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过程控制系统

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  正常情况下,过程控制系统所能提供的功能会随着系统的升级而提高。但一些PAS功能却因为缺乏现场操作员而未能充分发挥作用。

  过程控制系统(PASs)是高投入的项目。不管它们是新工厂建设的一部分,还是对现有设施的升级改造,或是策划良久的企业扩建项目,决定如何选择和实施这些项目都需要投入大量的时间、资金和控制专业技术。
  这些系统可以通过系统集成人员,或在PAS供应商的协助下安装在现场。高额的投入使公司高层和工程师们产生了对高回报的期望。然而期望毕竟只是期望,在一些反馈中发现,由于现场操作员太少,他们并没有从PAS系统中获得多少实际利益。
  根据Control Engineering杂志和Reed Corporate Research公司2006年3月组织的网上调查显示,目前正在使用的PAS系统的时间跨度和性能差异相当大。在这份调查中,PAS被定义为一种主要应用于过程控制的控制系统,通常被分为分布式控制系统(DCS),混合式控制系统,以及开放式控制系统。一个合格的PAS系统,必须包括一个完整的工程开发平台,操作人机界面,控制器,通讯网络和I/O总线系统。可编程逻辑控制器(PLCs)可以
是整个系统的一部分,但它们不能单独被称为PAS。
  当被问及最新的现场PAS系统的使用时间时,90%的被调查者回答说小于6年。然而,有7%表示他们的PAS已被使用了6-12年了。而回答13-19年、20年以及更长时间的则各占了1%。考虑到更新最新的主流PAS系统所需要的时间和资金,这个结果并不算意外。
  当被问及最老的现场PAS系统的使用时间时,少于6年的回答占到26%;6-12年,27%;13-19年,26%;超过20年,21%。由于PAS系统不易于替换和更新的先天缺陷,即使有新的系统能够在这一点上有所改进,对用户来说,在工厂倒闭前继续使用现有的老系统似乎也还是个合理的选择。

使用较新系统的用户评价

                                   图:在调查中,使用较新系统的用户评价其系统的功能合适度
                              “很好”的人数比使用中生代系统的多一倍以上;但有些讽刺的是,
                                多数人认为现场操作人员过少是系统能力未被使用完全的主要原因。
  然而,“并非如此,”Rockwell Automation公司的项目经理,Steve Ludwig说,“Rockwell Automation公司已经看到了不断增加的过程控制系统更新更换的需求。由于老化系统的开支增长,同时落后的功能削弱了其持续竞争力,最终用户们开始寻找着缩减开支并提高生产力、质量和灵活性的途径。他们发现,继续使用老化系统的实际成本和机会成本将远远高于更换或者升级的费用。”
  最新通讯标准协议的使用增强了相互间的可操作性。操作标准,如批量控制(或其他自动化控制)标准ISA-88,不仅提高了生产能力,还降低了成本。另外,最新的技术降低了维修维护方面的开支,同时提高了系统的性能。新系统不用承担老系统的开支。同样满足用户的各种要求,新系统需要的运行成本比几年前少得多。Ludwig补充说:“现代化的系统还可以扩展到其他控制领域发挥作用,从而更大程度的缩减成本和安装调试所需的停工期,提高生产力。”

  恰当的配置和性能
  新生代(<6年)PAS系统在配置功能的合理度方面获得了很高的评价,93%的被调查者将他们正在使用的新系统评为优异或者优良。而在这方面获得相同评价的传统系统只占了5













