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          冷切换or热切换——如何实施新旧DCS系统的升级切换?

          2018年12月07日 16:55:19 供稿:控制工程中文版作者: Brian Batts

          在考察分布式控制系统(DCS)迁移项目时,大多数讨论都集中在早期规划阶段或潜在的供应商选择问题。这都非常重要,但如果项目到了生命周期的末期,某天新自动化系统将会到达工厂,等待安装和启动。在整个安装过程中,特别是从旧自动化系统切换到新自动化系统的过程中,存在巨大的风险,有可能对生产带来不确定的影响。

          计划周密的项目,应该有详细的实施路线图。如果贵公司已经与系统集成商或自动化系统供应商合作,应该规划详细的切换步骤。如果他们没有,或者如果您仍在计划之中,那现在就让我们了解一下,在切换过程中必须包含的内容。

          切换,是指将较大自动化系统中需要保留的部分,转移到新平台上。这通常包括现场?#28508;懟?#38400;门、电机控制器等,以及所支持的网络和布线。这些?#32771;?#36890;过输入/输出(I/O)卡与系统接口,并且每个连接线必须从旧平台移动到新平台上。

          在新的DCS到达现场之前,准备现场设备时,验证设备的位置、运行、有效端子和电线标记是非常重要的步骤。?#35745;?#26469;源:MaverickTechnologies

          “当工艺过程不能轻易中断,或者停机需要承担难以忍受的高昂成本时,热切换是有吸引力的,因为生产?#25442;?#20013;断。”

          DCS交付前的步骤

          切换是项目的最后一步,因此在新的DCS系统交付到现场时,应该完成以下工作:

          ★审查和更新设施或装置的文?#25285;?/p>

          ★在必要时,应检查、评估和修复现场设备、布线和所有标签;

          ★执行并通过新自动化系统的工厂验收测试;

          ★支持新自动化系统的基础设施应正常工作。

          这4点涵盖了很多方面,让我们一一考虑它们的影响。

          1、文档可以成就、也可以中断迁移项目。成功实施取决于对现有设施的详细、完整和准确的描述。更换DCS时,该设施必定经历过许多变更以及自该自动化系统安装以来的各?#25351;?#26032;。如果文档没有?#20174;?#25152;有这些变更,在项目迁移的各个阶段,可能会出现各种问题。项目初期之后,如果仍然存在偏差,那么在切换过程中,当需要逐个查找每个连接并进行无缝衔接时,它们肯定就会出现。在项目执行期间,应详细审查文件。这包括:

          ◆管道和?#28508;?#22270;(P&ID)

          ◆回路图

          ◆盘台图

          ◆机架?#32771;?#22270;

          ◆电缆和导管进度

          在切换方面,如果企业引入了系统集成商或其它外部帮助,则团队主管在某一级别对文?#21040;?#34892;审核至关重要。详细程度因情况而异,但更多的取决于文?#25285;?#22240;此不应想当然地认可其准确性。

          2、应验证现场设备及其布线:

          ◆所有设备都应位于P&ID图上所显示的位置

          ◆设备工作正常

          ◆它们应按照按图连接

          ◆电缆应连接到接线柜和I/O卡件上,应打?#38505;?#30830;的标签。

          3、工厂验收应在系统运到现场之前完成,在该步骤中发生的?#34385;椋?#22823;有文章可做。可以?#25285;?#24403;机柜和机架交付到工厂时,控制软件和?#24067;?#24212;该经过供应商和项目团队的详细检查。如果测试正确无误,则不应出现任何意外,例如坏I/O卡或?#24067;?#25925;障。

          4、在自动化系统到达时,应安装和运行支持新系统所需的任何基础结构。任何电力分配、HVAC和照明系统的改进、布线和导管孔,甚至墙?#31995;?#27833;漆都应该完成。这些?#32771;?#30475;起来都是无足轻重的,但实际上,如果它们都?#31995;阶?#21518;一刻完成,就会变成大问题。在煤渣砌块墙上额外增开孔,会产生大量的砂砾尘,并有可能损坏机柜,所以这些工作应在新设备就位之前完成。

          DCS交付之后

          在新机架和机柜安装完毕并接通电源后,就可以进行现场验收测试了。在现场验收测试期间,需要重复部分在出厂验收测试期间所进行的测试,以确保在运输过程中没有损?#25285;?#20294;允许进行点测而不是全面的测试。这主要包括?#24067;?#21644;软件的基本验证。

          参与切换的人,应该确保I/O卡安装位置、网络连接等正确无误。在切换开始之前,技术人员应花经理验证终端和通信。

          冷切换与热切换

          有两种基本的切换方法,冷切换和热切换。冷切换是在没有任何运行时进行切换。旧系统断开连接,所有现场设备和其它?#32771;?#38543;后连接到新系统并在停机维修期间进行测试。当进?#35752;?#26032;启动时,它将完全运行在新平台上。

          热切换,指的是引入新平台时,旧系统仍然保持运行。两个系统必须同时运行并进行协调控制,以便它们执行相同的控制功能。该过程?#20013;?#36816;行,而技术人员有条不紊地将每个设备和回路切换到新平台,一个接一个,因此需要协调的并列运行。如果正确实施,该设备?#25442;?#36896;成任何生产损失。

          听起来,这是很清晰的选择,但实际上并不容易。为什么公司会选择一个而不是另外一个方式?在大多数情况下,冷切换是一?#25351;?#22909;的选择,当然了需要有条件这么做。

