在考察分布式控制系統(tǒng)(DCS)遷移項(xiàng)目時(shí)，大多數(shù)討論都集中在早期規(guī)劃階段或潛在的供應(yīng)商選擇問題。這都非常重要，但如果項(xiàng)目到了生命周期的末期，某天新自動(dòng)化系統(tǒng)將會(huì)到達(dá)工廠，等待安裝和啟動(dòng)。在整個(gè)安裝過程中，特別是從舊自動(dòng)化系統(tǒng)切換到新自動(dòng)化系統(tǒng)的過程中，存在巨大的風(fēng)險(xiǎn)，有可能對(duì)生產(chǎn)帶來不確定的影響。

計(jì)劃周密的項(xiàng)目，應(yīng)該有詳細(xì)的實(shí)施路線圖。如果貴公司已經(jīng)與系統(tǒng)集成商或自動(dòng)化系統(tǒng)供應(yīng)商合作，應(yīng)該規(guī)劃詳細(xì)的切換步驟。如果他們沒有，或者如果您仍在計(jì)劃之中，那現(xiàn)在就讓我們了解一下，在切換過程中必須包含的內(nèi)容。

切換，是指將較大自動(dòng)化系統(tǒng)中需要保留的部分，轉(zhuǎn)移到新平臺(tái)上。這通常包括現(xiàn)場(chǎng)儀表、閥門、電機(jī)控制器等，以及所支持的網(wǎng)絡(luò)和布線。這些部件通過輸入/輸出(I/O)卡與系統(tǒng)接口，并且每個(gè)連接線必須從舊平臺(tái)移動(dòng)到新平臺(tái)上。

在新的DCS到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)之前，準(zhǔn)備現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備時(shí)，驗(yàn)證設(shè)備的位置、運(yùn)行、有效端子和電線標(biāo)記是非常重要的步驟。圖片來源:MaverickTechnologies

DCS交付前的步驟

切換是項(xiàng)目的最后一步，因此在新的DCS系統(tǒng)交付到現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，應(yīng)該完成以下工作:

●審查和更新設(shè)施或裝置的文檔；

●在必要時(shí)，應(yīng)檢查、評(píng)估和修復(fù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、布線和所有標(biāo)簽；

●執(zhí)行并通過新自動(dòng)化系統(tǒng)的工廠驗(yàn)收測(cè)試；

●支持新自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)正常工作。

這4點(diǎn)涵蓋了很多方面，讓我們一一考慮它們的影響。

1.文檔可以成就、也可以中斷遷移項(xiàng)目。成功實(shí)施取決于對(duì)現(xiàn)有設(shè)施的詳細(xì)、完整和準(zhǔn)確的描述。更換DCS時(shí)，該設(shè)施必定經(jīng)歷過許多變更以及自該自動(dòng)化系統(tǒng)安裝以來的各種更新。如果文檔沒有反映所有這些變更，在項(xiàng)目遷移的各個(gè)階段，可能會(huì)出現(xiàn)各種問題。項(xiàng)目初期之后，如果仍然存在偏差，那么在切換過程中，當(dāng)需要逐個(gè)查找每個(gè)連接并進(jìn)行無縫銜接時(shí)，它們肯定就會(huì)出現(xiàn)。

在項(xiàng)目執(zhí)行期間，應(yīng)詳細(xì)審查文件。這包括:

●管道和儀表圖(P&ID)

●回路圖

●盤臺(tái)圖

●機(jī)架房間圖

●電纜和導(dǎo)管進(jìn)度

在切換方面，如果企業(yè)引入了系統(tǒng)集成商或其它外部幫助，則團(tuán)隊(duì)主管在某一級(jí)別對(duì)文檔進(jìn)行審核至關(guān)重要。詳細(xì)程度因情況而異，但更多的取決于文檔，因此不應(yīng)想當(dāng)然地認(rèn)可其準(zhǔn)確性。

2.應(yīng)驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及其布線:

●所有設(shè)備都應(yīng)位于P&ID圖上所顯示的位置

●設(shè)備工作正常

●它們應(yīng)按照按圖連接

●電纜應(yīng)連接到接線柜和I/O卡件上，應(yīng)打上正確的標(biāo)簽。

3．工廠驗(yàn)收應(yīng)在系統(tǒng)運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)之前完成，在該步驟中發(fā)生的事情，大有文章可做?？梢哉f，當(dāng)機(jī)柜和機(jī)架交付到工廠時(shí)，控制軟件和硬件應(yīng)該經(jīng)過供應(yīng)商和項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的詳細(xì)檢查。如果測(cè)試正確無誤，則不應(yīng)出現(xiàn)任何意外，例如壞I/O卡或硬件故障。

4.在自動(dòng)化系統(tǒng)到達(dá)時(shí)，應(yīng)安裝和運(yùn)行支持新系統(tǒng)所需的任何基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。任何電力分配、HVAC和照明系統(tǒng)的改進(jìn)、布線和導(dǎo)管孔，甚至墻上的油漆都應(yīng)該完成。這些部件看起來都是無足輕重的，但實(shí)際上，如果它們都拖到最后一刻完成，就會(huì)變成大問題。在煤渣砌塊墻上額外增開孔，會(huì)產(chǎn)生大量的砂礫塵，并有可能損壞機(jī)柜，所以這些工作應(yīng)在新設(shè)備就位之前完成。

