近，一個(gè)自動(dòng)化產(chǎn)品供應(yīng)商和用戶(hù)團(tuán)體的發(fā)言人述說(shuō)了一個(gè)很有意思的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。他說(shuō)道：運(yùn)行在當(dāng)今工廠(chǎng)中50%的DCS平臺(tái)（集散控制系統(tǒng)）都至少有20年的歷史了。鑒于這點(diǎn)，不難理解為什么很多人都在考慮控制系統(tǒng)的升級(jí)，因?yàn)楣菊媾R著設(shè)備老化帶來(lái)的成本持續(xù)增加和競(jìng)爭(zhēng)的壓力。
是否僅僅因?yàn)槟愕目刂葡到y(tǒng)已經(jīng)有20年的歷史，走完了它壽命的一半，就開(kāi)始考慮更換它呢？這不是必須的，就好比你思考購(gòu)買(mǎi)一輛1987年的二手車(chē)。老化的DCS系統(tǒng)可能仍能完美地完成過(guò)程控制，但是就和二手車(chē)一樣，他需要更多的維護(hù)，而且肯定比新型設(shè)計(jì)缺少一些功能，即使你認(rèn)為那些新功能并不重要，終你要面臨是很多零件越來(lái)越難買(mǎi)到，維護(hù)系統(tǒng)變得越來(lái)越花錢(qián)。
服役時(shí)間問(wèn)題對(duì)于升級(jí)系統(tǒng)無(wú)疑是關(guān)鍵問(wèn)題，功能問(wèn)題其實(shí)也不容忽視。有些功能可以給你帶來(lái)增值，但新型系統(tǒng)不一定具有所有這些功能。
控制系統(tǒng)的升級(jí)有兩個(gè)主要原因：系統(tǒng)老化和功能需求。
第一個(gè)也是重要的推動(dòng)系統(tǒng)更新的原因是系統(tǒng)老化。當(dāng)一個(gè)平臺(tái)已經(jīng)失效，而且供應(yīng)商不再對(duì)其提供支持，那么繼續(xù)使用它的風(fēng)險(xiǎn)是很大的。新更換的硬件也很容易出問(wèn)題，用戶(hù)只好靠不斷更換零件來(lái)茍延殘喘，一旦系統(tǒng)的某個(gè)零件停產(chǎn)，無(wú)法更換，整個(gè)過(guò)程單元就報(bào)廢了。
然而，一些工廠(chǎng)經(jīng)理不得不經(jīng)歷一個(gè)艱難的過(guò)程。Rockwell Automation公司老式DCS系統(tǒng)升級(jí)項(xiàng)目的經(jīng)理Mike Vernak說(shuō)道：“僅僅因?yàn)槔匣透率呛芾щy的。工廠(chǎng)經(jīng)理時(shí)常對(duì)他工廠(chǎng)的工程師說(shuō)：‘如果系統(tǒng)仍在工作，沒(méi)有停機(jī)，我是不會(huì)僅僅因?yàn)橄到y(tǒng)老化就花錢(qián)換新系統(tǒng)的。’當(dāng)然，如果系統(tǒng)停機(jī)，ROI很容易計(jì)算，但是沒(méi)有停機(jī)，根本無(wú)從計(jì)算ROI�！�
系統(tǒng)老化帶來(lái)顯著的影響是性能的不可靠。然而，還有一些側(cè)面影響，包括知識(shí)結(jié)構(gòu)老化。Vernak補(bǔ)充道：“公司發(fā)現(xiàn)為那些有20或者25年歷史的老系統(tǒng)維持一個(gè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)很困難，特別是OEM廠(chǎng)商，有時(shí)根本沒(méi)有技術(shù)人員，可能是由于人員流失或者退休。剛畢業(yè)的22歲或者24歲的大學(xué)生根本不懂得那些技術(shù)。我聽(tīng)到如同‘那個(gè)系統(tǒng)比我還老，大學(xué)里根本沒(méi)教過(guò)。’之類(lèi)的話(huà)，他們確實(shí)不知道如何對(duì)付這些設(shè)備，如果要對(duì)他們重新培訓(xùn)，代價(jià)也是很昂貴的。我看到有些公司的工廠(chǎng)中有多種DCS系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)，很難想象每年工廠(chǎng)經(jīng)理為了多種控制系統(tǒng)而維持多個(gè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)是多么昂貴。”
第二個(gè)系統(tǒng)更新的原因是功能需求。不一定要很老的系統(tǒng)才會(huì)缺乏一些很有用的功能。例如，如果系統(tǒng)不具有I/O能力，無(wú)法完成HART診斷，就可能不支持資產(chǎn)管理程序。還有可能系統(tǒng)的連通性不足，無(wú)法與企業(yè)級(jí)系統(tǒng)集成。