7%。至于中生代系统(6~12年),总体来说用户的口碑不错,在调查中获得了“好”评,在合理度评价中,认为合理的也以79%比21%占有了较大的优势。控制系统供应商在这个行业浸润多年后积累了丰富的经营经验,应该有详有略的合理分配资源(根据Pareto原则,或者称为80/20法则的原理,杠杆式地进行投入)来为行业的需求设计具体而精细的解决方案。正是因为认识到了这一点,PAS的开发人员才能有的放矢地进行研究,从而满足控制工程师的需求,让他们不再感叹“如果能有……,那该多好啊!”
  根据Siemens Energy and Automation的PAS营销经理Todd Stauffer所说,另一个新系统的配置和功能大大优于先前的原因,是,在1998-2000年左右,许多系统都出现了更加开放的,基于Microsoft Windows架构的版本,这与调查中对少于六年的最新系统93%的满意度是相符的。Stauffer同时指出,“一旦操作员们掌握了学习使用新系统的方法,他们会发现,新系统所有的一切都不再神秘了。R
21;
  由拥有专业精神和技能的营销人员和产品开发专家所组成的团队,也是让PAS配置和功能更加合理化的功臣之一。Honeywell Process Solutions公司的全球产品营销主管Peter Zornio这样解释Honeywell开发产品时所使用的策略:“(我们的)许多(营销和产品开发)专家都曾有过供职于该产品或工业领域的经历。同时,他们也不断地从用户以及我们自己的项目组成员处获得宝贵的反馈信息。我们的全球项目工作组每天都与客户沟通合作,为的是能了解他们的想法,并切实在他们的系统中付诸实现。”
  通过用户或者代理商讨论会,公司可以更多地了解他们的需求。在这些每年举行一次或多次的聚会中,来自各个行业的用户聚集在一起交流讨论自己遇到的与过程控制系统相关的问题。Stauffer相信,这样的会议对于帮助Siemens的客户和系统设计人员了解他们所关心的技术文化事宜而言,是非常重要的工具。许多公司,包括Siemens,也会举办个别的小型团体会议,这些会议的主体往往围绕一些特定的过程控制话题展开,比如安全系统、报警管理和系统移植性。

  有什么,用什么
  为了做得更完善,PAS供应商有时会犯功能过于繁杂的毛病。但如果一个系统是根据用户的需求量身定做的话,它必须具有升级的可能,并且能够完成各种自动化、甚至是工厂经营方面的工作。那么,过程控制系统怎样才能为用户提供他们真正想要的呢?
  调查结果显示,常用的PASs配置功能随着系统的使用时间长短而变化。平均来看,只有17%的被调查者回答说他们的系统配置功能使用率达到75%以上。在新生代系统的使用者中,这个人数提高到了25%。
  此项调查的结果同样也解释了PAS的功能未能被充分使用的原因。供应商应该为此负一定的责任,但不是全部。当被问及PAS功能的利用率低于75%的原因时,有37%的被调查者认为与现场操作人员的缺乏有关。而与供应商有关的原因主要包括:配置功能不适用于相关工艺流程(占32%),系统过于复杂以至难以运行(占9%),一旦运行又难以维护(占11%)。此外,还有11%的人提出了导致利用不充分的其他原因。
  这些调查结果解释了,为什么Invensys Process Systems公司的InFusion品牌控制系统产品经理Grant Le Sueur在介绍公司最新的控制系统产品时,用“易于控制,易于维护,易于使用”来形容这套新的产品。据Le Sueur所言,导致PAS系统利用不充分的另两个重要原因是:过多的系统功能和对用户的认识不足。
  “PAS提供的功能常常是从其他系统中复制过来的,比如工厂信息系统(PIMS),在这种情况下,在PIMS层面上极其重要的执行处理报告和数据分析功能在PAS上就显得有些多余。此外,由于PAS通常集成了多种功能,在培训课程设计、时间安排和培训经费受到限制的情况下,用户通常只接受了PAS核心内容的培训。项目工程师必须利用自己的业余时间去探究潜在的功能,而这时间总是不够的。” Le Sueur解释说。
  当被问及系统总体性能可靠性时,参与调查的人员对于这方面取得的进步都给出了高分。把对新生代系统82%的肯定回答(优秀或良好)对比最老的系统获得的55%,我们会发现,进步的确是显著的。反过来看,只有18%的新生代系统得到了一般和差评,而这个评价的老系统则高达45%,对于PAS供应商来说,这是一个非常乐于看到的结果。
  Frost & Sullivan公司行业经理Sath Rao认为,系统可靠性的进步是值得期待的











。他说:“技术的进步必然会带来可靠性的提高。PAS比过去更具有应付各种情况的能力,操作系统零售商和自动控制供应商在设计、调试和维护系统工作环境方面积累的丰富经验在这里起着至关重要的作用,使得原先可靠性方面的软肋获得了质的飞跃。”

