复杂升级需求先进的专业知识
对现有自动化系统的部分升级可能是困难的，需要在系统集成商和工厂人员之间密切合作。
谈到升级自动化系统时，一些最困难的项目是部分升级，其中一些组件必须更换，而其他组件通常必须留在适当的地方，通常是预算的原因。对于许多这些项目来说，延长停机时间不是一种选择，增加了难度程度。由于老化控制系统，有限的预算和连续正常运行时间的要求，水和废水植物通常特别容易受到这些问题的影响（见图1）。
涉及部分升级的项目需要在整个项目中最终用户和系统集成商之间的密切伙伴关系，从设计到启动。不可避免地，在合同签署后发现现有硬件和软件的问题以及旧和新的集成。只有一个真正的合作安排，两党长期致力于彼此，可以允许每个问题对项目成本，进度和绩效的影响很少或没有影响。
本文中描述的两个水/废水项目适合该描述。每个都通过市政集成商在水/废水行业的系统集成商之间成功完成了成功完成的。
项目1：更换，转换和升级
地下水处理厂运行了两台不同的Wonderware InTouch（v.9.5）监督控制和数据采集（SCADA）应用程序，在过时的Microsoft Windows XP计算机上。每个都通过传统的串行Synet通信协议和媒体通信到植物方形D Symax可编程逻辑控制器（PLC）。几个远程Symax PLC也通过串行无线电链路连接到SCADA系统。
市政府的最终目标是取代厂家和远程站点的所有遗产PLC，但该项目被预算为相位的方法，只有三个PLC最初才能更换。在第一阶段，分别用热备Schneider Modicon M580 PLC和Schneider Modicon M340 PLC替换一个设备PLC和两个远程PLC。剩余的工厂和远程PLC将在未来的阶段中更换。但是，在升级过程中，将其他现有的现有工厂和远程Symax PLC保持在升级过程中进行通信和操作（参见图2）。
第二个目标是将SCADA软件和硬件升级到Wonderware InTouch for System Platform 2017，在虚拟化基础架构上运行。这需要迁移与非umgraded工厂和远程PLC通信的现有InTouch屏幕，并在更新最终用户标准之后开发新屏幕。
该项目的主要挑战包括：
- 在运营水处理厂迁移关键过程
- 减少停机时间，保持工厂在线和生产水
- 通过过渡保持SCADA系统的可见性和惊人
- 最小化在联系过程中手动运行植物所需的工厂工作人员的数量
- 在8小时的工作时间内完成切割
- 执行仅升级部分工厂的分阶段集成
- 维护与远程站点通信的传统串行无线电网络
- 使用现有控制系统的不完整文档执行迁移，包括缺少现有PLC软件和面板接线的详细信息。
这些挑战需要TESCO：
- 确定从Square D Symax PLC到New Schneider M580和M340 PLC的遗留迁移的最佳方法
- 反向工程师现有的Symax PLC代码在Schneider Unity软件中重新编程为新的Schneider PLC
- 遗留封口遗留组件，直到项目的未来阶段
- 升级SCADA系统硬件和软件。
替换PLC和转换协议。由于现有的工厂内SyMax plc必须保持在线，特易购使用Niobrara R&D Modbus串行到以太网桥接模块，尽可能无缝地将现有的SyNet网络连接到新的Modbus TCP网络。这显示在图2中的部分升级系统架构图的上部。用串行到以太网桥接模块桥接新老网络，允许现有的SyMax PLC与新的M580 PLC建立点对点通信，同时保持与SCADA系统的通信。
为了促进未来项目阶段的路线图，乐购与市政当局协调，在每个升级的远程站点安装额外的串行到以太网桥接模块，将串行无线电通信协议转换为Modbus TCP，这是升级的远程plc所需要的。这对于降低当前项目的成本至关重要，直到该地区能够在未来阶段安装新的无线电系统。这种串行到以太网桥接解决方案成功地为当前的通信基础设施保持了高标准的可靠性。
SCADA升级。由于工厂无法脱机，因此在承包商和运营组之间仔细和协调SCADA升级的切换过程，其中最终用户的项目经理在同步升级的不同元素方面取得核心作用。这些团队之间的强大沟通对于这个项目的成功至关重要。捷径在几个月内工作，所有参与缔约方都进入了三部分过程。
第一个切换器涉及所有设备的服务，因此运行过程不会被中断。这也允许整合团队检查其抵御可能在现场开发的挑战的现实的切割计划，例如未在竣工项目图纸上指示的接线登陆，并且接线未连接到面板外的现场资产修改的。这是一个必要的保障措施，使团队能够测试这种方法。该部分的成功熟悉了该团队的现场条件。
