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过程控制领域将迎来新局面

行业聚焦点中国仪表网2009年02月05日 14:51人气:4426

导读:过程控制的技术革新一直在不温不火的状态下悄然进行。虽然这一进程显得十分缓慢,但业内人士已经观察到,如今,过程控制领域的诸多方面已经呈现出创新面貌。

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   与FA领域产品技术不断推陈出新不同,过程控制的技术革新一直在不温不火的状态下悄然进行。从一种理念的提出,到真正在流程工业得以大规模的推广应用,需要历经多方考验,最终在技术理念本身的创新与用户整体绩效的提升之间找到最佳的契合点。虽然这一进程显得十分缓慢,但业内人士已经观察到,如今,过程控制领域的诸多方面已经呈现出创新面貌:DCS、PLC等控制技术不断互补和渗透,融合二者优势的新型混合控制系统已经在水泥等流程行业取得了大规模的应用;信息技术更深入地应用于过程控制领域,令生产管理与控制技术密不可分;DCS厂商已由以往的控制软硬件供应商的角色,质变为具有综合服务能力的行业解决方案提供者……而过程控制领域所呈现出的这些变革,也在深刻地影响着整个工业进程。  

  混合控制系统整合PLC与DCS

  “混合控制”并不是一个新的概念,早在多年前,就有人提出这项融合了DCS控制和PLC控制双方优势的控制理念将广泛应用于流程工业,解决工业生产中控制孤岛的问题。

  DCS和PLC是目前工业控制领域应用最为广泛的两种控制技术。PLC结构以其结构紧凑、功能简单、速度快、可靠性高和价格低等优点,在高速的顺序控制中占据主导地位;而DCS的通讯管理能力较强,在复杂的过程控制中占据优势。DCS和PLC在流程工业的控制系统中各司其职,如电力行业,锅炉和汽机本体控制采用DCS,而程控输煤等辅机设备则采用PLC控制。

  但对于一些具有连续性生产特性的行业,如水泥行业,则更期待有一种集PLC与DCS优点于一体的控制系统。这种系统既能很好地实现逻辑与顺序控制,并具有传统PLC所具有的灵活性、低价位等优点,又能很好地完成过程控制,以低成本来实现高技术水平的自动化。正是这样的需求使得“混合控制系统”应运而生。

  据西门子自动化与驱动集团自动化系统部PCS7过程系统部部门经理  谢介绍,西门子的PCS7即是一种具有混合控制策略的DCS控制系统。“PCS7是基于全集成自动化理念的DCS产品 ,它为用户构筑了一个公共的、集成的软硬件开发环境,可以满足多领域自动化系统设计和集成的需要。”如今,PCS7在全球石化、水泥、制药、冶金、造纸等行业已经拥有超过7000个工程项目。

  例如,水泥行业的用户采用了PCS7和专用应用软件包-CEMAT 之后,感觉开发环境比以前更完善了,而且能非常方便地实现与公司管理层ERP及MES系统的集成。这也是混合控制系统所拥有的一大优势--它整合了工厂内的控制孤岛,通过集成化的优势帮助用户节省了开发和维护的成本,提高了整体绩效。

  谢表示:“DCS向PLC发展,PLC向DCS发展,双方将不断融合。为用户节约硬件成本和不断地推出行业特殊解决方案将是今后过程控制技术发展的一大趋势。”我们看到,除西门子之外,以PLC为主导地位的公司纷纷推出自己具有混合控制策略的混合控制系统,而据悉,一些传统DCS领域的优势供应商也正在推出自己的PLC产品。这种相互渗透也为“混合控制”这种技术理念的进一步推广应用提供了机会。

  先进控制理念突破传统DCS概念

  DCS适用于复杂的过程控制已成为业内共识,但随着超大规模工业生产的不断建设,原有的DCS架构、理念必须经历变革才能满足快速发展的工业进程。业内专家分析指出,新一代的自动化控制系统要能够满足超大规模过程的需要,控制器要向提高控制品质、便于安装维护和节省空间发展,过程控制网络要从传统的冗余网络进化到可多路径优化选择的容错网络,系统功能要从传统的过程控制扩展到设备的监视与维护,同时还要进一步走向开放。