  报警、诊断
  在研究系统可靠性漏洞的企业和组织中,Abnormal Situation Management (ASM) Consortium是最早参与研究并取得相当的成果的。该协会长期关注于工业生产中产生不良影响的事件及其原因。其成员,一些在控制领域领先的企业和大学,投入了大量时间和精力进行研究,目前已经初步掌握了防范、避免类似事件发生的钥匙。其他的自动化控制公司及其设计人员也已经意识到,如果有一个设计更加完善的报警管理系统,就有可能更快地处理报警现象,更进而预防错误的发生。
  为了进一步提高过程控制系统的可靠性,控制公司还在现场总线技术和诊断的开发上花了大力气。实践证明,现场诊断和精确的最终控制对象监测技术在很多场合下都是关键的排除故障的工具。整个行业也已经达成共识,操作员培训,系统改进开发队伍,过程最优化和技术投资,对维持和提
高系统可靠性来说,都是非常重要的。Rao认为:“系统可靠性和正常运行时间的保证是用户应该享有的基本保障。”简单的说,PAS销售商正尽量让客户获得的产品和服务物有所值。

  过程控制系统产品
  需要更多制造商的信息,请访问以下公司网站。

 种类丰富的控制、信息产品 种类丰富的控制、信息产品
  Rockwell Automation Integrated Architecture主要从事从控制到通信的全系列产品开发,其产品包括各种离散式、处理式、批量式、动作式、驱动式控制系统和安全应用系统。其产品特点在于,重视对第三方软硬件的连通性,协作性以及对开放式工业标准的使用,为现场或企业平台的无缝信息整合提供了可能。
  在兼容梯形图,功能块,顺序功能表和结构化文本程序设计语言的同时,Integrated Architecture还将一种名为阶段管理器的ISA S88顺序执行方法,嵌入到Logix家族中所有的控制器中。
  这一工具据说能够简化应用开发,灵活地动态改变生产过程,以适应多种产品和配置。
  Integrated Architecture还可以管理运行监视情况,通过批量执行命令和信息传输来缩减工厂的停工调试期,并根据用户需要提供历史数据和信息。
  www.rockwellautomation.com
  Rockwell Automation公司

Siemens Energy & Automation公司  超越DCS
  Siemens已经超越了当今DCS标准,为希望更新或者移植系统的用户在配置方面提供了新的选择。Simatic PCS 7,作为一个高性能自动化系统,为系统运行周期成本的改善,给出了很多解决方案。一个可升级、适应性强的综合安全系统,内置安全周期运行工具,可以帮助公司达到工业安全标准,比如ANS/ISA S84-2004的要求。
  www.sea.siemens.com
  Siemens Energy & Automation公司

Honeywell公司  将资源转化为成果
  据开发人员透露,Honeywell's Experion Process Knowledge System已经超越了只控制过程的标准DCS的水准,它通过把资产、过程和人力资源整合起来进行管理,从而提高了用户使用的灵活性。开放且十分安全的Experion可以用来衡量和辅助管理从收益最优化到降低维护费用的任何事情。在2005年发布的Experion R300中,第一次出现了可选冗余处理I/O家族中的C系列,其最重要的特点在于,它拥有一个整合了所有过程控制和安全系统(包括非-Honeywell系统)的无缝平台,和一套结构完整、应用广泛,能够获取和共享处理过程中的各类数据和资料以帮助更好地制定决策和促进生产的自动化软件。同时它向下兼容早期的Honeywell系统,和FOUNDATION fieldbus,HART,Profibus,DeviceNet,LON,ControlNet和Interbus等各类现场总线。
  www.honeywell.com
  Honeywell公司

Emerson Process Management公司  减少系统安装和运行周期的开支
  DeltaV v 8.3,对于其开发者的PlantWeb数字设备体系来说,是最为关键的组件之一,它包括Zone 1和Zone 2两个远程I/O模块,还有一个用于Zone 1的限能单口光纤转换器。远程I/O具有降低系统运行开支的设计特点,通过转换器,Zone 1可不接地屏蔽直接接入光缆,从而降低了安装成本。I/O模块为即插即用型的,安装和维护都相当简单,无需进行繁琐的开关设置或其他配置。通过控制网络,I/O模块可以和不同的控制器相连。Zone 2远



























