制御システムアップグレードのための戦略的設計と計画

プラントまたは施設の制御システムを交換またはレトロフィットする決定が下されたら、プロセスの重要な部分である「設計と計画」を開始します。この段階は入念かつ体系的に完了させる必要があります。設計や計画が不十分な制御システムは、長持ちせず、うまく機能しません。設計と計画を始める前に、適切な制御システムの選定も重要です。そのプロセスについては前回の記事で学べます。

制御システムの設計と計画の進め方

予算と新しい制御システムの選定が済んだら、計画を立て、システム設計を開始します。

既存制御システムの置き換え設計は、ゼロからの設計より難しい場合があります。既存システムの代替設計では、新規設置では不要な意思決定を迫られることがあります。既存プラントをレトロフィット中も稼働させる必要があるかもしれませんし、停止期間中に迅速な交換が必要かもしれません。また、想定外の事態に備え、代替設計を用意したり、設計に柔軟性を持たせたりする必要もあります。

計画の最初の重要な目的は、既存設備のドキュメント化です。これには、既存図面、ドキュメント、データベース、制御システムロジック、HMI画面設定などの収集が含まれます。多くの場合、既存ドキュメントは疑わしいか、まったく不正確です。

既存ドキュメントを見直し、主要部分を実際の設置状況と照合・検証することをお勧めします。既存ドキュメントが入手できない場合は、既存システムの現状をドキュメント化しなければなりません。メモ、スケッチ、写真、ビデオ、プラント担当者へのインタビューなど、あらゆる手段で実施します。既存ドキュメントが正確に見えても、写真やビデオは既存設置の可能な限り多くを捕捉する簡単な方法です。また、制御システム現場から離れて設計作業を行う際、写真やビデオがあれば物理的に現場にいなくても設置状況を容易に参照できます。

写真やビデオで記録する際は、画像が鮮明で完全であることを確認してください。既存制御システムのあらゆるエリアを撮り逃さないようにしましょう。撮影後すぐに写真を整理すると、数日・数週間・数ヶ月後の新システム設計作業時に理解しやすくなります。ビデオは写真を補完します。エリアや制御キャビネット全体をゆっくりパン撮影し、後で一時停止して写真で見逃した箇所を確認できます。

既存システムの電子設定を取得することも、物理的ドキュメント化と同様に重要です。既存設定をオリジナルハードウェア上で電子的に維持しながら、新ハードウェア上で設定を実装できるなら、新設定の複製とテストに便利な方法です。オリジナル設定を参照しながら、必要なだけ何度でも新設定を完成させられます。

電子コピーに加え、完全な設定とロジックのハードコピーも参照用に作成すべきです。このドキュメントは、新制御システム統合後数ヶ月、数年経ってから、疑わしい設定、レンジ、ロジックの断片を検証する際に使用されるかもしれません。

既存制御システムへの新規機器導入

レトロフィットや交換には多くのアプローチがあります。プランには、稼働継続やダウンタイム極小化が必要な場合、段階的アプローチが含まれるかもしれません。あるいは「リップアンドリプレース（古いシステムを完全撤去し、新システムで置き換える）」手法を選択することもあります。各手法の中にも追加オプションがあります。既存フィールド終端を再利用したり、メーカーのフィールド終端変換システムを利用したりできます。

一部の段階的アプローチでは、既存I/Oハードウェアとフィールド終端をそのまま使用することもできます。これには多くのメリットがありますが、陳腐化ハードウェアの排除という懸念が解消されるわけではありません。

制御システムレトロフィットにおけるロジック考慮事項

既存ロジックの変換には、いくつかの方法があります。多くの制御システムには、変換プロセスを高速化する自動変換ツールが用意されています。しかし、これらのツールには注意が必要です。作業は速く完了しますが、手動プログラミングのようには仕上がらない可能性があります。多くは不完全でもあります。「細則を読む」つもりで、ツールの機能を確認してください。

自動変換ツールによっては、新制御システムのより新しい・高度な機能を活用できなくなることがあります。フォーマッティングも、自動変換ツールが苦手とする領域です。ツールは決められた方法でロジックを変換するようプログラムされていますが、それが最も有利な方法とは限らず、フォーマットがあなたの好みやプラントガイドラインに合わない可能性があります。

現在のプログラムを参照しながら手動でプログラミングするのは、自動変換より遅いかもしれませんが、すべての選択肢を比較した際に最良の結果をもたらすことが多いです。手動プログラミングなら、新制御システムの新しい・高度な機能を活用しつつ、過去に完全に機能していた信頼できるロジックを使用している安心感があります。プログラムのフォーマットをより制御でき、エラー、不整合、非効率なロジックのレビューが可能です。既存ロジックは長年にわたり進化し、複数の担当者が一貫性のないプラクティスでロジックを追加してきた可能性があります。手動プログラミングは、こうした問題をクリーンアップする絶好の機会です。

既存ロジックが入手不能、または混乱していて過去にエラーが多く、ユーザーを悩ませてきた場合、上記のどちらの方法も新制御システムロジックには適しません。時には、ゼロから始めることが新制御システムから最高の結果を引き出す助けになります。慎重な計画と既存ドキュメントのレビューにより、ブランドニューインストールの設計よりわずかに速く、システムの完全再プログラミングを開始できます。

要約すると、成功する制御システムレトロフィットまたは交換のための主要な推奨事項は以下の通りです：

• ドキュメント化：設計・計画段階で既存設置を徹底的にドキュメント化する。新設置についても、非常に明確で詳細な図面とドキュメントを提供する。
• プレアセンブリ：旧システムが稼働している間に、新システムを可能な限り前もって組み立てる。
• シミュレーション：可能であれば、旧システムを停止する前に新システムをオフラインでシミュレートまたはテストする。旧システムと新システムを並行運転できれば、旧システムを参照しながら新システム実装を事前チェックし、多くのエラーを排除できる。
• 柔軟性：予測可能な問題に対する代替解を用意しておく。予期せぬ問題にもその場で代替解を提供できるよう準備する。
• 教育：同じタイプのレトロフィットを完了した他施設を訪問し、記事を読み、関係者と話し、フィードバックを得る。
• 調査：提案された変換・統合ソリューションを徹底的に調査する。メーカーが宣伝する結果は、見たままとは限らない。メーカーの変換システムを使用する場合、ハードウェアや終端を完全に交換する場合と比べてトレードオフが通常存在する。
• 密な管理：図面とドキュメントだけに頼って設計を施工者に伝えない。頻繁に現場を訪れ、施工者と今後の作業範囲をレビューし、すべてが明確であることを確認する。