【儀表網 行業科普】選擇與I/O無關(I/O-agnostic)的接口，可以在不更換現有I/O的情況下，升級到最新控制技術。
現在的生產制造企業承受著巨大的壓力。這些工廠使用的通常是20到40年前的控制技術。在很多情況下，控制系統已經到了技術支持的末期，這可能會導致諸多問題。
供應鏈問題使得為老化的控制系統尋找替代部件更困難，從而導致交付周期長、停機時間長。可用的零部件供應商提供的支持往往是有限的，而且缺乏有老舊系統經驗的人員，這意味著等待支持的時間很長。自動化技術提供的許多安全和效率提升功能要么難以連接，要么無法適用于舊有的控制系統。
由于公司管理層要求更好的性能、更高的效率和更可持續的運營，所有這些問題都會因之而更加復雜，如果沒有合適的自動化技術將很難實現這些目標。因此，越來越多的制造企業在尋求實現控制系統的現代化。很多工廠發現，一些新技術可以在不影響預算或造成長期運營中斷的情況下，提供了更多的選擇(圖1)。
▲圖1：現代自動化系統比傳統的系統帶來了更多的優勢，幫助最終用戶獲得快速的投資回報。
01 升級控制系統的原因
與10年前相比，現在的工廠大不相同。如今的工廠不再擁有一批經驗豐富、能夠直觀診斷和管理運營與維護問題的人員，而新加入工廠的年輕員工還需要很長時間才能具備這種經驗和直覺。
因此，成功的工廠依賴于自動化系統中內置的決策支持技術。現代控制系統旨在通過直觀地集成自動化解決方案，使工廠更安全、更可靠。如今，無處不在的傳感組件可監控工廠中的每一項資產，以確保其能達到最佳性能。這些組件將收集到的數據發送給控制室的操作員，并提供可操作的建議，以保持工藝處于最佳運行狀態。報警管理軟件可消除報警泛濫，使工廠人員更安全，同時幫助他們避免環境事故。先進過程控制(APC)有助于將最佳實踐鎖定到系統中，這樣無論操作員的經驗水平如何，工廠和設施都能以最佳狀態運行(圖2)。
▲圖2：現代控制系統更易于利用自動化技術，這些技術幫助制造企業以最佳狀態運行。
這些先進的技術有助于工廠以最高效率運行，從而創造競爭優勢。但它們也都很難(有時甚至不可能)用傳統的控制系統來實現。出于這個原因，許多工廠都在尋求實現控制系統的現代化，以更好地利用其所帶來的易于集成的特性，但要做到這一點，通常必須超越傳統的現代化方法，尋找更實惠、更高效的解決方案。
02 實現控制系統現代化的更好方法
雖然運營團隊清楚控制系統現代化有助于解決工廠面臨的諸多問題，但許多團隊面臨著一個難題：具有他們想要和所需功能的控制系統通常來自不同的自動化供應商，而不是他們現有的傳統控制系統。
更換控制系統通常意味著重新布線和更換I/O，這將是一個耗時、昂貴且容易出錯的過程，有時還會延長停機時間。面對緊張的資本支出預算和對長期生產中斷的有限容忍度，項目團隊經常難以為他們所需的現代化建立商業案例。
由于需要重新端接成千上萬根電線和更換數十個系統機柜，因此更換現有I/O可能是成本高昂、耗時且有風險的。每個正專注于手動將I/O轉換到新控制系統的員工，都無法專注于工廠中其它有價值的任務。負責這項任務的人越少，轉換所需的時間就越長，從而導致生產損失的增加。
在過去，該問題的唯一解決方案是由同一控制系統的制造商進行漸進式升級，盡管這仍然很耗時，但并沒有那么離譜。但這樣的策略不太可能提供團隊所需的所有最佳實踐技術，而且以后工廠想要升級都只能選擇該供應商，無論該供應商是否能夠提供所需的技術和支持。
當今的I/O技術為制造企業提供了控制系統的新選擇和更多的靈活性，而不管他們之前使用的是哪種傳統技術。現在，項目團隊可以選擇與I/O無關(I/O-agnostic)的接口，將新的控制系統直接連接到傳統的I/O，而無需拆卸和更換舊的接線和終端。與I/O無關的接口可以減少停機時間，降低升級項目的復雜性，同時還可以降低資本支出成本。
