将旧版PLC程序迁移到现代PLC硬件

受市政预算缩减的影响，许多供水/污水处理厂和设施都在精打算算地运营，通常使用的系统都被过时的硬件和软件所困扰，并经过多年的修补以保持功能。这些补丁在制作时并不总是被正确地记录下来，随着时间的推移，关于工厂控制系统的最初准确的文件可能变得稀少或不可靠，使得在必要时很难排除故障或升级系统。

PLC编程的简史

看的历史可编程序逻辑控制器(plc)经常使用这些设施,这些设备的目的是创建一个工业化控制器取代机电继电器逻辑(参见图1)。电工/技术员的世界转变成计算机程序员的世界。即使发生了这种情况，电工们仍然对plc保持着强大的影响力，这注定会留在他们的领域。

电工们想要一种硬件逻辑的可视化表示，许多与PLC编码方法相关的决策都受到这种愿望的影响。然而，PLC的编码方式和方法在厂家之间不规范，使得PLC自动化升级困难。

现有的功能代码可能不会很好地定义，并且永远不会直接插入到新的或不同的系统中，这可以推动迁移的风险和成本。本文介绍了将遗留PLC计划迁移到更现代化平台的方法。

老化系统的挑战

随着PLC语言的IEC 61131标准的发展，PLC编码实践多年来一直在发展。基于地址的编程演变为基于标记的编程。基于标记的编程演变成更智能的结构，如用户定义的数据和程序块。较新的编码方法简化了编码工作的可伸缩性和一致性。更智能的编码实践从控制、联锁和报警的角度统一地处理每个仪器或过程元素。

维护(更不用说指定)PLC编程标准是一个挑战。对于许多终端用户来说，plc是神秘的盒子，运行得非常好，他们甚至可能没有最新的备份程序，或者无法上传、下载或排除代码故障。

这意味着，当确实需要了解自动化系统如何工作时，技术人员必须经常深入研究未归档的程序代码和过时的图纸。在许多情况下，他们必须依赖于原始代码的打印输出，以及标注日期的图纸，以逆向设计实际的控制策略。

随着系统年龄的，设施的系统补丁可能不足以维护功能过程或易碎状态。自动化技术继续提高，技术支持和技术支持和售后零件用于过时的硬件和软件可以结束。设施需要使其系统能够使用最新技术来速度，以避免出现问题。

编程创造力导致缺乏一致性

虽然许多自动化行业在修改PLC程序方面保持严格的政策，但水/废水行业一直没有那么严格。例如，游乐园和制药公司坚持高度重视安全，采用标准化的程序实践和广泛的变更管理要求，包括文件、审计和报告。

相比之下，水/废水行业在其编程标准上更为宽松，这允许程序员自由地开发个人风格和编程方法，通常缺乏一致的方法。这种自由导致了各种不同的、甚至是相互冲突的PLC程序开发方法。

规划迁移

扩大这种自由，没有标准的方法或要求升级水/废水系统的新技术。当水/废水厂人员决定升级时，他们必须仔细研究和评估他们现有的系统资产，以了解他们的过程是如何在流体机械和程序上运行的，然后再采取可行的步骤。这涉及到流程本身、与数据传输相关的点对点网络关系以及与设备相关的流程控制和联锁(参见图2)。

有三种主要的方法来解决遗留PLC控制系统:

1. 保持遗留系统，没有任何变化。
2. 在新硬件和软件平台中从头重写新代码。
3. 将现有的遗留代码迁移到新的硬件和软件平台。

首先，保留遗留系统的原样可能会保留系统现有的功能，但它会使系统易受陈旧和操作问题的影响。一些用户搜索eBay，囤积备用设备部件作为权宜之计，但这种方法不可能无限期有效。

其次，从划痕重写新代码为脱离旧补丁并引入现代编码哲学提供了机会。这是一个升级系统的清洁板岩方法。但是，与这种方法相关的成本和风险可以广泛。至关重要的现有功能可能无法完全理解，或者可能无意地改变甚至错过，切割往往是一个破坏性的时期。

第三，将现有的遗留代码迁移到新硬件和软件中保留了系统的复杂控制策略。保持操作功能在切换过程中减少了停机时间，因为可以在现有的功能PLC代码保持完整的情况下升级系统硬件和软件平台进行更多努力。虽然使用这种方法无法完全应用新的和一致的编程标准，但整体功能尽可能接近原始功能，并且可以在一定程度上提高程序。