          首先,公司必须能停机,并将停机安排在合?#23454;?#26102;间,或者将切换安排到停机期间内。这意味着所有?#32771;?#24517;须在指定的时间集成到一起。有了良好的规划,这当然是可以实现的,但很少有公司愿意提供无限期的时间窗口。正如停机有一个开始日期,它也需要有一个完成日期,否则的话问题就随之而来。停机期间,生产中止,随后的启动将纳入到更大的财务核算中。

          由于冷停机必须在给定的时间窗口内完成,因此它需要耗费大?#23380;?#28304;。大多数公司需要借助于外部资源,由此所导致的成本计算非常有趣。将一天的生产中获得的利润,与为使项目提前一天、或几天完工而请的外部资源所导致的成本增加比较?这些硬成本,每一元每一分都要进行评估。

          有人?#19981;?#28909;切换

          当工艺过程不能轻易停止,或者停机需要承担难以忍受的高昂成本时,热切换是有吸引力的,因为生产?#25442;?#20572;止。新DCS系统已经就位并启动。它连接到旧系统,因此两个可以并行运行,同时执行相同的命令。然后,技术人员将设备和支持环路从一个系统移动到另一个系统,而两个系统共享控制职责。在设备断开进行切换时,控制室无法查看?#28508;恚?#22240;此任何依赖于它的功能都必须手动处理。这听起来很棘手,但事出有因。

          首先,技术人员必须知道到底发生了什?#30784;?#24212;主动识别特定设备的连接、断开接线,并将其转移至新I/O卡的接线端子上。如果存在接线机柜,则可以确定DCS侧的端子,并可以将多股导线连接到新DCS中的I/O卡件上。

          这是文档非常重要的地方。技术人员手持断开的电缆,不希望当他们找到与之接线的端子,不是他们所想的。根据安装情况,有多种方法可以进行此类切换。在简单情况下,它可以在接线柜中快速完成。在相反的极端情况下,可能需要将电缆从机柜中拉出移除,以便它可以接入新的电缆。

          其次,技术人员需要规划切换的次序。这需要对不同的设备和回路、以及它们在过程中的?#25442;?#26041;式有一个透彻的了解。同样,文档也起着重要作用。详细的国际自动化学会(ISA)回路图,可以帮助您更轻松地做出决定,但所选内容需要相关规划人员的专业知识才能做出最终决定。不能匆忙上马。

          第三,在将电缆切换到现场仪器时,DCS和控制室将失去联系,无法接收这些数据。来自罐体?#31995;囊何?#20202;器的数据丢失几分钟,?#25442;?#26377;什么大问题,因为过程变量变化速度没有那么快。在监测应用中,许多现场仪器都类似。

          如果最终控制设备执行实时功能,那情况变得更复杂。如果这个过程通常是稳定的,并趋向于在稳定状态下运行,公司可能愿意尝试热切换。如果DCS需要不断进行调整,操作员可能不得不坐在断开连接的设备?#21592;擼?#24182;通过对?#19981;?#23558;信息传递到控制室:“将阀门开大一点……太多了,开小一半……”

          第四,虽然过程可能无法完全关闭,但运行人员和技术人员进行的手动控制工作可能会导致产品不合规格。当然,这?#26234;?#20917;发生的可能性及其影响将因情形而异,但用户不应假定生产?#25442;?#21463;到影响。

          这都?#20999;?#35201;考虑的因素,但除了能够保持运行之外,热切换还有其它重要、积极的影响。由于它不必在停机过程中进行切换,所以调度要容易得多。在切换时间方面,压力也更小一些,这样所需的资源比冷切换也要少一些。技术人员可以按?#31456;?#36753;?#25215;潁?#37325;新连接端子,由于在热切换过程中所犯的错误可能会产生严重的后果,所以这些技术人员的业务必须非常熟练。

          混合切换:平衡风险因素

          通常,决定选择冷切换还是热切换的最终因素,将以多种风险形式呈现,其中包括:

          ◆在冷切换所需的时间超过预期,停机时间必须?#26144;ぃ?#23548;致无法完成生产目标的风险。

          ◆在热切换期间,将控制投入到手动模式时,危险装置中发生安全事?#23454;?#39118;险。

          ◆如果过程控制功能部分丢失,在热切换过程中就会有生产不?#32454;?#20135;品的风险。

          ?#20197;?#30340;是,冷切换和热切换之间的选择,不是非此即彼的。由于上面所讨论的原因,许多工厂会选择冷切换。当某些系统集成商与客户一起工作时,通常可以这么假定,除非迁移团队要求进行热切换。有些客户确实需要真正的热切换,但相对较少。

          许多公司选择混合切换:最关键的回路和功能,在短暂停机期间迁移,然后不太重要的回路和监控功能可以在合?#23454;?#26102;间进行热切换。这种方式仍然需要停机,所以对于某些公司来?#25285;?#36825;是不现实的。尽管如此,大多数规模相仿的过程工厂,都可以进行计划停机。

          当然,这需要精确的规划和灵活的资源。所有关键功能都必须按最佳?#25215;?#36827;行检查、识别和装配。停机以后,相关人员必须做好准备,以确保所有切换都可以在指定时间内完成。

          在多数情况下,混合切换具有两种方法的优点,可以减少热切换的风险,同时?#26723;?#20919;切换的成本和所需的资源。与好的项目合作伙伴合作,有助于混合切换顺利运行,并确保受益于两者的优点。

          停机期间的紧张活动需要足够的熟练技术人?#20445;?#32780;做前期准备和后续工作只需要较少的人?#20445;?#20004;者之间要做一个平衡。很少有公司能够提供这种灵活的内部资源,以尽?#32771;?#23569;停工时间,并在后续工作中保持充沛的人手。引入有效的自动化合作伙伴可以改变上述情况。

           

          本文链接:http://www.ynfl.icu/tech/detail.aspx?id=34869

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