在过去的几年里，人机界面的改进令人瞩目。那是否意味着你需要使用新的技术来代替现有的人机界面（HMIs）和数据采集与监视控制系统（scada）？过程控制领域中的一些公司的答案是“是的”。这些公司已经进行完成对现有系统的换代或翻新，并且从中获益匪浅：更为简单的操作员训练过程、为解决硬件老化问题所采用的更为可靠的过程数据跟踪技术。下面就是这些公司所得经验的提要。如需了解这些产品和项目的更多信息请访问列出的网址。
减少操作员的学习时间
想要在竞争异常激烈的钢铁工业中获得成功，那么合格品的运输就必须可靠且具有时效性。制造所需要的是能够确保平稳运行的成熟控制系统。在中洛锡安郡，德州Chapparal钢铁公司的生产过程如下：先将可回收利用的废旧金属粉碎成拳头大小的碎块，然后将其熔化以便于进一步重铸成可销售的产品。该公司的自动化经理David Quessenberry介绍说：“我们的所有生产过程均相互连接，我们的成功在于各个生产环节之间运输钢铁时的无缝衔接。”
图1：Roche Diagnostics 位于德国曼海姆
新的包装流水线的操作员们，使用来自Wonderware
的HMI软件更容易满足FDA的要求。（图片来自Wonderware）
Chapparal团队已经与其合作伙伴AMI签订了合同，为他们在弗吉尼亚的工厂共同设计、配置、并应用一套自动化系统。在对项目进行评估后，他们决定采用GE Fanuc对90-70及90-30系列PLC，Genius I/O及Cimplicity人机界面软件，以此确保与GE驱动系统严格整合性及可靠性。而工业以太网则将信息从控制器传输到遍布车间的HMI软件终端上。
新的安装方式带来了更多的功能，还可以更方便的使用。AMI的工程经理Bernardo解释说：“这种系统提供了质量更好的屏幕，它的颜色更多也更分明，且具有更快的通讯速度，因此其刷新率可以达到一个比较高的水平，而这点对于轧钢厂来说是尤为重要的。”
HMI系统的过程可视功能减少了学习操作流水线的时间。Quessenberry说：“每个操作员都可以立即清楚的了解整个工厂的状况，并且知道每个设备的位置。”另外，GE Fanuc的历史数据库一次可以实时高速的收集、归档、分类最多100，000个工厂级过程信息数据点，具有突出的过程可见性与可观的性能改进。
www.chapusa.com;
www.gefanuc.com
增加可视I/O节点
有时候项目本身的限制决定了不能对现有软件和硬件进行整体的更新。比如说在布鲁克哈芬国家实验室的相对论性重离子对撞机项目，数以百计的物理学家利用这个设备进行实验，试图了解“宇宙大爆炸”后最初一段时间宇宙到底是什么样的。
直到不久以前，对撞机的低温控制系统中的Crisp Automation公司的分散控制系统（DCS）还运行在一台陈旧的冗余VAX小型机上。虽然工程师们对系统性能已经比较满意了，但是基于DOS的人机界面还是有很多问题，比如操作麻烦，适应性和可视性都不强。由于系统是基于一个陈旧的PC工作站，虽然显示出有上百个机器，但是相互联系却极其有限。数据不能在网络直接传输，且从结构上来讲没有升级空间。如果要更换整个系统，需要重新构建整个显示系统，大量的费用，以及很长的停车时间。
这套系统的原始集成商，Salem Automation向他们推荐了InduSoft的解决方案，因为InduSoft与Crisp有着很紧密的联系。根据Brookhaven的应用经理Parick Talty的说法“InduSoft为Crisp提供了移植的途径，所以现有的显示器可以直接与新的硬件进行连接”。
这种移植保证了整个过程的平稳连接。InduSoft的通讯驱动可以与最新的VAX控制系统直接对话。“现在系统包括了超过10000个可视I/O节点，这其中既有原来已有节点，也有更新系统时新添加的数据源”Talty说。“系统中有十二个操作站，任何人都可以用安全的浏览器访问客户端。InduSoft采用了微软公司的Windows操作系统，这使得工作人员可以强化输出屏幕的性能，将原来3到4个屏幕显示的内容整合到一个页面上。”Talty继续说到“现在工厂采用TCP/IP网络协议代替DECNET来控制VAX系统。系统软件的集成性非常之好，甚至连操作员都经常看不出整个控制过程是在不同的硬件上运行的。”
www.bnl.gov; www.crispauto.com; www.indusoft.com
可靠的过程跟踪数据
医药产品的质量要求是非常严格的。想要在美国市场上销售此类产品，生产商必须遵循食品药品管理局（FDA）的大量严格规定。而且官方还要担心生化恐怖活动和产品破坏。
为了满足在糖尿病治疗产品和诊断产品方面的日益增长的需求，Roche Diagnostics为其在德国曼海姆的生产线新增加了一条包装流水线。这条流水线采用了Invensys Systems下属Wonderware的产品及性能管理软件。Dr焎ker Steuer-ungssysteme管理主管Uwe Dr焎ker介绍说：“在这样一种特殊情况下，我们在选择各部分部件时必须非常谨慎。我们的工程师需要找到的解决方法必须具有以下特性：首先要操作方便，更重要的是系统的数据完整性必须达到一个很高的水平，这样才能满足FDA对于全面过程跟踪的严格要求。”
图2：Gilbert 的污水处理工厂，使用Allen-Bradley 的ControlLogix 硬件以及WonderwareIntouch 9.5
软件取代了过时的系统，并且降低了支持和培训成本。（ 图片来自Wonderware）
图3：捷克Leciva 公司手里的FDA 文件更加完整，操作员们通过Iconics的Genesis32
软件套装获取并提供指导。这家药商生产标准化的溶液，如图所示，在安瓿经过自动
填充机之前，它们被存放在储藏罐中。（图片来自Iconics）