DCS交付之后

在新機(jī)架和機(jī)柜安裝完畢并接通電源后，就可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收測(cè)試了。在現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收測(cè)試期間，需要重復(fù)部分在出廠驗(yàn)收測(cè)試期間所進(jìn)行的測(cè)試，以確保在運(yùn)輸過程中沒有損壞，但允許進(jìn)行點(diǎn)測(cè)而不是全面的測(cè)試。這主要包括硬件和軟件的基本驗(yàn)證。

參與切換的人，應(yīng)該確保I/O卡安裝位置、網(wǎng)絡(luò)連接等正確無誤。在切換開始之前，技術(shù)人員應(yīng)花經(jīng)理驗(yàn)證終端和通信。

冷切換與熱切換

有兩種基本的切換方法，冷切換和熱切換。冷切換是在沒有任何運(yùn)行時(shí)進(jìn)行切換。舊系統(tǒng)斷開連接，所有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和其它部件隨后連接到新系統(tǒng)并在停機(jī)維修期間進(jìn)行測(cè)試。當(dāng)進(jìn)程重新啟動(dòng)時(shí)，它將完全運(yùn)行在新平臺(tái)上。

熱切換,指的是引入新平臺(tái)時(shí)，舊系統(tǒng)仍然保持運(yùn)行。兩個(gè)系統(tǒng)必須同時(shí)運(yùn)行并進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，以便它們執(zhí)行相同的控制功能。該過程持續(xù)運(yùn)行，而技術(shù)人員有條不紊地將每個(gè)設(shè)備和回路切換到新平臺(tái)，一個(gè)接一個(gè)，因此需要協(xié)調(diào)的并列運(yùn)行。如果正確實(shí)施，該設(shè)備不會(huì)造成任何生產(chǎn)損失。

聽起來，這是很清晰的選擇，但實(shí)際上并不容易。為什么公司會(huì)選擇一個(gè)而不是另外一個(gè)方式？在大多數(shù)情況下，冷切換是一種更好的選擇，當(dāng)然了需要有條件這么做。

首先，公司必須能停機(jī)，并將停機(jī)安排在合適的時(shí)間，或者將切換安排到停機(jī)期間內(nèi)。這意味著所有部件必須在指定的時(shí)間集成到一起。有了良好的規(guī)劃，這當(dāng)然是可以實(shí)現(xiàn)的，但很少有公司愿意提供無限期的時(shí)間窗口。正如停機(jī)有一個(gè)開始日期，它也需要有一個(gè)完成日期，否則的話問題就隨之而來。停機(jī)期間，生產(chǎn)中止，隨后的啟動(dòng)將納入到更大的財(cái)務(wù)核算中。

由于冷停機(jī)必須在給定的時(shí)間窗口內(nèi)完成，因此它需要耗費(fèi)大量資源。大多數(shù)公司需要借助于外部資源，由此所導(dǎo)致的成本計(jì)算非常有趣。將一天的生產(chǎn)中獲得的利潤(rùn)，與為使項(xiàng)目提前一天、或幾天完工而請(qǐng)的外部資源所導(dǎo)致的成本增加比較？這些硬成本，每一元每一分都要進(jìn)行評(píng)估。

有人喜歡熱切換

當(dāng)工藝過程不能輕易停止，或者停機(jī)需要承擔(dān)難以忍受的高昂成本時(shí)，熱切換是有吸引力的，因?yàn)樯a(chǎn)不會(huì)停止。新DCS系統(tǒng)已經(jīng)就位并啟動(dòng)。它連接到舊系統(tǒng)，因此兩個(gè)可以并行運(yùn)行，同時(shí)執(zhí)行相同的命令。然后，技術(shù)人員將設(shè)備和支持環(huán)路從一個(gè)系統(tǒng)移動(dòng)到另一個(gè)系統(tǒng)，而兩個(gè)系統(tǒng)共享控制職責(zé)。在設(shè)備斷開進(jìn)行切換時(shí)，控制室無法查看儀表，因此任何依賴于它的功能都必須手動(dòng)處理。這聽起來很棘手，但事出有因。

首先，技術(shù)人員必須知道到底發(fā)生了什么。應(yīng)主動(dòng)識(shí)別特定設(shè)備的連接、斷開接線，并將其轉(zhuǎn)移至新I/O卡的接線端子上。如果存在接線機(jī)柜，則可以確定DCS側(cè)的端子，并可以將多股導(dǎo)線連接到新DCS中的I/O卡件上。

這是文檔非常重要的地方。技術(shù)人員手持?jǐn)嚅_的電纜，不希望當(dāng)他們找到與之接線的端子，不是他們所想的。根據(jù)安裝情況，有多種方法可以進(jìn)行此類切換。在簡(jiǎn)單情況下，它可以在接線柜中快速完成。在相反的極端情況下，可能需要將電纜從機(jī)柜中拉出移除，以便它可以接入新的電纜。

