为DCS迁移推荐的一些最佳实践

主要制造商开始意识到，他们必须更新或迁移过时且不受支持的分布式控制系统(DCS)。

他们是怎么走到这一步的?

1959年，第一台工业控制计算机系统在德克萨斯州的德士古亚瑟港炼油厂建成，计算机革命与工业革命同时发生。在接下来的30年里，工业过程控制从气动控制回路和继电器逻辑迁移到来自不同供应商的分布式控制系统(dcs)集成。

当时，这些尖端系统带来了高附加值的技术，如图形操作员显示和改进的数据分析软件。新的控制策略的实施和测试显著减少了工程时间，具有更快的报警响应和诊断。DCS供应商为这些健壮的系统保证了较长的产品生命周期。

然而，今天，这些DCS供应商已经整合了他们过时的产品，甚至停产了它们。依赖DCS技术的企业认识到迁移的困难和过程的微妙。如果DCS是设施的“大脑”，那么迁移就带有一定程度的风险，类似于脑部手术。冒这么大的风险，为什么会有人选择迁移吗?答案是双重的:

• 避免与失去过程控制相关的巨大成本和风险
• 利用创新技术提高运营效率和绩效。

即使知道他们需要迁移以保持竞争力，不确定性和怀疑仍可能继续前进，特别是当关键人员带宽有限时。迁移是一项繁重的工作。如果没有合适的专家团队进行计划和实施，风险就会很高。为此，考虑迁移固有的风险，以及现代化如何帮助克服这些障碍。

相关的风险

硬件过时是迁移的主要驱动因素。如果设备出现故障，无论是从安全和财务角度来看，相关风险都可能是巨大的。安全仪表系统(SISs)有助于避免危机，特别是当DCS发生故障时。然而，这些系统很少在整个机组关闭的情况下进行测试，例如在冗余控制器故障的情况下，执行器试图恢复到其故障安全操作模式。

除了安全问题，当一个工厂关闭时，它就不再有利可图了。在预先计划的停机和周转之外的停机时间成本很高。旧的DCS设备，虽然建造得很好，但有有限的货架寿命，并会在某个时候损坏。许多遗留的DCS部件越来越不可用。如果一家工厂需要零配件，他们最终只能购买更贵、更不可靠的零配件──可怕的“在eBay上祈祷”。

进行升级或迁移的另一个财务驱动因素是对遗留硬件和软件越来越缺乏知识和服务支持。多年来，具有DCS遗留经验的控制工程师和技术人员已经从技术岗位转移到其他岗位或接近退休年龄。由于原始设备制造商(OEM)的支持或培训很少，这不仅给当前系统带来了问题，而且还涉及到未来的系统添加。填补这一知识缺口可能是困难和昂贵的，因为对经验丰富、知识渊博的工程师的需求和薪水都很高。

还必须检查已安装的网络安全漏洞。遗留系统来自一个假设“气隙”保护系统免受外部远程威胁的时代。然而，随着工业物联网(IIoT)的出现，过程控制系统世界如今已与商业世界相连。现有的技术和工具可以保护、管理、版本化、分析、跟踪和报告自动化相关的过程信息和数据。然而，随着“气隙”的弥合，遗留系统的开发时机已经成熟，对任何设施都构成了巨大的风险。

简而言之，在某一点上──也就是现在对许多设施来说，维护系统的成本超过了升级或迁移的成本。

现代化的影响

今天的技术为提高资产利用率、充分实现大数据的好处、增强处理能力和增强连接提供了机会。许多遗留控制系统依赖于缺乏系统互操作性的专有数据结构。越来越多的制造商希望将这些数据用于各种功能，包括分析、环境计算和监测、企业资源规划集成、资产管理、预测性维护、数字双胞胎和各种其他工业物联网(IIoT)应用。现代控制系统提供准确、实时的数据，以实现这些功能。

随着过程功率的增加，可以应用更复杂的控制技术。三四十年前的DCS平台所受的约束已经不再有效。过程控制技术，如初始化，上卷保护和覆盖选择不再是一个问题，很容易被合并。模型预测控制和模糊逻辑不再需要额外的软件和许可证，允许设施使用模拟，无论是简单的环回或更动态的方法，而不是基于硬件的测试。离线配置测试和操作员培训比以往任何时候都更容易、更便宜、更准确、更安全。

遗留系统依赖于过时的用户界面和不直观的编程风格，造成了增加实现时间和成本的情况，为新工程师或技术人员制造了障碍。使用Microsoft Excel或XML格式而不是旧的文本转储来维护和操作大型数据库可以增强质量控制和批量构建和编辑大量编程的能力。