ABB負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)更新的全球業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)經(jīng)理John Murray說(shuō)道：他的團(tuán)隊(duì)對(duì)公司升級(jí)控制平臺(tái)的原因進(jìn)行了調(diào)查�！罢{(diào)查結(jié)果令我們很驚訝，超過(guò)50%的受訪(fǎng)者說(shuō)他們考慮升級(jí)系統(tǒng)的原因是為了提升操作人員的效率和優(yōu)化維護(hù)程序。今天，我們看到很多這種例子，人們明白他們應(yīng)該從何入手，進(jìn)行改進(jìn)。這種說(shuō)法是老生常談了，但的確是卓有成效。一些例如資產(chǎn)管理、信息管理和數(shù)據(jù)挖掘之類(lèi)的解決方案，如果應(yīng)用得當(dāng)，確實(shí)可以帶來(lái)很大的優(yōu)點(diǎn)。那些我們稱(chēng)之為傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的，不得不添加這些功能。”
Vernak同意這種說(shuō)法，他補(bǔ)充道：“大多數(shù)的用戶(hù)并不是因?yàn)橄到y(tǒng)老化而更新系統(tǒng)，而是因?yàn)橄到y(tǒng)缺乏某些能力。這并不意味著這個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)不能控制這個(gè)過(guò)程了，它意味著從現(xiàn)有系統(tǒng)無(wú)法得到需要的數(shù)據(jù)，進(jìn)而導(dǎo)致無(wú)法做出更好的決策。”
“因?yàn)橄到y(tǒng)的固有特性，它很難獲得數(shù)據(jù)，或者無(wú)法從獲得的數(shù)據(jù)中選擇所需信息。這些系統(tǒng)無(wú)法和現(xiàn)代IT系統(tǒng)、現(xiàn)代數(shù)據(jù)歸檔設(shè)備很好地接口。很多無(wú)法和專(zhuān)用系統(tǒng)接口，無(wú)法完成更高級(jí)的過(guò)程控制，哪怕完成了，代價(jià)也很昂貴。這就是功能缺乏�！�
老式的系統(tǒng)是基于孤立的功能而設(shè)計(jì)，所以網(wǎng)絡(luò)安全通常涉及不多或者根本沒(méi)有考慮。Siemens公司市場(chǎng)經(jīng)理Ken Keiser說(shuō)道：“很多人錯(cuò)誤地認(rèn)為老式系統(tǒng)是安全的，因?yàn)樗呀?jīng)工作了那么久。當(dāng)初安裝的時(shí)候，系統(tǒng)可能是完全孤立的，但是隨著時(shí)間的推移，可能某些人在某些地方增加了現(xiàn)代的布線(xiàn)，或者將其與數(shù)據(jù)歸檔設(shè)備連接，而此數(shù)據(jù)歸檔設(shè)備又剛好與網(wǎng)絡(luò)相連了。在20年的時(shí)間歷程里，你永遠(yuǎn)也無(wú)法知曉某些東西將被如何連接�！�
明確需求
任何升級(jí)的第一步都是明確需求，越細(xì)化約好。一些需求很明顯，但是還有一些同樣重要的需求需要一些分析。老式系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)就是你不知道技術(shù)已發(fā)展到什么程度，你沒(méi)有選擇某種功能的原因也許是因?yàn)槟愀静恢烙羞@種功能。
Murray說(shuō)道：“人人都希望提高效益，但是你必須讓客戶(hù)明確他們到底要什么�？蛻�(hù)對(duì)自己亟需解決的問(wèn)題的了解越透徹，我們就越能給出更好的解決方案。不管是一個(gè)新特性、新功能，或者僅僅為了改進(jìn)性能而增加一個(gè)控制器，一旦他們明確需求，就會(huì)對(duì)這些改進(jìn)有一個(gè)直觀(guān)的認(rèn)識(shí)。然后就可以量化經(jīng)濟(jì)收益或者成本減少，這為成本估計(jì)過(guò)程鋪平了道路。”
“如果你的目標(biāo)或者計(jì)劃十分龐大，那么你一定會(huì)有‘我該如何評(píng)估這么多費(fèi)用？’的煩惱。關(guān)鍵是將問(wèn)題分解，每個(gè)人明確自己的問(wèn)題，共同獲得佳解決方案�！�
沒(méi)有經(jīng)濟(jì)評(píng)估，計(jì)劃就不完整。誠(chéng)然，某些情況是很明顯和直接的，例如替換一個(gè)很可能失效但是無(wú)法修復(fù)的老式系統(tǒng)對(duì)管理層來(lái)說(shuō)很容易接受，特別當(dāng)老式系統(tǒng)失效會(huì)影響生產(chǎn)的時(shí)候。
困難的地方是如何證明系統(tǒng)失效會(huì)發(fā)生，有時(shí)還有更困難的地方。一次升級(jí)會(huì)帶來(lái)某些新的功能，而你賦予這次升級(jí)的價(jià)值，將取決于你說(shuō)服自己的程度。
Honeywell Process Solutions公司DCS平臺(tái)升級(jí)高級(jí)工程師Marjorie Ochsner提供了一些有用的問(wèn)題，在升級(jí)之初，你可以自問(wèn)：
什么都不做會(huì)付出什么，如果做了，你又期望獲得什么？
計(jì)劃外的停機(jī)會(huì)帶來(lái)多少損失？
你維護(hù)老式系統(tǒng)的實(shí)際花費(fèi)是多少？
