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控制技術的自我超越

——Namur大會回顧:實現高效的過程管理

http://www.debgrams.com 2010-04-19 14:05 來源:中國自動化學會專家咨詢工作委員會

  盡管在開會之前,由于全球性經濟危機傳來了一些令人吃驚的回絕消息,但是本年度的德國測量與控制標準委員會Namur大會的與會者仍然達到了450人之多。本次Namur大會,主要針對如何提高流程工業企業的過程管理問題進行了討論。

  “我們每一個人都親身感受到了原材料緊缺和能源價格上漲的滋味。”在2008年11月7日召開的Namur大會上,Namur委員會主席Nobert Kuschnerus博士在開幕詞中說到。當能源效率問題的關注度已經在其他領域中一步步升溫時,在流程工業領域中,能源效率問題還依然未受到應有的重視。據Kuschnerus 博士估計:“目前節能的潛力還有25%左右。”他認為僅靠自動化技術是不能實現這一節能目標的。“只有當所有的流程工業企業通過結合工藝改進和自動化技術,才能達到高效節能的目的。”

  另一個有效利用原材料和節約能源的方法是過程控制系統。在這一技術領域中,傳感器是有效的控制元器件。它能夠采集到生產流程中的所有數據,使設備的操作者獲得非常有價值的信息。然而有價值數據和信息的采集并不是一件容易的事情,正如Honeywell公司首席技術官Jason Urso先生在本年度Namur大會期間的報告中所講的那樣:“在過去的一年里共采集了400億字節的數據信息,比過去5000年來積累的數據總量還要多。”

  即使是在這數據的海洋中只有很小的一部分是來自化工和醫藥工業企業的數據,也能夠清楚的說明,利用好這些數據控制流程設備的生產是一件非常不容易的事情。除了匯總到一起的信息和數據之外,還有一些沒有匯總起來的數據和信息,例如一些由新的傳感器采集到的信息,由檢測、分析儀器保存在芯片中的數據,用于安全的手持式儀器中的傳感器數據或者是GPS的人員跟蹤數據。Urso先生還列舉了一些其他數據:“利用視頻技術進行監控有著特別重要的意義,例如對振動的監控、泄露監控或者熱區監控等數據和信息。”這就提出了一個問題,怎樣才能在過程控制系統中處理這些數據。

  為處理這些數據,必須要有不同于傳統控制技術的特殊方法和工具。Honeywell公司將其2002年引入的PLS系統改造成為PKS系統, 使純粹的管理系統轉變為企業獲得經濟效益的工具, 成為一個企業的計算機基礎平臺。傳統的過程控制系統在這一技術改造過程中并沒有失去其保證流程工藝生產的穩定性和可靠性的基本功能,同時又成為實現經濟的自動化控制生產的工具。其原有功能,例如精確的調整流程設備的生產、或者故障的早期識別等等都植入到了新的系統之中。

  

  過程控制也可以通俗的解釋為:把正確的數據發送給正確的人來掌控。在這種情況下,Wireless無線傳輸技術就有著非常重要的意義,例如在庫存物資管理中或者在碰撞監控中都有著非常重要的意義,它改善了企業與維修人員和工程技術人員間的聯系。Urso先生說道:“只有這樣,才能實現信息的雙向溝通,才能快速的得到答復。”如果生產流程的模擬也是基于實時數據基礎上的模擬,則無線通信技術能更好的使用戶了解生產流程。

  小投入 大收益

  Namur委員會的一項調查報告顯示,引入過程控制技術時最大的障礙是使用資質不夠、人員資質低下、操作過于復雜和缺乏管理者的支持。巴斯夫公司的Veit Hagenmeyer博士說道:“過程控制比優化流程工藝的調整方法、精確的流程工藝調節要復雜的多。”而恰恰是這些,也包括其使用方法的復雜性對某些用戶來講提出了特別高的要求。過程控制技術中的一些應用是非常容易集成到現有流程設備中去的,例如對不良調節回路的優化、靜態的APC或者軟件傳感器等等。Evonik Degussa公司的Uwe Piechottka先生說道:“而且MPC模型控制調節模塊能夠減少生產流程的波動,把工作點推進生產流程的極限點。”

