在進(jìn)行重要的自動(dòng)化升級工程之前，進(jìn)行一個(gè)前期準備工作(FEL)評估，是檢查自動(dòng)化系統所有方面最好的方法之一。FEL評估是一種用于評估自動(dòng)化系統升級或其它工程的各個(gè)方面的分析技術(shù)。
　　由于經(jīng)常沒(méi)有足夠的人手，大多數最終用戶(hù)與外部服務(wù)提供商一起完成FEL評估。優(yōu)秀適的服務(wù)提供商應可以完成很多自動(dòng)化系統升級工程的FEL評估，因此能幫助最終用戶(hù)以一種最優(yōu)的方式完成周密的研究。
　　FEL評估能幫助制定預算，為驗證項目提供數據。它還能暴露出潛在的問(wèn)題，為遷移過(guò)時(shí)的、基于DCS或PLC的自動(dòng)化系統這一令人望而生畏的任務(wù)做準備提供幫助。簡(jiǎn)而言之，它能提供一條成功通向你既定目標的捷徑。
　　在大多數情況下，在FEL評估上投入的時(shí)間和精力直接與整個(gè)項目的成功率成正比。不幸的是，很多最終用戶(hù)認為這一階段只是自動(dòng)化系統升級時(shí)的可選任務(wù)，有時(shí)甚至是累贅。在FEL評估方面投入的縮減有，不僅會(huì )增加風(fēng)險，還會(huì )喪失改進(jìn)以及增進(jìn)長(cháng)期穩定性的機會(huì )。反之，一個(gè)周詳的FEL評估能確定潛在的問(wèn)題，這有助于確保達到項目目標。
　　在自動(dòng)化系統升級工程的初期，應將智能儀表連接至新自動(dòng)化系統并測試其兼容性。
　　6個(gè)不容忽視因素
　　當自動(dòng)化系統升級的主體結構開(kāi)發(fā)完成后，主要部件一般包括人機界面、控制器和I/O接口。在計劃和預算階段，大部分時(shí)間和精力也都花費在這些關(guān)鍵的部件上，這對系統主體之外的那些輔助系統可能會(huì )造成一定的損害。表1列出了正確執行的FEL評估需要重點(diǎn)關(guān)注的10個(gè)方面，并在下文中進(jìn)行詳細討論。
　　現場(chǎng)設備和基礎設施
　　現場(chǎng)設備和接線(xiàn)主要包含四個(gè)部分：
　　電纜、護線(xiàn)管、導線(xiàn)槽;
　　盤(pán)臺、機柜、編組盤(pán)臺和接線(xiàn)盒;
　　儀表，包括嵌入式設備、分析儀表、傳感器等;
　　機械設備，包括電動(dòng)機、閥門(mén)、驅動(dòng)器和其它現場(chǎng)設備。
　　應檢查所有這些物項，以確定可接受的物理狀態(tài)和適用的文檔。此外，必須對儀表和機械裝置進(jìn)行檢查和測試，以確保與新自動(dòng)化系統I/O以及數字通訊接口的適當連接。
　　在FEL過(guò)程中，應對現場(chǎng)接線(xiàn)，包括端子、標簽和接地的整體狀況進(jìn)行評估。如果任何方面不能滿(mǎn)足標準要求或者沒(méi)有處于良好的工作狀態(tài)，則應制定相應的計劃和預算來(lái)矯正任何不足和缺陷。
　　各種現場(chǎng)設備，比如電動(dòng)機、閥門(mén)、行程開(kāi)關(guān)通過(guò)硬接線(xiàn)連接至自動(dòng)化系統的輸入端，當自動(dòng)化系統上電運行后，各個(gè)部件的狀態(tài)也就可以確定了。所以必須測試這些設備和輸入之間的接口，以確保適當的電壓水平和電氣隔離。
　　類(lèi)似的，閥門(mén)、電動(dòng)機和狀態(tài)燈由自動(dòng)化系統的輸出驅動(dòng)。同樣必須確保兼容性，每個(gè)輸出才可以驅動(dòng)相關(guān)設備。
　　與自動(dòng)化系統模擬量I/O的接口，可能會(huì )是一個(gè)容易出問(wèn)題的方面。在一個(gè)回路連接中，老自動(dòng)化系統的一個(gè)4-20mA的輸出可能比新自動(dòng)化系統的4-20mA輸出能驅動(dòng)更多的儀表。如果在FEL評估過(guò)程中發(fā)現這個(gè)問(wèn)題，這是一個(gè)小問(wèn)題，但是如果在調試過(guò)程中發(fā)現，則是一個(gè)大問(wèn)題。而且，必須對模擬量輸入進(jìn)行兼容性檢查，有時(shí)需要對其進(jìn)行測試。例如，在老DCS系統中適用的熱電偶類(lèi)型不再廣泛使用，因此在新自動(dòng)化系統中可能就不支持。