第二部分切割器涉及服务中的设备，但处于待机状态。如果使用一块设备并遇到意外停机，则可以立即使用切换备用设备。在这个时刻，旧同步网络与新的Modbus TCP网络之间的通信是必要的，因为遗留和新PLC之间的对等通信的要求。此外，新的SCADA系统正在与新的植物内PLC通信，并针对所有现场输入和输出进行测试。
第三部分切削伙伴涉及剩余的在职和现场设备。与零件成功完成，项目团队熟悉和对切换方法充满信心。操作首先将植物更换为使用冗余设备，在附件中准备好了切换器，在此适用。将切割的系统分为两列火车（火车1和火车2），其中一个只有一个在给定时间服务。这允许团队在服务中放置一列火车，然后切断未使用的火车。然后将新升级的火车置于服务中，剩下的火车被削减，完成SCADA升级。
新的Wonderware系统平台2017软件安装在运行Microsoft / Hyper-V故障转移高可用性群集的HP服务器PC上，其中包含广域网（WAN）连接的离产群集冗余。所有Wonderware系统平台虚拟机（VM）都在此集群中托管。
SCADA系统现在包括一个操作员界面，可以通过报告、趋势分析、报警、事件记录等功能，监控和控制工厂和远程资产。所有这些功能都通过Microsoft Remote desktop Services交付到桌面。
项目1结果。该项目的目的是通过提高PLC可维护性和SCADA稳健性来升级工厂操作，同时保持现有的植物操作完整。前SCADA系统依靠长期过时的技术。此外，旧计算机配备了Synet专有子卡，通过Windows XP计算机主板直接插入Synet网络。
通过这个项目，这些过时和不受支持的物理世界负债被替换为一个新的虚拟化的SCADA系统，符合所有虚拟机的备份，作为可以复制到存储设备的简单数据。这显着提高了最终用户的灾难恢复能力。已过时的Windows XP计算机被替换为基于Microsoft Hyper-V集群的Microsoft 2016 Datacenter Edition虚拟映像。
通过现代和最新的SCADA系统，最终用户可以停止担心在哪里采购零件以支持一代过时的操作系统和控制软件。由于新架构减轻了最终用户的焦点，因此在运营商和维护支出中节省了经营者和维护支出，从维护他们的工具生产和向消费者提供高质量的水。
项目2：PLC合并和SCADA软件升级
在该市污水处理设备中，使用罗克韦尔自动化FactoryTalk查看SE（v.7.0）的SCADA系统与用于过程控制的超过15个Allen-Bradley PLC-5。其他几个PLC主要是Allen-Bradley Micrologix模型，用于额外控制。SCADA系统通过以太网/ IP传送到ControlloGix网关，该网关将协议转换为DH +与PLC-5网络通信。
最终用户希望将所有这些现有PLC组合成三对allen-Bradley Controllogix PLC，每个操作远程输入/输出（RIO）设备，用于传送工厂的光纤以太网/ IP网络。
由于每个剩余的PLC被转换为RIO，所以需要将相关的过程控制逻辑迁移到三个ControlloGix主机中的一个。还需要一个SCADA更新到FactoryTalk View SE（v.8.1），并删除现有的ControlloGix网关，因为DH +网络被消除了PLC-5S的退休。
该项目的主要挑战包括：
- 合并现有的PLC点对点通信到三个新的ControlLogix主PLC
- 在迁移期间维护以太网/ IP和DH +网络的主动通信
- 更新每个PLC时维护设定值和统计数据
- 将现有的模拟信号线滤波器从PLC重新使用到设备
- 将SCADA数据库转换从PLC-5标签自动化到Controllogix标签
- 在正确将现有PLC-5 16位结构中重新定位，同时正确地将其迁移到ControlloGix语法和32位结构中
- 任何流程区域保持停机时间最多六个小时，这需要短切换窗口以维护植物操作
- 在PLC联系方式中协助最终用户对手动工厂操作的应变计划开发。
PLC合并。乐购利用罗克韦尔自动化转换产品和工具来迁移Allen-Bradley硬件和罗克韦尔软件(见图3)。使用硬件改造工具包进行设计，使乐购能够维护原来的PLC-5 I/O终端，并将这些终端与新的ControlLogix硬件连接起来。
