影響。

計劃周密的項目,應該有詳細的實施路線圖。如果貴公司已經與系統集成商或自動化系統供應商合作,應該規劃詳細的切換步驟。如果他們沒有,或者如果您仍在計劃之中,那現在就讓我們了解一下,在切換過程中必須包含的內容。

切換,是指將較大自動化系統中需要保留的部分,轉移到新平臺上。這通常包括現場儀表、閥門、電機控制器等,以及所支持的網絡和布線。這些部件通過輸入/輸出(I/O)卡與系統接口,并且每個連接線必須從舊平臺移動到新平臺上。

在新的DCS到達現場之前,準備現場設備時,驗證設備的位置、運行、有效端子和電線標記是非常重要的步驟。圖片來源:MaverickTechnologies

DCS交付前的步驟

切換是項目的最后一步,因此在新的DCS系統交付到現場時,應該完成以下工作:

●審查和更新設施或裝置的文檔;

●在必要時,應檢查、評估和修復現場設備、布線和所有標簽;

●執行并通過新自動化系統的工廠驗收測試;

●支持新自動化系統的基礎設施應正常工作。

這4點涵蓋了很多方面,讓我們一一考慮它們的影響。

1.文檔可以成就、也可以中斷遷移項目。成功實施取決于對現有設施的詳細、完整和準確的描述。更換DCS時,該設施必定經歷過許多變更以及自該自動化系統安裝以來的各種更新。如果文檔沒有反映所有這些變更,在項目遷移的各個階段,可能會出現各種問題。項目初期之后,如果仍然存在偏差,那么在切換過程中,當需要逐個查找每個連接并進行無縫銜接時,它們肯定就會出現。

在項目執行期間,應詳細審查文件。這包括:

●管道和儀表圖(P&ID)

●回路圖

●盤臺圖

●機架房間圖

●電纜和導管進度

在切換方面,如果企業引入了系統集成商或其它外部幫助,則團隊主管在某一級別對文檔進行審核至關重要。詳細程度因情況而異,但更多的取決于文檔,因此不應想當然地認可其準確性。

2.應驗證現場設備及其布線:

●所有設備都應位于P&ID圖上所顯示的位置

●設備工作正常

●它們應按照按圖連接

●電纜應連接到接線柜和I/O卡件上,應打上正確的標簽。

3.工廠驗收應在系統運到現場之前完成,在該步驟中發生的事情,大有文章可做。可以說,當機柜和機架交付到工廠時,控制軟件和硬件應該經過供應商和項目團隊的詳細檢查。如果測試正確無誤,則不應出現任何意外,例如壞I/O卡或硬件故障。

4.在自動化系統到達時,應安裝和運行支持新系統所需的任何基礎結構。任何電力分配、HVAC和照明系統的改進、布線和導管孔,甚至墻上的油漆都應該完成。這些部件看起來都是無足輕重的,但實際上,如果它們都拖到最后一刻完成,就會變成大問題。在煤渣砌塊墻上額外增開孔,會產生大量的砂礫塵,并有可能損壞機柜,所以這些工作應在新設備就位之前完成。

DCS交付之后

在新機架和機柜安裝完畢并接通電源后,就可以進行現場驗收測試了。在現場驗收測試期間,需要重復部分在出廠驗收測試期間所進行的測試,以確保在運輸過程中沒有損壞,但允許進行點測而不是全面的測試。這主要包括硬件和軟件的基本驗證。

參與切換的人,應該確保I/O卡安裝位置、網絡連接等正確無誤。在切換開始之前,技術人員應花經理驗證終端和通信。

冷切換與熱切換

有兩種基本的切換方法,冷切換和熱切換。冷切換是在沒有任何運行時進行切換。舊系統斷開連接,所有現場設備和其它部件隨后連接到新系統并在停機維修期間進行測試。當進程重新啟動時,它將完全運行在新平臺上。

熱切換,指的是引入新平臺時,舊系統仍然保持運行。兩個系統必須同時運行并進行協調控制,以便它們執行相同的控制功能。該過程持續運行,而技術人員有條不紊地將每個設備和回路切換到新平臺,一個接一個,因此需要協調的并列運行。如果正確實施,該設備不會造成任何生產損失。

聽起來,這是很清晰的選擇,但實際上并不容易。為什么公司會選擇一個而不是另外一個方式?在大多數情況下,冷切換是一種更好的選擇,當然了需要有條件這么做。

首先,公司必須能停機,并將停機安排在合適的時間,或者將切換安排到停機期間內。這意味著所有部件必須在指定的時間集成到一起。有了良好的規劃,這當然是可以實現的,但很少有公司愿意提供無限期的時間窗口。正如停機有一個開始日期,它也需要有一個完成日期,否則的話問題就隨之而來。停機期間,生產中止,隨后的啟動將納入到更大的財務核算中。