程I/O站可以连接8块离散量或模拟量I/O模块,并可以将其地址灵活分配到最多4个控制器上。Zone 1站可最多附带4块新设计的安全I/O固定模块,每块上都有输入和输出点。新的光纤转换器能够将电缆中的电流和电压控制在额定范围内,因此可以在不外加保护措施的情况下正常工作。
  www.emersonprocess.com
  Emerson Process Management公司

GE Fanuc Automation公司  面向动态应用
  VersaMax Micro 64据称能够提供一整套使用灵活且可升级的自动化方案,包括多种可选的IO扩展模块和通讯方式。GE Fanuc认为,让用户以一个可接受的价格就能享受到从包装到装配、从硬件到SCADA软件的整个系统服务,才是最佳的服务。除了标准件外,用户还可选择包括了多人操作界面和动态解决方案在内的多种附件。在操作员站和控制器上使用的通用编程软件和变量数据库能够缩短工程开发时间,并简化了整个系统的故障排查过程。在动作应用方面,这个系统支持4个65KHZ脉冲列/PMW的输出,可适用于GE Fanuc生产的PowerCube系列单步放大器和发动机,或者是S2K伺服控制器。Micro 64
的高速计数器支持4个100KHZ A类计数器或1个B类计数器来精确定位动作,如果加上一块可与控制器连接的存储器模块,就可以不借助PC直接下载最新的程序更改。
  www.gefanuc.com
  GE Fanuc Automation公司

ABB公司    提高效率,扩展范围
  ABB的工业IT扩展式自动化控制系统800xA大大拓展了它的功能,包括,一套灵活可升级的安全检测系统以降低人员、设备和环境的使用风险;生产管理系统以提高批量生产效率,实时生产智能系统以监测和提高所有设备的使用效率;以及多种不同类型的工程和设备管理工具和措施。其他附件和工具包括工艺学综合工具,它可以与相应数据库相连,调取现场各类数据以备重复使用,比如仪表,I/O配置;线规表和PID图表等;还有全新设计的处理现场工程运行、试车和维护等各项工作的压缩软件包。
  www.abb.com
  ABB公司

  通过统一的平台进行管理
  新的InFusion“企业控制系统”(ECS)据称可以相当经济地将工厂和企业的各种信息整合到一个公用的实时控制和信息平台上。根据Invensys所说,他们开发了一个新的方法来实现这个平台,而不是用过去投入大量资金又难以维护的点对点集成方法。这个系统的推出,使生产厂商不仅能延长他们自控系统和信息库的使用寿命,更将生产层和管理层的联系具体化到更具效率的生产维护部门与营销部门之间的直接联系,以使总投入资产得到最有效的利用。InFusion ECS还兼容目前主流的工厂总线系统,子系统和几乎所有品牌和型号的智能现场设备。它为生产层、MES、和企业层提供了一个统一的、价格低廉的、兼容各种标准的操作维护平台。
  www.invensys.com
  Invensys Process Systems公司
  新增的资产管理
  VigilantPlant设计了一套新的方案,以帮助客户协调工厂的生产管理,从而最大限度地使用资产。Yokogawa Electric声称,系统能够使过程系统有效持续地增值。并且,如果与Centum CS 3000 RS控制系统共同使用,VigilantPlant不仅提高了在线监视和预防诊断的能力,确保了持续发展生产能力,同时可对资产的可靠性、有效性、和预计成果进行分析,使客户既提高了系统可靠性又增强了维护能力。
  www.us.yokogawa.com
  Yokogawa Electric公司

Mitsubishi Electric Automaton公司  可靠的高性能控制
  以Mitsubishi的 Q Series自动化平台为基础的过程控制方案,据称整合了多样化的网络接入方式、混合式控制方式和编程及监控软件,能够实现复杂的过程控制功能。其硬件配置包括可选热备的高速循环处理器和可即时下载的热交换I/O点。此外,它特有的多CPU设计也为在同一硬件平台上同时实现时序控制、动作控制和基于PC的控制提供了可能。PX专用开发工具包提供了一个适用IEC、以功能块为基本的拖放式编程软件。和大部分过程控制软件一样,MC-Worx SCADA系统也提供了相当实用的前后台管理功能。
  www.meau.com
  Mitsubishi Electric Automaton公司 
  翻译:陈廷炯


























 
  
  
  
 
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