使用软件转换工具使得Tesco能够大大维护ControlyOgix中的现有PLC-5编码样式，但是每个罗克韦尔自动化建议所需的一些代码修订：
- 模拟扩展必须对每个点进行确认，因为I/O卡处理在各代PLC之间发生了显著变化。PLC-5系统使用特定的块传输读和写(BTRs和BTWs)来访问数据，而ControlLogix系统通过I/O树呈现数据，但通常需要应用额外的移动或伸缩指令来复制原始程序。
- PLC-5S之间的通信和消息块使用DH +，PLC-5S和ControloGoGix之间的这些块，使用以太网/ IP到DH +网关。每个实例都需要特别注意适应新的架构。
- 比例 - 积分衍生物（PID）控制在PLC世代之间具有轻微差异，特别是关于输入和输出缩放。通过维护现有寄存器和SCADA标签来执行迁移，以与原始逻辑和SCADA系统的兼容性，但是将值与ControlloGix PID块和结构相适合操作。
- PLC-5定时器的时间尺度与ControlloGix不同，它专门使用毫秒。因此，新的ControlloGix代码和SCADA应用程序需要配置为适应时间尺度。
为了最大限度地减少停机时间，需要一个热的现场切换。对于每个原始PLC，TESCO按顺序执行代码的迁移：
- 上传现场现有PLC-5程序以获取当前设定值。
- 使用转换工具将上载的PLC-5程序转换为ControlloGix。
- 将结果控制器程序下载到中间ControlloGix PLC。
- 使用转换工具来处理当前设定值值并将它们传输到中间PLC中。
- 将结果程序从中间ControlloGoGix PLC转移到正确的主控制器PLC，确保没有冲突。
SCADA升级。乐购利用工具转换现有的PLC-5标签，并将其复制到ControlLogix标签。为了加快这一过程并消除人工转换产生的任何错误，特易购开发了一种软件工具来自动转换标签。每次取一个过程区域，将新的标记集上传到现有的SCADA系统中进行测试。
项目2结果。通过良好的文档实践，适当的应急计划，以及彻底了解工厂的运营特征和最终用户的目标，Tesco能够执行PLC的相对无缝的热插拔。Tesco能够每天切换一个PLC，为物理热切换有大约20分钟，而且当天的其余时间用于测试和验证。
关键的外卖
Greenfield自动化项目可以预先设计，具有很大的确定性。在较小的程度上是如此，在升级整个自动化系统的撕裂和替换项目的情况下，有时只有显着的中断时间，通常只是将现场布线和仪器留出。
对于需要增量的项目，部分升级到自动化系统并要求最小的中断联系方式并非如此。在合同签署后，这些类型的项目总是在整个执行阶段产生的不可预见的问题。
没有经验的系统集成商可能低估这些类型项目的全部范围和复杂性。这可能导致众多更改订单和延迟请求，因为项目执行期间出现的问题。
对于复杂的升级项目，终端用户应该寻找有经验、有经验的系统集成商，他们有与客户发展和维护长期关系的历史。这将允许这些类型的项目在预算内按时执行，同时满足或超过所有性能要求。
Stephen Goldsworth.系统工程组经理是Tesco Controls Inc.．他带领负责执行最终用户系统评估和设计高效，用户友好的自动化系统的团队。他对独特的流程进行了彻底了解独特的过程，以及在过程自动化中使用的许多技术和系统的广泛的视角。
raju nair.是Tesco的PLC编程经理。他建立了公司项目和绩效团队的技术流程要求。He has coordinated multiple complex projects for water/wastewater and renewable energy, including one of the largest EPA clean-ups in the U.S. He possesses a solid understanding of PLC programming best practices, and has led the company in the standardization and templating of PLC coding.
乔纳森海岸是Tesco系统工程集团的成员，将超过二十年的经验作为SCADA开发人员和系统分析师，为水/废水机构设计和实施实用，用户友好的系统。他的经验包括设计过程控制接口，系统通信拓扑和数据库。他还开发了数据库挖掘技术。
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