不要把旧的自动化系统拆掉

锰基精细化学品的生产就是一个很好的例子。Erachem Comilog公司不仅继续在田纳西州的新约翰逊维尔生产电解二氧化锰。但它在中国的工厂仍然是国内生产碱性电池中这种活性成分的主要厂家。

该公司取得成功的一个主要原因是，先进的自动化技术使Erachem相对于外国竞争对手拥有优势。电子产品小型化的持续趋势使这个行业的参与者几乎没有犯错的余地。即使是原材料的细微变化也会扰乱电性能，足以引起麻烦。因此，像Erachem这样的供应商必须对其流程保持更严格的控制，这一要求要求不断升级到自动化。

然而，要以有竞争力的成本生产出更高的质量，就需要新约翰逊维尔的连续生产过程不间断地运行，而不能出现计划外的停机时间。把所有的东西都撕下来，然后从头开始，这不是一种选择。出于这个原因，Erachem加入了制造商的行列，他们正在制定策略，以有序的方式随着时间的推移升级他们的安装自动化。

Erachem选择了一个四阶段战略，允许自动化基于ABB公司的技术发展。ABB控制系统演进全球业务发展经理Mark Bitto表示:“以已安装的系统为基础，演进战略为自动化提供持续改进，并允许系统所有者以增量的方式满足其业务目标。”他认为这种策略不仅降低了风险，而且还允许从年度维护预算中支付每一步的费用。

相比之下，“撕裂和替换策略涉及彻底的步骤改变，并为用户提供一次性的改进，”他继续说道。“这些策略需要大量的资本预算投资，而且很可能导致严重的生产中断和风险。”他认为成本通常大于收益。

为了避免与此类冲击相关的混乱和费用，系统集成商Hartsville, s.c. Industrial Concepts Inc.帮助Erachem开发并实施了更温和的进化战略。该计划要求在已安装的System Six分布式控制系统(DCS)之上铺设ABB的800xA扩展自动化控制技术。除了安装7个互联网协议(IP)视频摄像机用于远程监控外，第一阶段还需要在其中一个控制单元中安装一个Profibus卡，增加大约150个S800输入/输出(I/O)模块，并将它们连接到Profibus卡上，以取代过时的分布式I/O。

放轻松

为了让Erachem能够开始适应新的软件，Industrial Concepts在第二阶段增加了两台主服务器、一个工程工作站和一个操作员工作场所，以及另外8台摄像机。在第三阶段，集成商增加了冗余服务器、四个操作员工作场所、第二张Profibus卡和大约150个S800 I/O模块。“他们还安装了一个AC800M控制器和一个S800 I/O单元，”Erachem的信息系统经理兰迪·温伯利(Randy Wimberly)报告说。

第四阶段完成了计划。Wimberly说:“我们的进化是在零停机的情况下完成的，同时为我们提供了竞争所需的附加功能。”这包括加强质量控制和管理成本。

inenergy Services公司在位于加州贝克斯菲尔德郊外的Tupman分馏厂，以不同的方式解决了类似的升级问题。和Erachem在约翰逊维尔的工厂一样，这家工厂也面临着旧DCS系统的限制。不同之处在于，它的DCS不支持设施的预测增长，并且限制了公司可以从仪表和I/O设备中提取的信息量。此外，DCS的维护和扩展非常昂贵。

“当时的DCS建立在4到20毫安(mA)的发射机信号上，I/O与模拟卡捆绑在一起，”Inergy Services的仪器和电子主管Phil Sanders解释说。他目前是贝克斯菲尔德Contra Costa Electric Inc. (CCE)的高级自动化工程师，是一名顾问，帮助进行了升级，并继续提供维护服务。“我们认为，如果我们使用Modbus和Hart(公路可寻址远程传感器)等通信协议，我们可以从I/O中获取更多数据。”

主要的挑战是连接工厂中不同的仪表、I/O设备和通信平台。为了获得必要的基础设施，Sanders和他的同事选择了基于罗克韦尔自动化公司的Allen-Bradley ControlLogix可编程自动化控制器(pac)的混合解决方案。Sanders回忆道:“将多个通信网络连接到我们现有的平台上，并收集我们无法从现有仪器和I/O中获取的数据，这似乎是最简单、最具成本效益的方法。”

