就地更换，延长DCS寿命

旧的数字系统，即使完全贬值，也会因为高昂的操作和维护(O&M)成本消耗企业的现金流。许多真正的运维成本没有被报告，因为它涉及从库存中移除以购买价计算的备件，而不是以今天更高的重置成本计算。

关键字

过程控制和仪表
分布式控制系统(dcs)
操作界面
冗余控制
监控和数据采集(SCADA)

栏:
南内华达州水务局的案例历史

旧的数字系统，即使完全贬值，也会因为高昂的操作和维护(O&M)成本消耗企业的现金流。许多真正的运维成本没有被报告，因为它涉及从库存中移除以购买价计算的备件，而不是以今天更高的重置成本计算。

第一代dcs的快速淘汰是工艺设备成本方程中的一个新因素，可能意味着那些可以用最小投资合理延长寿命的设备的提前退役。

最初的DCS设计使用制造商专有的数据通信、总线电压等级和组件。电路板通常使用特定于供应商的集成电路，其中一些已不再生产。制造商经常最后一次购买专用组件以延长DCS的使用寿命。一些DCS制造商已经退出业务，或已被收购和搬迁，进一步使备件的采购复杂化。其结果是备件的高成本和难以定位系统诊断专家。

在电子产品老化的背景下，技术正在加速发展。现在，一台5000美元的PC工作站可以取代一台60,000美元的DCS工作站，后者每年需要几千美元进行持续维护。显然，用现成的技术取代第一代dcs有很高的回报机会。挑战在于如何以成本有效的方式计划和执行转换。

在预算范围内更换

即使意识到更换系统的好处，一些公司也会犹豫，因为从旧系统转换到新系统的难度很大。这些公司认为需要一个扩展的项目，包括一个全面的规范和一个完整的采购周期。可以理解的是，他们不愿意承担一个大型的、集成的硬件/软件系统的项目，包括一个扩展的场外验收测试，以及所有其他相关的活动，比如培训。

一个结构良好的“替换/到位”程序可以避免一次性替换所有东西的问题。当结构合理时，替换/到位通常可以在运维预算中获得资金。

构建替换/到位计划需要从现场调查和当前运行系统的审查开始。基本的原则是，如果你不需要替换某些东西，那就不要。只有过时的，高维护的电子设备应该被移除。系统中可能被重用的部分包括终端机架、部分或全部I/O子系统以及可能的crt。

终端，I/O子系统

现场布线很昂贵，如果旧了，可能会很脆，很难重新布线。电缆设计多年来一直稳定。可以组装和安装旧终端和新系统之间的新插件连接。有时，I/O电路板是可重复使用的。许多早期dcs的供应商都有I/O子系统的品牌标识。这些子系统仍然可以从原始设备制造商或二级供应商处获得。如果是这种情况，新的控制器可以通过简单的插件连接和合适的I/O驱动程序连接到现有的I/O子系统。

最困难的替换/到位任务通常发生在冗余控制器运行复杂的连续和顺序过程时。除非控制简单，否则目前的plc技术不推荐用于这些应用。PLC的连续控制算法很难实现，很难集成到一个全面的人机界面(HMI)中。通常不支持跟踪、无颠簸传输、覆盖和约束控制等功能。此外，plc通常不支持DCS提供的那种在线维护和电源故障/重新启动功能。有两种选择。

一种是仅将关键回路转换为新一代集成的3 × 6或dind尺寸微处理器控制器，如ABB MOD30ML、Moore Products 353或横河YS170。由于这些控制器主要用于备份或监督控制，因此应根据;

计算机接口能力;
通信速度;
传达信息的能力;而且
数据处理的效率。

这些控制器可以为控制和HMI提供出色的备份完整性。

另一种方法是使用现成的组件组装一个插件兼容的、基于pc的冗余控制器子系统，通常足够紧凑，可以安装在旧的机柜中。

更换主机很容易

通常，控制台是DCS中唯一需要替换的部分;并且可能会重复使用旧主机的橱柜和crt。

许多DCS制造商为其专有的数据通信提供接口。使用这些接口和一台PC，可以添加一个新的HMI，通常比旧主机一年的维护成本更低。拆卸的部件可以作为剩余控制台的备件使用。

更改通信硬件和底层协议可能很困难，特别是对于远程站点。当多个设备共享相同的通信通道时，很难快速更改它们以避免操作中断。这在SCADA系统中最为普遍，许多已有30年历史的协议仍然支持SCADA和能源管理系统。

改变通信的最好方法是用双协议设备取代单个遥控器。在转换期间，新的远程子系统将继续向旧的SCADA主控制台或DCS控制台报告。当所有双协议遥控器完全工作时，才能完成切换到新协议。同时使用这两种通信协议提供了一个退路。

仔细选择软件

很少有“收缩包装”软件包为过程控制操作提供必要的一对一冗余。较少的系统可以处理在许多第一代dcs中流行的一对多冗余方案。必须充分了解备用控制器数据更新方式，手动和自动传输方式，以及维修和更换方式。冗余的控制器安装必须下电才能更换故障的设备，这是没有好处的。

在选择PC包时，用户应该仔细制定一份需求清单，而不仅仅是评估软件功能。一些PC软件是在一台PC和一台PLC的环境下成长起来的。在过程装置中，对控制、HMI和可靠性的要求是不同的，在过程装置中，任何控制台都应该为任何控制器或子过程服务。

失败，修理，维护

大多数dcs都被设计为优雅地故障，并且支持维护和恢复任务而不中断操作。基于电源中断的长度，电源恢复程序通常有特殊的程序。一些PC/PLC包不支持这些功能。

无论采用何种通信协议，典型的DCS假设都是“任何时间、任何控制台上的任何值”，所有这些都具有相同的完整性和屏幕刷新率。PC包也联网，但通常在网络理念上有所不同。大多数PC包将选定的数据“传递”给“更高级别”的设备。在某些配置中，这可能使更高级别的设备成为监督PC，这可能会引入单点故障，并可能在网络上的一些PC之间产生大量(10到20秒)的时间延迟。

当仔细规划和执行时，替换/就地策略可以延长工厂的生命周期，同时控制成本和运营影响。

欲了解更多信息，访问www.globalelove.com/info

作者信息

劳伦斯·里奇(Lawrence Ricci)是马里兰州巴尔的摩市哈撒韦工业自动化公司的电力自动化主管。