新自动化策略驱动控制系统迁移

一家大型食品生产商试图取代其遗留的分布式控制系统，以处理更多种类的自动化任务。问题是生产作业必须在两周内启动并运行新系统。

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2012年4月9日

在现场安装新的驱动面板。来源:Optimation

系统集成和工程公司Optimation (Rush, new york)面临着一项挑战，即更换一家食品生产公司的传统ABB MOD300分布式控制系统(DCS)，同时确保生产中断不会超过两周。食品生产商希望安装一种新的自动化系统，可以提供全厂范围的控制，并支持使用多个操作员屏幕与生产团队协调工作。

为了满足这些要求，选择了罗克韦尔自动化公司的ControlLogix PlantPAx过程自动化系统。

当物理系统迁移过程正在进行时，Optimation的控制面板车间在一个临时区域建立了面板，供操作员使用生产环境的模拟模型进行培训。同时，Optimation的电气安装团队在关闭窗口之前安装了新的管道和预捆绑的电缆。优化还将筒仓区域的现场布线升级到2类Div. 2标准。

一旦安装团队熟悉了模拟模式下的系统操作，就开始了35名电工24小时的拆卸和安装工作。

系统架构

在布置DCS的替代品时，重要的是要适应通常与这些安装相关的高级功能。登录授权、告警管理、事件日志、实时趋势、历史日志、级联PID控制、批量管理、集成用户控制台、I/O状态屏幕和预配置面板都在这个位置使用了30多年。

优化设计了一个批处理服务器，历史服务器和一个视图服务器(操作员可视化)，以及CompactLogix控制器和多个远程I/O面板。这种新架构保留了传统系统的先进功能，同时增加了减少布线的好处，因为远程面板位于更靠近生产设备的位置。

风险缓解

最短停机时间是这个项目最关键的方面。优化部门进行了审查，以确定进度面临的最大风险领域，并确定这些风险包括:操作逻辑的迁移、批处理功能、现有设备的健康状况和项目管理。作为一项额外的措施，罗克韦尔技术专家在这个过程中与优化部门合作，并提供设计审查输入。

优化与现场工程师密切合作，以确保现有循环的功能，I/O列表和配方系统都记录在功能规范和信号列表中。这些文件被用来进行新软件的设计。为了确保完成的系统满足作业者的期望，在控制系统中内置了生产系统的模拟。工厂的工程师和经理对系统进行了测试，然后安排每个操作员在现场安装面板之前进行模拟生产。

批量控制和手动模式

在与Optimation合作之前，生产设施中的批次使用s88风格的界面进行调度，包括单元选择和阶段，以及通过暂停和恢复手动控制批次的能力。此外，监督员可以在批处理系统之外使用手动控制面板来清除问题或测试新产品。然而，在新系统中，设置这样一个手动控制面板从维护的角度来看是很麻烦的。

罗克韦尔的批处理服务器提供了S88兼容的功能来管理批处理。此外，类似产品的子配方有助于简化配方的创建，避免数据重复。尽管有这些功能，但制作人仍然担心缺乏手动面板会减慢测试。为了解决这个问题，Optimation设计了一个手动模式屏幕，可以在控制器中运行阶段，而不需要批处理服务器正常工作。这种方法被证明是比手动面板更好的解决方案，因为相位逻辑执行一系列小操作，这些操作仍然可以受到联锁和许可的约束，以增加安全性。

系统设计的另一个新功能是提供材料跟踪和战役启动。优化使用SQL数据库和高级应用程序编程接口来帮助简化跟踪材料库存水平的过程，并允许将大型运行安排为小型食谱的活动。这些功能扩展了系统的功能，并有助于减少操作人员的时间。

项目管理与成果

这个迁移项目的一个关键方面涉及到优化协调工程师和技术人员一起工作，以满足和验证由项目经理设置的阶段和关口。根据自动化系统工程师、电气安装人员和生产人员提供的可靠信息，建立了“运行/不运行”的里程碑。

在切换期间，生产操作仅中断了12天。此外，由于采用了新的控制系统，产量提高了5%。实现这一增长的原因是在转换工作和运行活动时更快的系统响应。