虽然该工厂的一些遗留设备与Allen-Bradley协议兼容，但大部分仪器和I/O都不兼容。这个问题的解决方案是使用ProSoft Technology Inc.的通信协议转换器。ProSoft Technology Inc.是一家位于加州贝克斯菲尔德(Bakersfield)的公司，提供连接不同平台的通信产品。桑德斯说:“ProSoft提供的网关直接绑定到pac中，而无需修改现有的I/O和仪器。

“我所说的机架内或机箱内模块允许我们安装Modbus通信，”他继续说道。新的控制网络现在可以从生成提单和安排预防性维护所需的过程中收集数据。然而，存储和温度控制的储罐液位控制器在Hart网络上，ProSoft的Hart-to- ethernet /IP网关将它们连接到PAC。

更好地跟踪产品是直接接入仪器并将网络连接在一起的一个重要好处。过去，测量进入储罐的产品量的流量计报告的量与液位读数不同。因此，管理层被迫猜测每天的生产效率和库存水平。当升级将流量的报告准确性提高了5%到8%，将水平的报告准确性提高了10%左右时，管理层发现它并没有考虑到很多产品。

另一个好处是减少了对软件和固件的必要维护。由此产生的较低的维护成本仅在两年多一点的时间内就支付了投资。然而，更重要的是，该公司不再投资于无法支持未来5到10年增长的控制系统。

一个持续的自动化更新计划对于制造商来说是至关重要的，因为他们想要避免将其拆除并重新开始所带来的麻烦和费用。总部位于凤凰城的自动化供应商霍尼韦尔过程解决方案公司负责系统迁移的高级产品经理Marjorie Ochsner说:“这里的关键是定期更新硬件和软件，这样当你需要进行更改时就不会感到颠簸。”“在30到40年的时间里，没有升级任何自动化设备的设施，有时无法有序地升级。”

她和大多数其他专家还建议从人机界面(HMI)和自动化操作方面的其他方面开始，以确保您维护迁移路径。她把它比作更新你的台式电脑或笔记本电脑。您需要定期更新它，以便使用新的应用程序和适应新的技术。

眼睛vs.心

控制器是这条规则的大例外。为了解释为什么控制系统不应该频繁更换，Ochsner将控制系统比作人体。在这个比喻中，操作员站是系统的眼睛，控制器是系统的心脏。她说:“你会经常戴上新眼镜来恢复视力，但除非真的有必要，否则你不会做心脏移植手术。”

出于这个原因，她建议与致力于长期支持其控制器的自动化供应商合作。当供应商停止支持其控制器时，它将使使用它们的工厂处于危险之中。因为控制器是自动化系统的心脏，当它们发生故障时，如果没有可用的服务，它们可以关闭一个工厂很长时间。Ochsner建议:“如果一个过时的部件严重到足以关闭你的工厂，那么你最好考虑更换它。”

密西西比州哈蒂斯堡的美国酵母公司(USA Yeast)在开始经历一些成长的烦恼时，把她的建议牢记在心。它的ProcessLogix控制器和罗克韦尔自动化的I/O模块仍然完好无损，但现场总线接口模块在与一些新的Rosemont温度变送器通信时遇到了问题。模块无法识别DDE文件。“我们需要一个可以与我们一起成长的系统，并提供一个明确的迁移路径，”美国酵母公司的应用工程师斯泰西·米勒解释说。

为了开发一款，该公司求助于霍尼韦尔(Honeywell)的控制系统专家。由于罗克韦尔继续为系统提供部分支持，霍尼韦尔工程师能够保留已安装的控制器和I/O模块。他们升级了人机界面，并做了一些其他的调整，使现有的系统更新。例如，他们将CL5555处理器和与C200处理器配对的DeviceNet卡移动到他们自己的机架中，编辑交换块和CL5555处理器以适应新的ASA路径，并用霍尼韦尔的固件“闪现”系统中的所有卡。

这种升级的频率取决于应用程序。奥克斯纳指出:“我们有一些客户每五六年就会更新一次。有些人会错开升级，这样他们就不会一次更换所有的设备。他们发现，与一下子把所有东西都去掉相比，循序渐进的做法既便宜又不具破坏性。

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