【儀表網(wǎng) 行業(yè)科普】現(xiàn)代的DCS系統(tǒng)需要比以往更大的互操作性、靈活性和更高的效率，以適應(yīng)制造企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型目標。本文為負責(zé)對過程控制系統(tǒng)進行現(xiàn)代化改造的工程師提供了一些建議。
在過程控制的動態(tài)環(huán)境中，為分布式控制系統(tǒng)(DCS)的現(xiàn)代化改造制定策略需要戰(zhàn)略遠見。盡管DCS系統(tǒng)的典型壽命約為15年，但工藝裝置的使用壽命可能比控制系統(tǒng)多幾十年。
由于運營技術(shù)(OT)和信息技術(shù)(IT)融合的快速發(fā)展，再加上苛刻的經(jīng)濟和網(wǎng)絡(luò)安全需求，DCS的現(xiàn)代化已成為許多過程制造企業(yè)的優(yōu)先事項。現(xiàn)在，更好的控制策略——從工業(yè)自動化到自主化——可以改善工藝性能。
01 升級前的考量因素
現(xiàn)在的DCS系統(tǒng)不再像孤島一樣工作。例如，現(xiàn)在它們能夠與企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)系統(tǒng)集成。一些基本因素可以幫助指導(dǎo)關(guān)鍵的決策過程。這些包括：
● 工藝裝置壽命：首先，評估受控工藝裝置的預(yù)期壽命。了解工藝裝置的預(yù)期使用壽命，可以為明智的現(xiàn)代化策略選擇奠定基礎(chǔ)。
● 對現(xiàn)有DCS系統(tǒng)進行評估：接下來，仔細檢查現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)。它是處于銷售階段還是維護階段？DCS供應(yīng)商提供的支持策略是什么？從硬件和軟件方面評估當(dāng)前DCS。了解現(xiàn)有系統(tǒng)的功能和限制，有助于指導(dǎo)需要升級或更換的范圍。
了解DCS系統(tǒng)組件的使用壽命，也有助于做出正確的決策：
● 接線：大約40年；
● I/O和終端面板：大約20年；
● 控制器：功能無故障約15年；
● 顯示：大約8年使用壽命；
● 工作站：5-6年。
從以上內(nèi)容可以看出，具有戰(zhàn)略性的DCS系統(tǒng)現(xiàn)代化策略取決于了解系統(tǒng)組件的生命周期、評估現(xiàn)有系統(tǒng)以及選擇與業(yè)務(wù)需求的一致性。
02 制定升級策略
一旦完成評估，工程師將獲得所需的信息來定制現(xiàn)代化策略，可以選擇以下方法之一：
● 運行層面的升級：對于有針對性的改進，重點更新或升級運行組件(操作員/工程站)。
● 部分遷移：探索部分遷移選項以優(yōu)化現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施。
● 完全更換：如有保證，考慮對DCS系統(tǒng)進行全面檢修。如果工廠壽命超過15年，優(yōu)先考慮改進、更好的控制、降低成本和適應(yīng)新技術(shù)，這是一個更合適的選擇。
增量升級代表了一種實現(xiàn)組件現(xiàn)代化的戰(zhàn)略方法，不是同時對整個系統(tǒng)進行大修。這種方法允許有針對性的更新，例如在不停止控制功能的情況下，改進單個人機界面(HMI)。這種方法的主要優(yōu)點是可以顯著減少生產(chǎn)停機時間，降低運營停機的風(fēng)險。升級計劃可以根據(jù)生產(chǎn)和維護時間表以及預(yù)算限制進行定制。
實現(xiàn)該戰(zhàn)略的一個關(guān)鍵因素是系統(tǒng)內(nèi)現(xiàn)有硬件和新硬件之間的互操作性，確保無縫銜接運行。重要的是要選擇不僅能滿足當(dāng)前需求，而且能擴展和適應(yīng)未來發(fā)展的技術(shù)。如果供應(yīng)商擁有合適的支持和轉(zhuǎn)換工具來重用現(xiàn)有應(yīng)用，那么選擇與現(xiàn)有系統(tǒng)相同的供應(yīng)商具有很大的優(yōu)勢。