03 大幅縮短項目升級的時間
傳統的項目升級通常需要人數眾多的大型項目團隊，在新的控制系統上線之前，將舊I/O轉換為新I/O。通常，轉換數萬個端子可能需要數周或數月的人工勞動(一般取決于遷移團隊的規模和技能)。
使用與I/O無關的接口，項目團隊無需在啟動新的控制系統之前轉換老舊I/O。相反，與I/O無關的接口是舊組件和新控制系統之間的橋梁。該團隊只需更換現有控制器和操作員接口組件，通過連接到I/O無關接口的通信電纜來連接新控制器。使用這種策略，團隊可以選擇其項目升級的規模和進度：逐個控制器、逐個控制臺或按照設施區域進行(圖3)。
▲圖3：與I/O無關的解決方案為過程制造商提供了一個新途徑，
可以在不更換現有I/O的情況下，采用其所選供應商提供的最新控制技術。
例如，對于由50個控制器節點控制2萬個I/O的工廠，要實現自動化系統的現代化可能需要數月或數年的時間。這一過程以往可能需要數十名技術人員，在數小時內追蹤、更換和重新端接電線。
采用與I/O無關的新解決方案可以顯著縮短項目升級的時間。而且，項目團隊可以單獨更換控制器，保留傳統的I/O，以獲得現代控制系統所帶來的好處，而無需進行全面拆卸和更換，也就沒有相應的成本和麻煩。
04 緩解企業現有的成本壓力
任何一個項目團隊的預算都不是無限的，但由于工廠在提高產量、效率和可持續性方面面臨著越來越大的壓力，現在的項目資源往往比過去更加有限。團隊的其它關鍵項目資金來源相同，在現代化項目每多花一元，其它項目就會減少一元。
許多項目團隊正在尋找與I/O無關的解決方案，這些解決方案為他們提供了實現系統現代化所需的財政靈活性，而不會影響其它關鍵任務。該團隊無需花費大量的資本支出來拆除和更換舊的I/O，因此可以將該項成本從項目預算中剔除。
由于I/O無關接口使團隊能夠按照自己的時間表切換I/O，因此他們可以選擇在切換完成后的工廠運行期間更換傳統I/O。此策略將I/O費用更換轉移到運營預算中。
控制系統現代化通常本身就是一個省錢的選擇。支持老舊系統的成本通常很高。很少有公司擁有一批具有幾十年前的控制技術經驗的人員，即使有這方面的專家往往也很昂貴，而且需要等待很長的時間。如果一個機組或車間因為由于需要等待技術人員而停機，那么這將是一個昂貴的提議。
升級到現代控制系統后，工廠可以獲得更多可用的支持人員。無論工廠是聘用接受過最新控制技術培訓的新技術人員，還是依靠可信賴的自動化供應商提供的顧問支持，現代系統的支持通常都更加方便、高效和經濟。
考慮一家擁有數十萬個I/O點的制造企業。整個控制系統的現代化將是一項艱巨的任務，即使有必要也不太可能啟動這樣的項目。在這種情況下，實施與I/O無關的解決方案，可以讓企業將所有工廠轉移到新的、高效的控制技術上，同時保留更換成本最高的I/O部分。
將其作為運營預算的一部分，企業不僅可以在未來5到10年內逐步實現 I/O 過渡，從而獲得經濟效益，而且還能利用新控制技術的優勢，獲得更好的性能和更高的產量，從而更容易達到更高的基準，并快速獲得投資回報。
05 消除控制系統升級的障礙
在一個預算緊張、人員短缺、持續制造需求不斷增加的世界里，控制系統的項目升級似乎遙不可及。有時，讓老舊系統繼續運行或稍作更新，似乎是唯一的解決方案。
事實上，與I/O無關的接口正在改變實現控制系統現代化的范式。如今的工廠可以在保留現有I/O的同時，從最佳實踐技術中獲益，如報警管理、先進的過程控制、預測性維護等。這有助于消除與實現系統現代化相關的很大一部分成本、時間和風險。
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