为了将每个过程步骤具体化，Roche Diagnostics的系统必须记录下完成每个工作环节的操作员及这些工作的完成时间。将InTouch的用户管理特性与Microsoft Windows 2000自身提供的功能相结合，Roche公司在不给用户操作系统权限的情况下就能对曼海姆工厂的信息进行存档，并保证其极高的安全性。此外，在安装系统时还有一套并行的冗余系统。如果冗余系统侦测到主系统失效，那么它将自动切换到主控模式，以此做到有效的故障保护。
“并不只有我们的工厂收到了良好的效果”Drücker评论到。“我们已经将Wonderware的解决方案进行了推广，很快基于上述包装设计的瓶装包装流水线将投入使用。”
www.roche.com/div_diag.htm;
www.druecker.de;
www.wonderware.com
推进质量保证
美国以外的医药公司同样要面对严格的要求。Leciva是捷克共和国最大的医药生产商，占有捷克以及斯洛伐克的市场。该公司生产药物溶液，并用大型储罐储存。储罐中的溶液自动注入生产最终产品-安瓿的机器中。与FDA一样，捷克负责药品安全的国家机构—国家药物管制所也制定了GMP标准—药品优良制造规范，这一标准规定必须对生产过程的每一个方面都进行记录。
在布拉格的工厂中，Leciva选用了Iconics的Genesis32软件组件。这一套软件包括了GraphWorX32, TrendWorX32及ScriptWorX32，以上软件都在一台西门子的Simatic S7 OPC服务器上运行。系统集成商SIDAT CZ为Leciva安装并配置了这套系统。这套系统的主要功能是监视产品生产过程，并能通过HMI屏幕向操作员提供清晰的操作指导及信息，此外它还能收集数据，并利用Microsoft Excel表格将数据以数字或图片的形式储存起来。Lecva的控制系统经理Milan Turinsky说：“Iconics Genesis32软件系统大大增加了我们的数据记录完整性，并使得我们的质量控制水平得到很大的提升。”
www.zentiva.cz (click on English); www.iconics.com; www.siemens.com
保持与网络连通
一般的空气分离厂的生产过程如下：先冷却空气直至完全液化，而后通过蒸馏塔加热液化空气得到所需要的气体，如氮气，氧气，氩气等。这些气体产品然后被装进气瓶或气罐中以便运输，而更为经济的做法是直接将需要使用这些工厂建在空气分离厂附近，这样就可以直接使用气体产品而免去运输费用。在日本，Taiyo Nippon Sanso公司于1935年首次建造了这样的工厂，而现在，该公司的工厂已遍布全球。
该公司还开发出了全球首创的用于生产重水的氧气液化分离技术，重水主要应用在特定的层析癌症诊断系统中。这类应用需要一种不间断的可靠系统，符合IEC 61131-3标准的编程语言，且使用联网的scada进行远程控制。由于每个空气分离厂的过程参数均不相同，
为了保证能够稳定、不间断的为下游生产厂提供气体，该公司采用了Yokogawa公司的Stardom FCN独立控制器及VDS scada，该系统具有双重冗余的CPU，网络功能，以及电源。在带网络功能的SCADA上实现远程控制不需要添加其它软件。Taiyo Nippon Sanso的设计部门员工Masahiro Ikeda及Isao Shimamura说“在测试阶段，工程师花费了大量时间用于检查与调试。现在，使用带网络功能的SCADA，我们仅仅使用网络客户端就可以检查及修改整个过程。当我在线上工作时，我不再需要用手机时刻与控制室保持联系。”
www.tn-sanso.co.jp/en; www.yokogawa.com
升级过时的水处理系统
快速增长的人口带来了许多问题，如资源及基础建设等。在1980年，Gilbert仅仅是一个拥有6000人口的安静小镇。到2005年，人口爆炸性的增长到了180000。小镇的水处理厂建于90年代中期，设计日产量为一千五百万加仑水，后来产量达到了设计的3倍。尽管如此，这个水处理厂仍然在超负荷生产。该厂
Phoenix的DL Engineering & Controls (DLEC)的一位负责人Chris Lynch在污水处理方面有着超过15年的工作经验，并且对SCADA系统进行过重要的升级。现在，根据他对小镇需求的理解，他提出了几个选择。
预支出费用最小的方案是对现有系统重新编程以满足现在的需求。不幸的是，这种方法不能解决硬件老化问题。而且现有软件需要可以运行Windows98的PC机，而微软对此早就不提供支持了。保留现有硬件，并使用梯形图对整个控制系统进行重新编程可以满足软件方面的要求，但费用相当可观，而且以后的维护及维修部件的获得将更为困难。
最后，小镇决定采用Allen-Bradley的ControlLogix硬件系统来替换现有控制系统。这套新系统包括HMI及PLC，并采用Wonderware Intouch9.5软件系统。在工厂计划的停工期内DLEC完成了大部分更新换代工作。新的人机界面采用标准的硬件与软件，包括符合IEEE标准的编程，这使得可以直接将这些软件应用到其它工程中。
根据DLEC，新的硬件和软件将新系统的寿命提升了1倍。在增加了支持项目的同时，更降低了维护和使用培训的费用。
www.dlecinc.com;
www.rockwellautomation.com;
www.ab.com
如需了解更多以上项目的信息，请访问每段下方的网址或访问www.conrtoleng.com并以HMI或人机界面为关键词进行搜索。
翻译：郦杭川
文章编号：070802
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