　　大多數工廠(chǎng)將智能儀表和分析儀器通過(guò)自己的網(wǎng)絡(luò )連接至自動(dòng)化系統，這是在FEL評估過(guò)程中，必須仔細考慮的另外一個(gè)方面。
　　網(wǎng)絡(luò )基礎設施和連接性
　　現代自動(dòng)化系統在不同的層面與一系列其它系統和部件連接，包括：
　　控制層：過(guò)程裝置中的輔助控制系統、排放監視系統、樓宇自動(dòng)化系統等;
　　企業(yè)層：歷史庫、MES、ERP、公司網(wǎng)絡(luò )等;
　　現場(chǎng)設備層：HART、Fieldbus、Profbus、DeviceNet等;
　　其它：實(shí)驗室系統、遠程存取、分析儀器、先進(jìn)過(guò)程控制設備等。
　　必須對物理設施，包括光纖/銅纜骨干網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò )設備、無(wú)線(xiàn)硬件設備以及其它物項進(jìn)行檢查，確定可接受的物理狀態(tài)以及適用的文檔。正如兼容性問(wèn)題所涉及的一樣，即使新自動(dòng)化系統支持同老系統幾乎一樣的協(xié)議，這也僅僅是第一步。
　　為確保通訊能正常進(jìn)行，應在每個(gè)層面對主要接口進(jìn)行測試，使其性能等于或者超過(guò)現有系統。不管是直接通訊還是通過(guò)協(xié)議轉換器，新自動(dòng)化系統必須能夠支持現有的各種通訊協(xié)議。在某些情況下，對無(wú)法和新自動(dòng)化系統接口的系統或部件進(jìn)行升級甚至是更換，可能更經(jīng)濟。
　　例如，如果有一小部分儀表使用的現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議與絕大多數儀表的不同，相較于通過(guò)增加協(xié)議轉換器將其連接至新自動(dòng)化系統而言，更好的方式也許是更換這些“異類(lèi)”。
　　老自動(dòng)化系統的控制器和智能設備，如儀表和驅動(dòng)器，經(jīng)常由同一家供應商提供。如果新自動(dòng)化系統采購自不同的供應商，即使采用名義上一樣的通訊協(xié)議，在絕大多數情況下，它同智能儀表之間的數字接口在功能上也有很多限制。在運行這些功能受限的系統時(shí)，必須盡早制定相應的預案，或者是更換智能設備。
　　輔助系統和空間要求
　　應將新自動(dòng)化系統的部件布置在特定區域，一般是老系統所處的主控室內。應從以下各方面進(jìn)行檢查確保該區域滿(mǎn)足新系統規范書(shū)以及后續運行和維護的需求：
　　動(dòng)力需求，包括UPS;
　　空氣調節系統需求;
　　物理空間布局需求;
　　主控室人因工程。
　　UPS和其它動(dòng)力系統必須有足夠的容量處理新自動(dòng)化系統部件。
　　類(lèi)似的，空氣調節系統必須在能夠為操作員維持舒適的工作環(huán)境的情況下，保持新電子設備的冷卻。
　　必須有足夠的整體空間來(lái)布置和安裝新系統部件，包括控制硬件和操作員站。許多老自動(dòng)化系統的控制臺，無(wú)法在新自動(dòng)化系統中使用，或者即使能用也必須做大的修改。
　　一個(gè)經(jīng)常被忽略的方面是調試計劃及其對輔助系統和空間需求的影響。許多新舊系統遷移調試計劃要求新舊系統同時(shí)運行。很明顯，這影響重大，需要周詳的計劃以適應兩個(gè)系統同時(shí)運行。一般需要臨時(shí)增加輔助動(dòng)力系統以及過(guò)渡的安裝空間。
　　關(guān)鍵文檔
　　新自動(dòng)化系統的安裝，包括與現場(chǎng)設備、網(wǎng)絡(luò )基礎設施以及輔助系統的所有接口和連接，需要對文件和圖紙做很多變更。
　　為了確保新自動(dòng)化系統運行和維護的成功，必須對某些關(guān)鍵的文件進(jìn)行審查和定期更新。一些最重要的文件包括P&ID圖、控制回路圖、I/O數據庫、系統組態(tài)、軟件程序、軟件文檔、補丁要求、功能規格書(shū)、控制系統說(shuō)明書(shū)以及編程和設計規范。
　　拆除，安裝和調試
　　一個(gè)周詳的FEL的評估需審查必要的拆除、安裝和調試服務(wù)，以確保在預算、計劃以及人力資源等方面考慮這些活動(dòng)。生產(chǎn)設施一般按照日常運營(yíng)來(lái)配置人員，可能沒(méi)有足夠的人員來(lái)實(shí)施大的工程。因此，FEL評估應確定所需要的人員，為雇傭更多人員做準備。