专用工具简化升级

许多主要的PLC制造商提供硬件和软件迁移工具，以促进从传统PLC系统升级到现代PLC系统。虽然这些可能不是一种完美的即插即用方法，但它们在降低风险、工作量和转换时间方面有很大的帮助。

硬件工具包括接线线束，安装在现有的传统接线端子顶部，为新的现代终端提供安装界面。这些现代终端可以连接到传统终端，以将现有的现场接线连接到新硬件，同时保持现有的现场终端完好（参见图3）。

仔细设计将确保在可用空间中执行改装工作。有时需要更广泛的删除和更换工作，并且在这些情况下，可以在商店中制造的预配置硬件组装的能力将速度设施（见图4）。

软件转换工具采用传统的PLC代码，并将其升级为与现代PLC编程软件兼容的格式。这些软件工具转换了大部分程序逻辑，但仍然需要编程人员注意处理不受支持的功能或数据类型，这些功能或数据类型因一代或一代PLC模型的不同而不同，例如PLC来源的点对点(P2P)消息传递。

升级自动化系统时，最终用户非常重要，以与其系统集成商，分销商，承包商和设备制造商密切沟通。在这些群体中举办讲习班是每个人理解现有设备（包括设备生命周期）并讨论升级的最佳方法的主要机会。

讲习班还提供了一个论坛，用于讨论和跟踪项目决策，因为控制策略更全面了解。对现有系统具有稳定的理解，促进了升级和最小化进程停机的过程。

迁移在行动

在两代之间升级plc的方法是正确的还是错误的?有些人会问:“为什么要把旧发动机装到新车里?”其他人可能会说，“为什么要改变已经奏效的东西呢?”整个团队必须专注于实现功能性和可维护性设施的最终目标，同时最小化实现这一目标的时间、成本和风险。这样做的目的并不是提倡一种选择而不是另一种选择，而是讨论在做决定时需要考虑什么。

对于许多项目，团队发现将现有代码迁移到新的自动化平台中，以成为最佳方法。以下是通过将现有功能PLC代码迁移到新软件和硬件中执行的两个示例项目。

项目1:罗克韦尔自动化

情况：市政污水处理厂正在对其自动化系统进行硬件升级。他们现有的系统由Rockwell自动化FactoryTalk View SE监控和数据采集（SCADA）应用程序组成，可通过ControlloGix网关与多个Allen-Bradley PLC-5控制器通信。

虽然工厂对现有的SCADA应用程序和PLC编程很满意，但他们希望将PLC硬件从PLC-5升级到ControlLogix。他们还希望将PLC-5的程序合并成冗余的ControlLogix PLC对，并使用以太网处理所有远程输入/输出(里约热内卢)。此外，还计划将工厂网络从专有的DH+网络转换为光纤以太网/IP网络。

审查后最终用户的现有的PLC程序的证据确凿的副本和比较系统的当前状态和最终用户的期望的结果,特易购(Tesco)控制与他们合作和发展计划升级的PLC硬件PLC-5 ControlLogix,同时保持SCADA应用程序。这是通过转换PLC-5程序代码，使其与冗余ControlLogix plc和以太网里约热内卢兼容，同时保持现有程序的相同外观和感觉，并更新plc的网络配置，以适应新的光纤以太网/IP网络。

解决方案:Tesco控件利用罗克韦尔自动化的转换产品和工具，以有效地迁移现有的硬件和软件。

要集成和安装新的ControlloGix硬件，Tesco控件使用罗克韦尔的硬件改装套件。该套件允许现有的PLC-5终端保持到位，并且这些终端通过转换线束连接到新的ControlloGix I / O模块（见图5）。

使用Rockwell的软件转换工具，Tesco控件能够模拟ControlLogix编程环境中的PLC-5编码样式。但是，为了适应现代编程软件的新功能，需要一些修订。

由于I / O卡在两个平台之间以不同方式处理，所以需要单独检查和配置每个模拟点的缩放。这是因为PLC-5S与ControlloGix系统相比如何访问模拟数据的差异。PLC-5S使用特定的块传输读取和块传输写入，而Controllogix PLC通过程序I / O树本地读取和写入数据。由于这种差异，程序通常需要额外的逻辑来完全复制原始程序的功能。

