流程工艺设备的主控系统是控制、调节和保障安全的通信主干。控制系统需要完成多种多样的任务，控制系统的改造成为企业改造中的一个非常复杂的任务。尤其是在相关设备不允许停机，需要在设备运行的过程中拆除旧的控制系统，或者安装现代化自动控制系统时，改造更为复杂。

随着流程工艺生产设备自动化程度的不断提高，数据量传输和通信强度也有了很大的提高。而且不断增加的垂直集成，尤其是主控系统的集成和生产制造执行系统的集成导致了很高的数据传输量。经过几年的发展之后，控制系统本身也成为了一个相当现代化的系统。Evonik公司现场技术服务部门在海港开始了面向未来，与资源保持平衡的计划。

详细的项目实施计划

目前，海港业务中的主控系统主要分为两大部分，它们之间的协调依靠容量为10Mb/s的系统总线来完成。1999年安装的总线系统满足了10年来自动化程度不断增长的通信需求，但它的通信能力已经达到了极限。控制系统的PNL和S-SPS运算及数据存储性能也存在同样的问题。作为全面升级项目中的一部分，将由一个基于以太网基础的几兆星形光纤网络取代现有的总线构架，这一星形网络与其他6个重要的分支系统共同组成一个完整的网络体系。体系所敷设的光纤总长度大约为十几公里。在光纤网络的第五分支系统（第V分支）中，安装了所有的显示和操作设备，分布到I分支和II分支的安全保护系统同样也用总线连接。按照这种方法，原来含有S-SPS设备的网络负载就减少到了最低程度。

图1 无需布线：从光纤网络到转换器（左），从交换器到配线架（中），电气柜中的配电盒（右）

其他3个分支（III、IV和VI）也将用10 M级的总线连接起来，经路由器与第五分支连接。通过每2~3个PNK与路由器的连接使得这一10 M级的通信总线的流量明显比技术改造之前减少了。这为今后提供了很好的、无需更新全部PNK的可扩展性。在需要扩展时，只需要更换性能更加强大的CPU，将中央存储器的容量扩大两倍，或者直接扩容32MB。这样大大降低了技术改造的费用，节约了资金。例如，90%以上的输入输出接口可以不用变化，直接在新系统中使用。

最后，经OPC服务器连接的生产信息管理系统（PIMS）也都能够升级到最新的硬件和软件水平上。同时，循序渐进的、短期新老系统并行避免了数据的丢失。

“这样一个现代化技术改造项目投资的总额只相当于全部购置新硬件、新软件以及规划设计和安装调试费用的50%。”Yokogawa德国公司的项目经理Thomas Schindler先生介绍说。这种项目实施方案的规划设计周期远远长于项目的实施周期。在本文介绍的具体实例中，规划设计和测试的时间占整个Yokogawa项目周期的80%左右。

港口管理团队的成员都承担着具体的项目协调任务。港口管理团队中技术服务负责人Thomas Bagsik先生说：“花时间进行工作协调是非常值得的，这样可以保证所有的工作进度。”

充分的前期准备工作

港口管理主控系统现代化技术改造在9月中旬到10月初完成，历时15天。“化学工业园中的企业根本没有察觉到港口现代化技术改造的动工。”Bagsik先生说。因为项目团队制定了非常准确的项目实施计划，例如每个电气控制柜、工作站和网络设备零部件的明细。

图2 港口管理主控系统

“为了保证布线的转换时间尽可能短，我们做了非常充分的准备工作。”Schindler先生说。例如前期敷设好所有的光纤网络，并完成了大量的测试。大多数新的硬件在Yokogawa公司内部完成了测试，进行了预设置。这些硬件出厂前在公司内部完成了安装，并设置好了集成后的运行模拟。“这种工程验收试验非常麻烦。”Schindler先生说。但这种试验能够帮助技术操作人尽早发现技术错误或者设计错误，及时解决这些问题，节约了现场安装调试的时间。

这一简单技术措施保障了技术改造项目的顺利实施。例如配线架，在第I、II和V分支系统中总线网络交换器、PNK及S-SPS附近配电箱之间的配线架都在前期完成了生产制造、布线和测试。

真正的现场安装只剩下配电箱内外电缆的接入，避免接入大捆电缆，无需分析接线错误或者排除接线错误，从而也大大提高了安装速度。按照这种方法，一套PNK可以在1h内完成全部安装。

进一步改造

在完成接线工作后，所有的人都非常满意。Marl港负责人Arndt Glowacki博士说：“根据以前与Yokogawa公司打交道的经验，我对Yokogawa公司的期望很高，他们也没有令我失望。这一方案是一个高质量的技术改造方案，做了大量细致的筹备工作。最重要的是所有的项目参与者都做到了积极配合。”

图3 港口技改项目进展示意图

项目结束之后，项目设计人员开始了港口自动化技术改造的下一个项目，优化每个货柜运输自动化管理系统，实现最佳生产过程的自动化。港口管理团队希望能够提高港口的效率，在不增加港口工作人员工作量的情况下实现港口更高的吞吐量。这一项目也由Yokogawa公司负责完成。

物流管理自动化技术改造

Marl港口的现代化技术改造项目与常规技改项目完全不同。对此，本刊记者采访了Evonik公司港口运营技术负责人Thomas Bagisk博士和Yokogawa德国公司项目经理Thomas Schindler先生。

PROCESS：Bagisk先生，您最关心当前项目的哪些方面？

Thomas Bagisk：最关心的是港口设备的可用性，我们要为港口用户提供服务。为保证这一点，我们计划不断进行自动化技术改造，更好地满足未来发展的要求。我们的生产系统和过程控制系统的现代化技术改造是为了满足数据交换日益增长的要求。当然，实现这一目的的费用也是我们必须承受的。

PROCESS：Schindler先生，怎样才能更好地实现这些目标？

Thomas Schindler：周密而且详细的计划是必不可少的。我们在每一个自动化技术改造项目中都融入了我们的知识。为了制定出在实际中切实可行的计划，我们需要对用户的实际工作情况进行评估。只有了解何时允许关闭生产设备、关闭多长时间，才不会影响企业的正常生产。这也就要求我们与用户的管理团队密切合作。我们的员工不仅需要有丰富的经验，而且还要有创新精神和理念。

PROCESS：这样的技术改造项目是常规项目吗？

Thomas Schindler：在这样的技术改造项目中根本没有所谓的常规。当然，我们可以借鉴其他项目的成功经验，但每个项目都有自己特殊的情况，会采用完全不同于其他项目的实施方案。常规很多时候是一种误导，可能会误导我们出错。

PROCESS：怎样才能确保与自动化技术合作伙伴实现最好的合作？

Thomas Bagisk：双方需要一起讨论问题、制定方案和实施计划。我们对自己的工作流程最熟悉，可以预测可能出现的风险。我们的合作伙伴应采取措施避免这些风险发生，从而保证一切都按计划有条不紊的进行。我认为，这样的合作伙伴应是一个对自己的软件和硬件非常了解，有着工程技术专业知识的系统供应商。另外，团队合作也是非常重要的，团队内部可以畅所欲言的讨论问题，相互信任，相互配合。