實現(xiàn)現(xiàn)代化需要考慮的其它因素包括：
● 與其它系統(tǒng)的集成：現(xiàn)代DCS應(yīng)與其它系統(tǒng)無縫集成，以在整個組織內(nèi)實現(xiàn)數(shù)據(jù)流動，從而實現(xiàn)更好的決策并提升效率。
● 網(wǎng)絡(luò)安全措施：隨著工業(yè)控制系統(tǒng)的連接性和開放性的提高，網(wǎng)絡(luò)安全變得至關(guān)重要。新的分布式控制系統(tǒng)應(yīng)包括強大的安全功能，以抵御內(nèi)部和外部威脅。
● 培訓(xùn)和變更管理：對運行人員和維護人員進行充分培訓(xùn)，再加上有效的變更管理策略，可以確保系統(tǒng)的順利投運。考慮構(gòu)建一個數(shù)字孿生或運行人員培訓(xùn)模擬器。
03 全面升級和OPA架構(gòu)
如果您的戰(zhàn)略決策是對現(xiàn)有DCS進行全面更換和大修，最好的選擇是開放流程自動化(OPA)架構(gòu)。這為分布式控制系統(tǒng)的設(shè)計和實施提供了一種新的方法，旨在提供與傳統(tǒng)分布式控制系統(tǒng)架構(gòu)相比更大的互操作性、靈活性和效率。OPA架構(gòu)具有以下幾個優(yōu)點：
1 互操作性：
OPA推動了開放標準的應(yīng)用，使不同供應(yīng)商的設(shè)備和系統(tǒng)更容易無縫協(xié)作。OPA的互操作性促進了傳統(tǒng)系統(tǒng)與新技術(shù)的集成。
OPA的模塊化框架支持即插即用組件，使用戶能夠在對整個系統(tǒng)影響最小的情況下添加、升級或更換系統(tǒng)部件。這種模塊化方法支持可擴展性和經(jīng)得起未來考驗的投資。OPA的靈活性允許定制解決方案，以滿足特定的運營需求，增強過程優(yōu)化和性能。
2 成本效益：
OPA的模塊化特性可以降低生命周期成本，因為單個組件可以在不進行全面系統(tǒng)檢修的情況下進行更新或更換。因此，在大多數(shù)情況下，可以防止工廠全面停工，從而節(jié)省成本。
3 增強創(chuàng)新和快速采用新技術(shù)：
該架構(gòu)的開放性和模塊性，使組織更容易從人工智能、機器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)分析的進步中受益。
4 改善的網(wǎng)絡(luò)安全：
OPA 從根本上考慮到了網(wǎng)絡(luò)安全問題，納入了當(dāng)前工業(yè)控制系統(tǒng)的最佳實踐和標準。
將DCS升級過程中的風(fēng)險降至最低的考量因素包括：
1 分階段實施：
考慮分階段的遷移方法，而不是徹底更換。這可以降低運營成本。
2 試點項目：
從不太關(guān)鍵的業(yè)務(wù)領(lǐng)域開始試點。這些試點項目可以作為基準，允許在全面實施之前進行調(diào)整。
3 數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)計劃：
確保有完善的數(shù)據(jù)備份和修復(fù)程序。這對于防止遷移過程中的數(shù)據(jù)丟失至關(guān)重要。
OPA架構(gòu)為DCS遷移帶來了變革性的方法，在互操作性、靈活性、成本效益和創(chuàng)新方面提供了顯著優(yōu)勢。正是由于這些優(yōu)勢，使其成為過程制造企業(yè)的一個極具吸引力的選擇，利用數(shù)字化轉(zhuǎn)型目標來實現(xiàn)控制系統(tǒng)的現(xiàn)代化。在埃克森美孚公司的OPA系統(tǒng)的首次現(xiàn)場試驗中，橫河公司被選為系統(tǒng)集成商，該系統(tǒng)旨在負責(zé)整個生產(chǎn)設(shè)施的運行，目前正處于工廠驗收階段(FAT)。
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