随着升级到ControlloGix PLC，需要更新与消息传递和对等通信相关联的程序逻辑以适应现代以太网/ IP协议，因为PLC-5S本身使用传统DH +协议。为了满足以太网/ IP协议的要求，需要单独配置的消息传递逻辑的每个实例，因此ControlloGoGix PLC可以使用以太网/ IP到DH +网关与剩余的PLC-5通信。

比例 - 积分 - 衍生物（PID）模拟环路控制也具有两个平台之间的差异。一个示例是PID块如何缩放其输入和输出。要迁移PLC程序的这一方面，Tesco控件保留了现有的寄存器，并且SCADA标签完好无损，以保持与原始逻辑和SCADA系统的兼容性。但是，根据需要修改PID值以适应ControlloGix PID指令。

对于SCADA应用程序，Tesco控件开发了自己的软件工具，可以自动化标签转换，从而加快现有PLC-5标签的转换为ControlloGix标签。此自定义工具有助于消除可能从手动转换标记时出现的潜在转录错误。此工具用于一次以批量方式转换标签，一次处理区域，每个集合都上传到现有的SCADA系统以进行集成到实况系统之前进行测试。

Tesco Controls每天成功切割超过一个PLC，每个硬件切割大约需要20分钟，软件切割和整体测试和验证在一天的剩余时间完成。

TESCO控制使用良好的文档实践，适当的应急计划以及对工厂的运行特征和最终用户的目标进行彻底了解，对PLC进行了相对无缝的热插拔。

项目2:施耐德电气

情况：该水处理厂的特定处理过程的控制系统由工艺提供原始设备制造商（OEM）。此现有的SCADA系统使用Wonderware InTouch并与Facility的Modbus Plus网络上的九个Schneider Electric 984紧凑型PLC沟通。

最终用户希望转移到基于ip的光纤网络，并将传统的Compact plc转换为施耐德电气M580和M340 plc。其目标是保持现有SCADA应用程序的完整性，同时将驱动程序从Modbus Plus升级到Modbus TCP，以便在新的光纤以太网中使用。此外，现场的两个PLC相距较近，因此终端用户计划将它们合并为同一个控制面板中的一个PLC。

然而，流程OEM已经停止为最终用户支持和维护流程。所以，特易购控制公司被雇来处理系统升级。幸运的是，终端用户有一些现有plc的半评论版本，乐购控制能够验证这些程序与目前安装在现场的程序相同。

解决方案:由于处理过程的复杂性，乐购控制决定在转换到新的硬件和软件期间保持现有的逻辑完整。为了方便切换过程，最终用户安排了很长的停机时间，并制定了仔细的拆卸和安装计划(见图6)。在开始升级之前，Tesco Controls对所有plc进行了代码上传和数据备份。

该项目的主要挑战包括：

• 映射PLC之间的所有点对点消息，因为M580在当代Unity软件中使用不同的消息传递块
• 更新每个PLC时维护设定值和统计数据
• 保留现有操作员接口终端的功能，只能通过传统的Modbus Plus与plc进行通信。

使用Unity Pro PLC编程软件，Tesco Controls能够转换现有概念和ProWorx PLC应用程序的984阶梯逻辑，以适应Unity Pro编程环境。在转换完成后，乐购控制然后审查程序，并记录现有的寄存器和寄存器值。

为了巩固近距离接近的两个PLC，TESCO控制首先将逻辑组合到单个目的地PLC中。接下来，协调SCADA使用的数据地址，以确保它们与统一PLC中的正确最终地址连接。

在测试和验证新系统过程中，绕过正常生产，需要强制或模拟所需的一些允许运行该过程的某些方面。

在与最终用户合作后，Tesco Controls成功地将控制策略从现有的控制器迁移到新的架构中。

最终的想法

保留过时的自动化系统可能是痛苦的。另一方面，通过完全修改所有代码和底层平台来执行自动化升级可能是有风险和昂贵的，即使这是一个现代化和标准化PLC编码理念的机会。

当旧的自动化系统最终需要升级时，将遗留工业自动化程序迁移到新平台的平衡方法可能是首选的解决方案。此方法提供了在最小化停机时间的同时保留现有功能的最佳方法。

然而，使用遗留程序转换，输出只能和输入一样好，现有代码的质量和一致性将转化为新的控制器。没有可靠的文档的代码转换可能会导致相互指责的情况，比如:“它以前是这样工作的……”而没有确凿的证据。举办研讨会并验证现有功能是避免这些问题和其他问题并最终成功迁移现有代码的关键。

Tesco Controls Inc.是the控制系统集成商协会（CSIA）．