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對于控制系統遷移來說,在安裝和啟動的準備過程中,有各種各樣的技術細節需要分析和解決。除了軟件配置和開發,將軟件連接到流程時也需要考慮很多信號細節問題。
在高級別上,特別是在項目界定范圍的早期階段,基于通用類型的輸入/輸出(I/O)數量來分析控制系統遷移是有用并且合適的,這些I/O包括模擬量輸入(AI)、數字量輸入(DI)、模擬量輸出(AO)、數字量輸出(DO)、以及軟標簽。在界定范圍的早期階段之后,以及在后敲定預算和詳細設計開始之前,項目團隊應該考慮可能影響項目成本和進度的信號細節。
新舊系統的兼容
在遷移項目的過程中,有許多信號的細節需要考慮。如果項目是基于保留現有現場儀表的前提,這一點就尤為重要。
控制系統可能需要混合使用單端型和隔離型DO模塊,以便與現有的現場信號相兼容,這些現場信號包括簡單的電磁閥和啟動/停止信號,它們之間是直接通過電纜連接的,并且由現有的電子控制回路變壓器來供電的??刂葡到y也可以要求混合使用單端型、差分、支持HART功能以及隔離的AI模塊,以兼容現有的通過回路供電的變送器、自供電變送器、HART變送器以及已知的接地回路問題。
新的控制系統可能會要求幾種不同的DI及DO模塊類型與現有的24Vdc和120Vac離散信號相兼容,除非項目設計并安裝中介繼電器。上面提及的I/O模塊的變化會帶來I/O密度(每個模塊的通道數)的顯著變化,對于已定的I/O數量,這會進一步影響所需要的實體盤柜的空間以及I/O機架的基礎結構。
為了使得現有的現場信號與新系統上提供的I/O模塊兼容,或者避免僅僅為數量很小的*的現場信號而采購不同類型的I/O模塊,可能會需要信號隔離器或調節器。新的控制系統中DI的輸入阻抗可能比現有系統中的高,這會讓這些DI面對長距離電纜上產生的感應電壓比現有控制系統中的DI更脆弱。
與干觸點不同,現有的固態的、離散輸出的現場設備信號通常需要一個小電流可以讓其*導電并接通,因此如果新的控制系統中DI模塊的輸入阻抗太高,就需要一個降壓電阻器。除了現場儀表以外,當有從例如小型成套單元設備可編程邏輯控制器(PLC)這樣的控制系統,到一個例如工廠的分布式控制系統(DCS)這樣的綜合監控系統的硬接線DO時,會遇到固態輸出信號。
作為遷移項目的一部分,工廠也可能安裝帶有Namur傳感器的離散現場儀表,這可能與新控制系統中的所有DI模塊不兼容。而且,如果將新的Namur傳感器引入到一個現有的工廠中,維保人員應該接受Namur信號操作方面的培訓,它不像簡單的干觸點位置開關,需要勵磁電壓來工作。Namur傳感器也可能有著與現有簡單的干觸點位置開關相反的接觸動作,并且需要反向的控制系統邏輯。
額外需求
作為遷移項目的一部分,工廠可能想要將電機控制回路(MCC)從兩線制控制(單維護信號)變成三線控制(隨時需要一個額外的DO),以增強安全性或者由于其他與從供電中斷中恢復相關的流程原因。
如果在老舊工廠里的MCC可以將480Vac的信號(利用兩個供電相位)用于電機啟動、停止以及運行確認信號,這幾乎確定需要在新系統中使用中介繼電器,除非更換掉現有的電機啟動器。
現有用于驅動一對分程控制閥的AO可能需要作為兩個獨立的AO在新系統中實施,以確保有足夠的電壓降或者在人機界面(HMI)畫面上的提供直觀的操作界面。工廠可能使用著陳舊的熱電偶溫度變送器,其4-20mA的輸出已經不與溫度的變化呈線性關系了,在現有的、傳統控制系統中仍然可以工作,可是在新的控制系統中就不能兼容了。
該工廠可能擁有現場變送器,這些設備采用了從未被廣泛應用的舊式原始現場總線技術,因此在新的控制系統上不受支持,但卻向現有的傳統控制系統上的操作人員提供關鍵過程數據。
盡管許多比較新的控制系統的DO模塊都已經具備這項內在功能,一些24Vdc的DO模塊還需要在他們的輸出端安裝反偏二極管,其目的是防止感應負載上崩潰的磁場釋放的能量產生過高的電壓,進而損壞電子元件。新的控制系統中AI的勵磁電壓可能與現有控制系統的有顯著差別,這可能會讓維保人員的故障排除工作誤入歧途。
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