从PLC升级到DCS | 控制系统迁移中对于信号的考虑
控制系统迁移时，项目团队应该考虑更多可能影响到项目进度和成本的信号细节。
对于控制系统迁移来说，在安装和启动的准备过程中，有各种各样的技术细节需要分析和解决。除了软件配置和开发，将软件连接到流程时也需要考虑很多信号细节问题。
在高级别上，特别是在项目界定范围的早期阶段，基于通用类型的输入/输出（I/O）数量来分析控制系统迁移是有用并且合适的，这些I/O包括模拟量输入（AI）、数字量输入（DI）、模拟量输出（AO）、数字量输出（DO）、以及软标签。在界定范围的早期阶段之后，以及在最后敲定预算和详细设计开始之前，项目团队应该考虑可能影响项目成本和进度的信号细节。
新旧系统的兼容
在迁移项目的过程中，有许多信号的细节需要考虑。如果项目是基于保留现有现场仪表的前提，这一点就尤为重要。
控制系统可能需要混合使用单端型和隔离型DO模块，以便与现有的现场信号相兼容，这些现场信号包括简单的电磁阀和启动/停止信号，它们之间是直接通过电缆连接的，并且由现有的电子控制回路变压器来供电的。控制系统也可以要求混合使用单端型、差分、支持HART功能以及隔离的AI模块，以兼容现有的通过回路供电的变送器、自供电变送器、HART变送器以及已知的接地回路问题。
新的控制系统可能会要求几种不同的DI及DO模块类型与现有的24 V dc和120V ac离散信号相兼容，除非项目设计并安装中介继电器。上面提及的I/O模块的变化会带来I/O密度（每个模块的通道数）的显著变化，对于已定的I/O数量，这会进一步影响所需要的实体盘柜的空间以及I/O机架的基础结构。
为了使得现有的现场信号与新系统上提供的I/O模块兼容，或者避免仅仅为数量很小的独特的现场信号而采购不同类型的I/O模块，可能会需要信号隔离器或调节器。新的控制系统中DI的输入阻抗可能比现有系统中的高，这会让这些DI面对长距离电缆上产生的感应电压比现有控制系统中的DI更脆弱。
与干触点不同，现有的固态的、离散输出的现场设备信号通常需要一个最小电流可以让其完全导电并接通，因此如果新的控制系统中DI模块的输入阻抗太高，就需要一个降压电阻器。除了现场仪表以外，当有从例如小型成套单元设备可编程逻辑控制器（PLC）这样的控制系统，到一个例如工厂的分布式控制系统（DCS）这样的综合监控系统的硬接线DO时，会遇到固态输出信号。
作为迁移项目的一部分，工厂也可能安装带有Namur传感器的离散现场仪表，这可能与新控制系统中的所有DI模块不兼容。而且，如果将新的Namur传感器引入到一个现有的工厂中，维保人员应该接受Namur信号操作方面的培训，它不像简单的干触点位置开关，需要励磁电压来工作。Namur传感器也可能有着与现有简单的干触点位置开关相反的接触动作，并且需要反向的控制系统逻辑。
额外需求
作为迁移项目的一部分，工厂可能想要将电机控制回路（MCC）从两线制控制（单维护信号）变成三线控制（随时需要一个额外的DO），以增强安全性或者由于其他与从供电中断中恢复相关的流程原因。
如果在老旧工厂里的MCC可以将480 Vac的信号（利用两个供电相位）用于电机启动、停止以及运行确认信号，这几乎确定需要在新系统中使用中介继电器，除非更换掉现有的电机启动器。
现有用于驱动一对分程控制阀的AO可能需要作为两个独立的AO在新系统中实施，以确保有足够的电压降或者在人机界面（HMI）画面上的提供直观的操作界面。工厂可能使用着陈旧的热电偶温度变送器，其4-20mA的输出已经不与温度的变化呈线性关系了，在现有的、传统控制系统中仍然可以工作，可是在新的控制系统中就不能兼容了。
该工厂可能拥有现场变送器，这些设备采用了从未被广泛应用的旧式原始现场总线技术，因此在新的控制系统上不受支持，但却向现有的传统控制系统上的操作人员提供关键过程数据。
尽管许多比较新的控制系统的DO模块都已经具备这项内在功能，一些24 Vdc 的DO模块还需要在他们的输出端安装反偏二极管，其目的是防止感应负载上崩溃的磁场释放的能量产生过高的电压，进而损坏电子元件。新的控制系统中AI的励磁电压可能与现有控制系统的有显著差别，这可能会让维保人员的故障排除工作误入歧途。
--------- THE END ---------
本文来自于《控制工程中文版》（CONTROL ENGINEERING China ）2018年5月刊《技术文章》栏目，原标题为：控制系统迁移中对于信号的考虑
————本期杂志封面————