图形化的功能块配置是现代控制系统中的一个常见特性，与旧的基于文本的形式相比，图形化的功能块配置更容易学习、维护和记录。顺序逻辑编程和故障排除也更容易。找到被卡住的阀门显著比看一个阀门阵容，试图理解一个20年的糟糕评论的结构化文本程序更快。此外，还可以改进操作员的人机界面(hmi)，整合高性能图形以实现最佳的操作员感知和报警响应。

迁移导致了一个记录良好的系统。遗留系统已经由使用不同标准的几代工作人员进行了注释。抛弃的逻辑使系统变得模糊。移民是一个“一生一次”的机会，可以让你洗心革面，改正过去的坏习惯和不一致。

如何实现现代化

复杂的DCS迁移需要有计划、深思熟虑的方法。因为一个失败的项目会导致成本增加，降低风险是至关重要的。如果处理得当，迁移发生的频率非常低，因此不应掉以轻心。在开始之前，请考虑以下问题。

领域知识:领域和业务专业知识才是最重要的。您不会雇佣电工来做管道，那么为什么要信任没有经验的人来做DCS迁移呢?设施中的每个工艺单元都有不同的输入、设备、操作条件、安全风险和特性，对于没有经验的人来说并不明显。如果担心资源带宽不足，可以考虑咨询具有遗留系统和现代化工具和技术经验的独立于平台的第三方合作伙伴。

计划及预算阶段:重点可以放在合理的规划和预算通过前端加载(FEL)过程。FEL流程降低了运营项目成本，最大限度地减少了调度问题，减少了授权后的范围变更，并增加了项目达到或超过财务目标的可能性。考虑到未来的特性和工业物联网功能，定义一个最佳的未来状态是这项工作的另一个关键部分。这种方式避免了事故和停机时间，特别是考虑到工艺单元是如何交织在一起的，来自不同单元的产品和副产品在整个设施中被馈送和再加工。

例如，理想情况下，控制系统应该在机组停机进行维护时进行切断。在部分检修或设备检查期间，可以对一些辅助设备进行割接。其他的只有在设施全面关闭时才会下降，这可能每隔几年才会发生一次。了解每个流程单元的维护计划以及与其他流程单元的交互是有效的FEL迁移计划的关键。

商业上的考虑:制造东西的意义在于创造收入和利润。DCS迁移应该保护和增强这种能力。证明这项工作的成本和所需时间是获得企业范围内支持的关键。FEL计划应该准确地确定迁移所需的工作和时间。

例如，它应该包括对旧系统进行逆向工程和记录的时间和成本估计，以及设计和测试替代系统。它还应包括DCS安装、电气、硬件和软件成本。随着项目的进展，必须修改和细化发现和文档，从而节省整体项目成本并降低风险。经验丰富的第三方自动化团队可以帮助您进行适当的预先FEL计划。

系统和供应商选择:C冲洗合适的更换系统是很重要的。一个错误的决定会导致数百万美元的损失和多年的挫折。人们经常会听到“你永远不会以更少的钱支付更多的钱”的口号。选择过程可以归结为两种可能的选择:1)如果可能的话，坚持使用同一家供应商，或者2)更换供应商。

坚持使用供应商可能是一种积极的体验，因为他们通常有一个定义良好的迁移计划和执行路径。另一个好处是，许多控制策略可以更容易地移植到具有与旧控制系统功能相似的控制特性的控制系统中──新供应商可能就不是这样了。

这两种方式都存在一个共同的风险，即许多供应商存在利益冲突。他们想要销售额外的硬件和软件，有时还会屈尊提供不必要的或次优的解决方案。此外，在实际实现过程中，DCS供应商经常依赖于不能准确捕获原始代码的自动化工具。手动更正这些代码可能是一项艰巨的任务。

在典型的“狗和小马秀”中，每个供应商都倾向于为每个应用程序炫耀其“一流”的产品和解决方案，因此很难确定什么是最好的。为了做出明智、公正的决策，工厂应与关键利益相关者(操作员、工艺工程师、维护人员、生产经理等)合作，指定关键质量参数(CTQ)。要考虑的参数包括高级过程控制(APC)支持、可伸缩性、生命支持跟踪记录、高性能图形、迁移路径、行业和地区安装基础、工业物联网和控制策略可移植性等考虑因素。

同样，咨询具有供应商和技术经验的公正的第三方合作伙伴可以全面地了解这些供应商如何在每个ctq中叠加。

关键的外卖

改变是痛苦的。使控制系统现代化是一项巨大的、有风险的、但却是必要的任务。采取积极主动和有计划的方法可以采取必要的步骤来降低风险，并准确、安全、更经济地迁移系统。现代化、优化的控制系统提高了功能和盈利能力，使您的工程师、技术人员、设施经理、采购人员甚至投资者都会感谢您。

本文发表于工程师的工业物联网补充的控制工程而且设备工程．参见下面补充的其他文章。

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