　　調試計劃是任何自動(dòng)化系統升級的關(guān)鍵部分。一般而言需要列出的主要項目包括停機計劃、縮短停工期的計劃以及新舊系統熱遷移期間的利用?？紤]到其它與安裝和調試相關(guān)的活動(dòng)，可能還需要追加一些人員。還應制定預案應對安裝和調試期間所造成的生產(chǎn)產(chǎn)量的降低。
　　在FEL評估中，還應對與安裝、調試相關(guān)的施工及設計活動(dòng)進(jìn)行審查和規劃，這樣才能確保這些活動(dòng)的正確執行。需要實(shí)施的關(guān)鍵活動(dòng)包括制定新的電纜和電纜槽架計劃、儀表和現場(chǎng)設備圖紙、盤(pán)臺機柜的設計、回路圖、電機原理圖，點(diǎn)位圖以及詳細安裝圖。
　　合規和異常情況管理
　　需要對為了適應自動(dòng)化系統的升級而做的變更進(jìn)行審查，以確保這些變更滿(mǎn)足標準、法規和運行規程的要求。必須對安全儀表系統(SIS)進(jìn)行審查以確保其仍然維持了所有的SIL安全等級。需要進(jìn)行保護層分析(LOPA)，必須將環(huán)境健康和安全規程維持在可接受的水平。
　　必須滿(mǎn)足當前諸如NEC、NFPA和FDA標準、法規的要求，有時(shí)根據NEC和NFPA監管條例的要求需要得到許可和進(jìn)行檢查。同樣，FDA對驗證系統的監管條例包含了非常嚴格的條款，在對生產(chǎn)藥品的設備進(jìn)行任何更改的時(shí)候必須遵循這些條款。許多食品和飲料工廠(chǎng)在進(jìn)行修改和升級的時(shí)候，也必須遵循FDA的監管條例，只是降低了執行的標準。
　　老自動(dòng)化系統有某些非正式或正式的機制來(lái)處理異常工況。與之類(lèi)似，新自動(dòng)化系統也必須有處理異常工況的機制。通過(guò)簡(jiǎn)單的利用內置于自動(dòng)化系統的特性，同時(shí)利用現有的異常工況管理、圖形和報警管理標準以及最優(yōu)實(shí)踐，經(jīng)?？梢栽谶@方面獲得提升。
　　事實(shí)上，FEL應當評估所有可能改進(jìn)的方面，包括ASM，因為這能確保對新系統的投資獲得最大回報。
　　改進(jìn)方面
　　新自動(dòng)化系統所具有的特性和功能，一般是過(guò)時(shí)的、基于DCS或PLC的系統所沒(méi)有的，這就使得可以改進(jìn)現有的運行。自動(dòng)化系統的升級提供了一個(gè)絕佳的機會(huì )，可以對現有運行和習慣做法進(jìn)行改進(jìn)，從而獲得進(jìn)一步的提升。
　　把在老自動(dòng)化系統時(shí)運行在手動(dòng)模式下的過(guò)程和系統改為自動(dòng)控制，是改進(jìn)的主要方面。如果由于工廠(chǎng)沒(méi)有足夠部件或設備，仍然需要手動(dòng)運行，那么這些設備就需要升級或更換。比如，為了實(shí)現特定回路的自動(dòng)控制，需要修改或更換開(kāi)關(guān)閥使其能像控制閥一樣工作。
　　在其它案例中，在老系統中不易實(shí)現自動(dòng)控制的地方，在新自動(dòng)化系統中也許可以實(shí)現自動(dòng)化。新自動(dòng)化系統一般具有內置的先進(jìn)過(guò)程控制特性，使其自動(dòng)控制復雜回路。改手動(dòng)控制為自動(dòng)控制，減少所需運行人員的干預，進(jìn)而降低人因故障，避免停機，改進(jìn)生產(chǎn)，提高產(chǎn)出，帶來(lái)短期和長(cháng)遠的投資回報。
　　很多老自動(dòng)化系統，為工廠(chǎng)操作人員提供數據和圖像的是過(guò)時(shí)的圖形顯示系統，分辨率低，顯示屏質(zhì)量低劣，沒(méi)有足夠大的屏幕。反之，新自動(dòng)化系統可以充分利用過(guò)去幾十年在操作員界面、硬件和軟件上發(fā)生的巨大進(jìn)步，來(lái)降低運行人員的疲勞，方便培訓新運行人員，改進(jìn)異常工況的管理。
　　自動(dòng)化系統的升級能用一個(gè)更易于使用、維護的系統來(lái)代替過(guò)時(shí)的系統，意味著(zhù)同時(shí)也是提高運行性能的理想時(shí)機。如果僅簡(jiǎn)單的做一個(gè)類(lèi)似替換，那就喪失了巨大的機會(huì )。為了充分利用系統升級，降低風(fēng)險，必須進(jìn)行周詳的FEL評估，檢查受升級影響的各個(gè)方面，包括那些HMI、控制器和I/O之外的方面。