  為了成功的貫徹落實這些過程控制技術方法,其基本的自動化系統必須“合格”。“這一技術是對的嗎?現有的調節裝置能用嗎?能夠對調節回路進行優化嗎?有報警裝置和操作分析裝置嗎?”Piechottka先生認為,這些都是在高投資的調節優化之前應該回答的問題。最重要的是,本屆年會提供了有關過程技術的知識,涉及到大量的用戶企業。只有當過程控制這一工具已經納入規劃設計階段時,項目內容的優化才真正發揮重要的作用,同時也開創了無限應用的可能性。Pieschottka先生認為:“過程控制技術這一項目經常涉及到許多有爭議的問題和可以改進提高的問題。”

  事先知道全過程

  很多情況下,人們很難事先準確的知道項目是否節約費用。因此,可按拜耳技術服務公司Karsten-Ulrich Klatt先生在大會期間所作的報告那樣事先進行測試。近幾年來,在流程設備的操作者培訓中、在新建項目流程設備的調整試車中,不斷的采用OTS操作者培訓模擬技術。當這一技術在石化生產企業中的使用不斷增長時,在化工企業中的情況則完全不同。在化工工業中,簡單的、成本費用相對低廉的、采用了原裝操作界面和自動化控制界面的DCS測試方法就足夠了,就能夠完成直至整個系統的測試和模擬。

  Klatt先生在介紹這種模擬時說道:“通過詳細的再現流程工藝的動態過程,結合相應的操作接口就能夠形成非常真實的教學培訓系統,就可以與飛行模擬器相比較。在這一系統中,可以顯示正常的流程生產過程,也可以模擬生產過程中的故障;例如某個控制閥被堵塞后的情況,一個流程泵失效后的情況或者氣候環境的影響,例如雷陣雨帶來的降溫影響。”借助于顯示屏上可視化的調整試車技術,可以發現自動化方案和控制系統設計中的錯誤,并排除這些錯誤,從而對過程控制系統進行優化、對流程設備進行工作參數的賦值、設置。在完成這樣的模擬測試之后,在流程設備真正調試時就非常簡單了,只需按一下按鈕就即可。

  通信技術的未來

  新的通信技術,已經到了傳統電子控制技術發展的十字路口。例如,越來越多的用戶正在一步步的與傳統的分層次控制方式說“再見”。未來,經營管理層與生產現場層次之間的結合將更加緊密,塊狀局部的自動化解決方案幾乎沒有了市場。巴斯夫公司的Martin Schwibach先生認為:“未來,通用的信息通信方式將會受到歡迎,以便實現一個通用的、跨操作系統平臺的通信系統。其中,安全也必須是這一系統研發的一個重要目標。”他還認為,通信技術的變革將會成為流程工業企業技術改變的推動力。在新的通信技術推動下,將會出現全新的技術服務領域,全新的技術應用領域,帶來很高的系統靈活性,從而也可提高流程工業企業的經濟效益。根據Schwibach先生的預測,凡是在傳統的通信技術不夠經濟的應用場合、在傳統通信技術長期以來一直不是最合適的解決方案的應用場合,都將成為現代化通信技術的潛在市場。

  Schwibach先生進一步說道:“無論新的通信技術被稱之為無線通信技術或者是被稱之為以太網通信技術,用戶希望得到的是清楚的答案。”而對于這樣的通信技術的選擇標準同樣也是幾年來自動化技術的標準:可靠性、可用性、持久性和投資可靠性。而恰恰是可用性問題往往不能令人非常滿意:“自動化通信技術的可用性一般都只達到了99%。按照這一比例計算相當于每年有4天時間或者每周2小時無法正常工作。利用這樣的通信系統我們是無法開始生產的。”

  自動化技術是在不斷的發展和變化的,就像Namur委員會所見證的那樣。在Namur成立30年之后,明年的會議,自動化技術領域中的專家們將在德國Bad Neuenahr市就“自動化技術中的通信技術”展開討論。

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