  各DCS厂商都在积极推出自己的新一代控制系统,其中,霍尼韦尔的Experion PKS以其一系列的创新性在石化、化工、水泥等领域赢得青睐。Experion PKS以不单单满足用户对于控制的需求,而是整合了资产管理、故障预估、异常状况、生产管理等多项功能,可以显著提高用户资产的使用率和可靠性、操作效率及业务决策能力。

  霍尼韦尔过程控制部市场战略经理姜亚春介绍说:“Experion PKS设计上的最大特点就是集成的平台和应用。Experion PKS的核心就是Experion平台,它提供了一个统一架构之下集成所有过程控制和安全管理数据的基本,Experion PKS将先进的控制算法(单回路模型预估控制)嵌入到控制器。Experion PKS的应用包括先进控制(APC),MES,操作员仿真系统(OTS)等先进应用,这种设计结构真正实现了控制与先进应用的无缝整合。”

  如今,工业生产不仅追求高效,对于安全的需求也与日俱增。如何在控制的过程中保证安全,是每个DCS的设计者们都在思考的问题。Experion PKS中加入了许多安全功能,如将仪表安全系统、火灾报警系统都纳入其中,可对突发事件及时响应。同时,为减少人为错误,保证系统可靠稳定运行,Experion PKS将人机界面设计的尽量简单、易操作,并在操作失误发生时及时发出“错误指示”提醒操作者。Experion PKS还是唯一一个根据异常状况管理协会(ASM)的研究成果,在设计时考虑了异常状况管理的过程自动化系统。

  除在软件方面的创新之外,硬件的革新也以为用户节省成本、提高生产效率为出发点。Experion PKS的控制器C300采用倾斜30度角的竖型设计安装,不但有利于散热,还可以节省空间,在海上平台等空间狭小的应用场合更显示出其优势。

  姜亚春告诉记者:“其实Experion PKS已经远远超越了原有DCS的理念,我们将其称之为‘PCS’(Process Control System,过程控制系统)。新一代的过程控制系统所履行的责任也不再单单是帮助用户解决控制技术问题,而是将企业的过程知识真正转变为商业效益。” 

  从DCS厂商到行业专家

  过程控制理念的变革也催生DCS厂商的角色正在发生质变。仅仅为用户提供控制系统软硬件和控制技术服务的企业将在市场上逐渐失去竞争力,那些拥有行业经验、可以利用先进的控制和信息技术、帮助用户真正实现绩效提升的“专家型企业”,也将最终占据过程控制市场的最高席位。

  如西门子正致力于在冶金行业为用户提高产品质量和降低成本。西门子(中国)有限公司工业自动化与驱动技术集团自动化系统部总经理斐德思曾表示:“SIMATIC PCS 7的优势不仅体现在规划和工程实施阶段,也体现在安装和调试,日常操作和维护、维修和现代化改造中。我们将安全与容错系统完全集成到了SIMATIC PCS 7中,用户无需额外了解和学习新的工程工具,所带来的益处就是降低成本和节约时间,同时还减少了维护和维修的工作量。”

  而霍尼韦尔团队则可以为炼油行业的客户提供从原油开采、罐区监控、原油加工、油品调和、储运以及加油站监控等整个供应链的全套服务。在这期间,霍尼韦尔将利用专业的行业知识为用户提供选油、油品加工、运送等多方面的专业建议,使得用户实现整个供应链的最优化生产。

  这种角色的转变在考验着原有DCS厂商的实力,也在革新着整个过程控制市场的竞争态势。在这一过程中,最大的受益者则是正在蓬勃发展中的流程工业,无论是先进的理念还是创新的技术,最终都将服务于应用,在创新与实践之间寻找最佳的契合点。

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