由于冷停機必須在給定的時間窗口內完成,因此它需要耗費大量資源。大多數公司需要借助于外部資源,由此所導致的成本計算非常有趣。將一天的生產中獲得的利潤,與為使項目提前一天、或幾天完工而請的外部資源所導致的成本增加比較?這些硬成本,每一元每一分都要進行評估。

有人喜歡熱切換

當工藝過程不能輕易停止,或者停機需要承擔難以忍受的高昂成本時,熱切換是有吸引力的,因為生產不會停止。新DCS系統已經就位并啟動。它連接到舊系統,因此兩個可以并行運行,同時執行相同的命令。然后,技術人員將設備和支持環路從一個系統移動到另一個系統,而兩個系統共享控制職責。在設備斷開進行切換時,控制室無法查看儀表,因此任何依賴于它的功能都必須手動處理。這聽起來很棘手,但事出有因。

首先,技術人員必須知道到底發生了什么。應主動識別特定設備的連接、斷開接線,并將其轉移至新I/O卡的接線端子上。如果存在接線機柜,則可以確定DCS側的端子,并可以將多股導線連接到新DCS中的I/O卡件上。

這是文檔非常重要的地方。技術人員手持斷開的電纜,不希望當他們找到與之接線的端子,不是他們所想的。根據安裝情況,有多種方法可以進行此類切換。在簡單情況下,它可以在接線柜中快速完成。在相反的極端情況下,可能需要將電纜從機柜中拉出移除,以便它可以接入新的電纜。

其次,技術人員需要規劃切換的次序。這需要對不同的設備和回路、以及它們在過程中的交互方式有一個透徹的了解。同樣,文檔也起著重要作用。詳細的國際自動化學會(ISA)回路圖,可以幫助您更輕松地做出決定,但所選內容需要相關規劃人員的專業知識才能做出最終決定。不能匆忙上馬。

第三,在將電纜切換到現場儀器時,DCS和控制室將失去聯系,無法接收這些數據。來自罐體上的液位儀器的數據丟失幾分鐘,不會有什么大問題,因為過程變量變化速度沒有那么快。在監測應用中,許多現場儀器都類似。

如果最終控制設備執行實時功能,那情況變得更復雜。如果這個過程通常是穩定的,并趨向于在穩定狀態下運行,公司可能愿意嘗試熱切換。如果DCS需要不斷進行調整,操作員可能不得不坐在斷開連接的設備旁邊,并通過對講機將信息傳遞到控制室:“將閥門開大一點……太多了,開小一半……”

第四,雖然過程可能無法完全關閉,但運行人員和技術人員進行的手動控制工作可能會導致產品不合規格。當然,這種情況發生的可能性及其影響將因情形而異,但用戶不應假定生產不會受到影響。

這都是需要考慮的因素,但除了能夠保持運行之外,熱切換還有其它重要、積極的影響。由于它不必在停機過程中進行切換,所以調度要容易得多。在切換時間方面,壓力也更小一些,這樣所需的資源比冷切換也要少一些。技術人員可以按照邏輯順序,重新連接端子,由于在熱切換過程中所犯的錯誤可能會產生嚴重的后果,所以這些技術人員的業務必須非常熟練。

混合切換:平衡風險因素

通常,決定選擇冷切換還是熱切換的最終因素,將以多種風險形式呈現,其中包括:

●在冷切換所需的時間超過預期,停機時間必須延長,導致無法完成生產目標的風險。

●在熱切換期間,將控制投入到手動模式時,危險裝置中發生安全事故的風險。

●如果過程控制功能部分丟失,在熱切換過程中就會有生產不合格產品的風險。

幸運的是,冷切換和熱切換之間的選擇,不是非此即彼的。由于上面所討論的原因,許多工廠會選擇冷切換。當某些系統集成商與客戶一起工作時,通常可以這么假定,除非遷移團隊要求進行熱切換。有些客戶確實需要真正的熱切換,但相對較少。

許多公司選擇混合切換:最關鍵的回路和功能,在短暫停機期間遷移,然后不太重要的回路和監控功能可以在合適的時間進行熱切換。這種方式仍然需要停機,所以對于某些公司來說,這是不現實的。盡管如此,大多數規模相仿的過程工廠,都可以進行計劃停機。

當然,這需要精確的規劃和靈活的資源。所有關鍵功能都必須按最佳順序進行檢查、識別和裝配。停機以后,相關人員必須做好準備,以確保所有切換都可以在指定時間內完成。

在多數情況下,混合切換具有兩種方法的優點,可以減少熱切換的風險,同時降低冷切換的成本和所需的資源。與好的項目合作伙伴合作,有助于混合切換順利運行,并確保受益于兩者的優點。

停機期間的緊張活動需要足夠的熟練技術人員,而做前期準備和后續工作只需要較少的人員,兩者之間要做一個平衡。很少有公司能夠提供這種靈活的內部資源,以盡量減少停工時間,并在后續工作中保持充沛的人手。引入有效的自動化合作伙伴可以改變上述情況。

供稿:控制工程網 作者:BrianBatts

本文鏈接:http://www.gwnnkj.tw/tech/detail.aspx?id=35170

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