改建项目危险区的控制系统设计：在旧结构中构建新安全
改建项目危险区的控制系统设计：在旧结构中构建新安全
改建项目危险区域包括老旧炼油设施、历史化工单元、多年运行的罐区以及服役数十年的海上平台。这些场景往往是控制系统改造中最具挑战性的对象。许多设施建成于现代自动化标准和数字化技术普及之前，而现在又需要在原有基础上实现更高的产能、更严格的安全要求以及更智能的设备诊断。 在这种环境中进行控制系统升级，不仅是技术工作，更是一种在安全、兼容性、认证要求和持续运营之间寻找平衡的过程。
小批量生产工厂——如制药、香精香料、特种化工与精细化工——与传统大型连续生产完全不同。其核心竞争力在于灵活性：配方快速切换、设备频繁更换、生产周期短。
在这种环境下，选择合适的自动化架构（集中式控制柜 vs. 分布式/远程 I/O）至关重要，影响投资成本、维护效率与安全合规。
以下是工程师最关心的实用比较。
1. 集中式控制柜：传统而稳健
几十年来，工业现场普遍使用集中柜来容纳 PLC、I/O 卡、电源、防爆隔离栅等。这种方式适用场景包括：
- 布线固定、设备不常变动
- 环境稳定、无粉尘或溶剂
- 有足够空间放置大型控制柜
- 维护团队习惯集中诊断
但对强调灵活性的小批量工厂而言，集中柜存在明显不足：
- 电缆长、施工成本高
- 布线密集、故障点增多
- 占地大、不利于棕地改造
- 故障追踪耗时
- 可扩展性有限
2. 分布式/远程I/O：为灵活生产而生
分布式I/O将预认证的I/O模块放在更靠近现场的位置，甚至可直接安装于危险区域（Zone 1/21 或 2/22），大幅减少布线量。
特别适合小批量工厂的优势：
- 配方切换更快
- 电缆更少、布线成本更低
- 调试简单、省时
- 现场级诊断更高效
- 控制柜体积更小
- 降低停机风险
对于需频繁调整SKU或试验配方的工厂，分布式I/O能将换线时间从数天缩短至数小时。
3. 防爆要求：不可忽视
许多小批量工厂涉及溶剂、粉体或挥发性气体，必须满足危险区标准。
防爆型远程I/O（Ex e 或本安）可实现：
- Zone 1/21 现场直接连接仪表
- 预认证模块大幅减少工程设计
- 抗腐蚀、耐温、防尘防水结构
- 维护时无需频繁打开防爆柜
实现模块化自动化的同时保障安全。
4. STAHL的优势：悄然解决真正难题
在众多需要灵活性的化工和制药工厂中，R. STAHL 的远程I/O系统因其可靠性和适配性被广泛使用，具备：
- 本安回路支持
- 模块热插拔
- 长距离通信稳定
- 极小安装尺寸，适用于空间受限场合
核心理念是：减少复杂性，而不是增加负担。
5. 该如何选择？
| 需求 | 推荐方案 |
| 灵活、快速切换 | 分布式 I/O |
| 兼容旧系统 | 控制柜 |
| 减少停机 | 分布式 I/O |
| 维护偏向集中化 | 控制柜 |
| 危险区且需频繁调整 | 分布式 I/O |
在灵活性至上的小批量工厂中，分布式I/O正逐渐成为主流选择。