其次，技術(shù)人員需要規(guī)劃切換的次序。這需要對(duì)不同的設(shè)備和回路、以及它們?cè)谶^程中的交互方式有一個(gè)透徹的了解。同樣，文檔也起著重要作用。詳細(xì)的國際自動(dòng)化學(xué)會(huì)(ISA)回路圖，可以幫助您更輕松地做出決定，但所選內(nèi)容需要相關(guān)規(guī)劃人員的專業(yè)知識(shí)才能做出最終決定。不能匆忙上馬。

第三，在將電纜切換到現(xiàn)場(chǎng)儀器時(shí)，DCS和控制室將失去聯(lián)系，無法接收這些數(shù)據(jù)。來自罐體上的液位儀器的數(shù)據(jù)丟失幾分鐘，不會(huì)有什么大問題，因?yàn)檫^程變量變化速度沒有那么快。在監(jiān)測(cè)應(yīng)用中，許多現(xiàn)場(chǎng)儀器都類似。

如果最終控制設(shè)備執(zhí)行實(shí)時(shí)功能，那情況變得更復(fù)雜。如果這個(gè)過程通常是穩(wěn)定的，并趨向于在穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行，公司可能愿意嘗試熱切換。如果DCS需要不斷進(jìn)行調(diào)整，操作員可能不得不坐在斷開連接的設(shè)備旁邊，并通過對(duì)講機(jī)將信息傳遞到控制室：“將閥門開大一點(diǎn)……太多了，開小一半……”

第四，雖然過程可能無法完全關(guān)閉，但運(yùn)行人員和技術(shù)人員進(jìn)行的手動(dòng)控制工作可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品不合規(guī)格。當(dāng)然，這種情況發(fā)生的可能性及其影響將因情形而異，但用戶不應(yīng)假定生產(chǎn)不會(huì)受到影響。

這都是需要考慮的因素，但除了能夠保持運(yùn)行之外，熱切換還有其它重要、積極的影響。由于它不必在停機(jī)過程中進(jìn)行切換，所以調(diào)度要容易得多。在切換時(shí)間方面，壓力也更小一些，這樣所需的資源比冷切換也要少一些。技術(shù)人員可以按照邏輯順序，重新連接端子，由于在熱切換過程中所犯的錯(cuò)誤可能會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，所以這些技術(shù)人員的業(yè)務(wù)必須非常熟練。

混合切換:平衡風(fēng)險(xiǎn)因素

通常，決定選擇冷切換還是熱切換的最終因素，將以多種風(fēng)險(xiǎn)形式呈現(xiàn)，其中包括:

●在冷切換所需的時(shí)間超過預(yù)期，停機(jī)時(shí)間必須延長(zhǎng)，導(dǎo)致無法完成生產(chǎn)目標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。

●在熱切換期間，將控制投入到手動(dòng)模式時(shí)，危險(xiǎn)裝置中發(fā)生安全事故的風(fēng)險(xiǎn)。

●如果過程控制功能部分丟失，在熱切換過程中就會(huì)有生產(chǎn)不合格產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)。

幸運(yùn)的是，冷切換和熱切換之間的選擇，不是非此即彼的。由于上面所討論的原因，許多工廠會(huì)選擇冷切換。當(dāng)某些系統(tǒng)集成商與客戶一起工作時(shí)，通?？梢赃@么假定，除非遷移團(tuán)隊(duì)要求進(jìn)行熱切換。有些客戶確實(shí)需要真正的熱切換，但相對(duì)較少。

許多公司選擇混合切換：最關(guān)鍵的回路和功能，在短暫停機(jī)期間遷移，然后不太重要的回路和監(jiān)控功能可以在合適的時(shí)間進(jìn)行熱切換。這種方式仍然需要停機(jī)，所以對(duì)于某些公司來說，這是不現(xiàn)實(shí)的。盡管如此，大多數(shù)規(guī)模相仿的過程工廠，都可以進(jìn)行計(jì)劃停機(jī)。

當(dāng)然，這需要精確的規(guī)劃和靈活的資源。所有關(guān)鍵功能都必須按最佳順序進(jìn)行檢查、識(shí)別和裝配。停機(jī)以后，相關(guān)人員必須做好準(zhǔn)備，以確保所有切換都可以在指定時(shí)間內(nèi)完成。

在多數(shù)情況下，混合切換具有兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，可以減少熱切換的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)降低冷切換的成本和所需的資源。與好的項(xiàng)目合作伙伴合作，有助于混合切換順利運(yùn)行，并確保受益于兩者的優(yōu)點(diǎn)。

停機(jī)期間的緊張活動(dòng)需要足夠的熟練技術(shù)人員，而做前期準(zhǔn)備和后續(xù)工作只需要較少的人員，兩者之間要做一個(gè)平衡。很少有公司能夠提供這種靈活的內(nèi)部資源，以盡量減少停工時(shí)間，并在后續(xù)工作中保持充沛的人手。引入有效的自動(dòng)化合作伙伴可以改變上述情況。