通過(guò)零件供應(yīng)商或者e Bay購(gòu)買(mǎi)替換的零件，花了多少錢(qián)？
失當(dāng)響應(yīng)會(huì)帶來(lái)多少成本增加？
其次是積極的一面：新系統(tǒng)帶來(lái)的額外收益是什么？更新的操作效率價(jià)值何在？是否你可以應(yīng)用更先進(jìn)的控制策略？從現(xiàn)場(chǎng)獲得的HART信號(hào)有什么價(jià)值？Ochsner說(shuō)道：“我們審視這些問(wèn)題的答案，然后幫助客戶(hù)完成詳細(xì)的分析�！�
變化大么？
控制平臺(tái)的更新可以是小范圍的變動(dòng)，也可以是整體更換。通常，系統(tǒng)越老，變化越大。老式系統(tǒng)集成度更高，而且不具有開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)，這使得僅僅更換系統(tǒng)的一部分變得很困難。更先進(jìn)的方法趨向于模塊化，允許根據(jù)技術(shù)的更新做相應(yīng)的改動(dòng)。
通常系統(tǒng)更新都從HMI開(kāi)始，這不僅僅增加了圖形處理功能，而且作為數(shù)據(jù)通道上的主要連接點(diǎn)，HMI為更高層系統(tǒng)提供了接口，并為先進(jìn)的控制策略提供了實(shí)現(xiàn)機(jī)制。
Siemens公司的Keiser說(shuō)道：“對(duì)于DCS系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，HMI是先增添的器件，這源自一些內(nèi)部或者外部的需求。當(dāng)客戶(hù)向我們尋求幫助時(shí)，通常是因?yàn)樗麄兊目刂葡到y(tǒng)有一些特定的問(wèn)題，有可能是控制器的問(wèn)題，但更多的是控制器數(shù)據(jù)可見(jiàn)性的問(wèn)題，這其實(shí)就是HMI的問(wèn)題�！�
Keiser說(shuō)道，更換一個(gè)HMI不困難，也不貴，所以作為系統(tǒng)升級(jí)的第一步是相對(duì)合適的。他說(shuō)道：“雖然有了新的外觀(guān)和感覺(jué)，但是具體的設(shè)備是不變的，過(guò)程自然也沒(méi)有變化，過(guò)程控制沒(méi)有變化，所以，所有的設(shè)備、知識(shí)和技術(shù)都保持不變�！�
某些情況下，升級(jí)可能包括使用來(lái)自于同一個(gè)供應(yīng)商的新型系統(tǒng)。其他時(shí)候，變化可能更大，老式系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到了完全不同的平臺(tái)。
ABB控制系統(tǒng)升級(jí)全球商務(wù)發(fā)展經(jīng)理Mark Bitto說(shuō)道：“當(dāng)問(wèn)題已經(jīng)迫在眉睫，系統(tǒng)無(wú)法滿(mǎn)足商務(wù)需求，更激進(jìn)的解決方案往往是唯一的方案。但即使那樣，你也應(yīng)該考慮是否可以節(jié)省開(kāi)支。受否可以保持布線(xiàn)不變？是否可以保持端子不變？是否有什么方法可以減少開(kāi)支？”
整體更換在很多方面都會(huì)帶來(lái)副作用，必須審慎采用。
Keiser說(shuō)道：“如果客戶(hù)不想再采用逐步更新的方式，那必然有原因。他們會(huì)說(shuō)：‘我們不再采購(gòu)這個(gè)供應(yīng)商的東西了，我們需要其他的方法。’我可以想象，這個(gè)客戶(hù)曾經(jīng)考慮過(guò)采取循序漸進(jìn)的更新方式，但考慮得越多，他越發(fā)現(xiàn)自己不得不邁一大步。小公司更有可能采取這樣的方式，大型的化學(xué)公司卻不是，他們更喜歡低風(fēng)險(xiǎn)的方法�！�
專(zhuān)用I/O卡可以安裝到老式系統(tǒng)上，提供新平臺(tái)的連通性。這種方法可以保留已有布線(xiàn)，又可以加快更新過(guò)程。
避免停機(jī)
然而，更新的程度可能受制約于對(duì)工廠(chǎng)產(chǎn)量的要求。全面更換必然帶來(lái)停機(jī)時(shí)間，計(jì)劃內(nèi)和計(jì)劃外的，而逐步的更新可以降低這種風(fēng)險(xiǎn)。
Honeywell公司的Ochsner建議道：“在做升級(jí)的時(shí)候，關(guān)斷一個(gè)過(guò)程通常比維持它正常運(yùn)行更昂貴。所以大多數(shù)時(shí)候，客戶(hù)以單元或者控制器為單位做系統(tǒng)更新，維持系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和其他基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)不變，以確保平滑過(guò)渡。”她補(bǔ)充道：“這種方法從上至下，先替換HMI，然后是網(wǎng)絡(luò)，然后是控制器�！�
計(jì)劃、執(zhí)行升級(jí)
一旦你決定采