打破傳統DCS作為單一控制系統的理念
http://www.debgrams.com 2011-08-30 15:05 來源：霍尼韋爾過程控制事業部
Honeywell的Experion Pks（EPKS）系統可謂是為大規模高集成度的控制系統量身訂制的。EPKS在控制網絡，全局數據庫集成，控制算法優化上都達到世界領先技術水平；同時還可以集成如仿真培訓系統，視頻系統，儀表管理系統等高級應用系統，可以為用戶提供真正的集成化解決方案，而不僅僅是DCS控制系統。
自EPKS推出以來，Honeywell已將DCS單一過程控制系統結構的理念延展為集成化的系統結構理念，并著重于提供針對項目和用戶需求的集成化解決方案，而非單一的DCS系統。Experion PKS系統是最新一代的過程自動化系統，是當今唯一使人員與過程、經營和資產管理融合在一起，能幫助過程生產廠商提高利潤和生產力的過程自動化系統。
Experion的核心是Experion平臺，集霍尼韋爾30年的過程控制、資產管理、領域專家的豐富經驗，融合當今最先進的控制、各種開放的工業標準以及最新的計算機網絡等技術，將所有霍尼韋爾及非霍尼韋爾過程控制和安全系統集成為一個單一且統一的結構。Experion為用戶提供了遠高于集散系統的能力，包括植入式的決策支持和診斷技術為決策者提供所需信息；安全組件保證系統安全環境獨立于主控系統，提高了系統和安全的可靠性。
圖1 Experion PKS系統結構圖
EPKS結構具有眾多優勢，各個系統可以以模塊化的方式集成到EPKS系統中，實現全局數據統一管理。集成化解決方案可以消除各系統獨立操作的差異，實現人機界面風格操作方式統一，在降低培訓維護成本的同時也可以將人為操作失誤幾率保持在最低。如圖1所示，Experion PKS系統是以DCS/SCADA/SAFETY系統為核心，又集成各種高級應用的開放型控制系統。
EPKS的主要特點有以下幾點：
1.先進的分布式系統架構（DSA）
在當今工業過程規模日益擴大的驅動下，傳統DCS已經無法實現大規模集中管理的要求，所有集散型控制系統中，霍尼韋爾的Experion系統分布式系統架構DSA提供了最靈活、最高性能的系統結構。
2.集中管理
Experion PKS服務器提供強大的集中管理功能，用于集中管理DCS信息數據庫、生產過程長歷史數據庫、報警&事件雜志數據庫以及第三方設備（SCADA 子系統集成）管理。
3.Honeywell HMIWeb技術
HMIWeb技術是基于Web結構的人機界面，可以集成過程控制數據和商業應用數據。HMIWeb采用Honeywell新一代的操作員界面技術，以HTML（超文本鏈接標示語言）為顯示畫面的基本文件格式，提供采用Microsoft公司的IE瀏覽器訪問Experion過程畫面的功能。
4.開放系統
Experion系統支持最先進的開放技術和標準，包括 SQL，Visual Basic和OPC等，使得系統開放通訊的實施極為方便。
5.系統安全
Experion系統從操作員權限管理，控制數據包識別以及多層網絡結構，保證系統的操作和控制安全。
6.Experion C300過程控制器
C300過程控制器為Experion平臺提供強大、可靠的控制功能，適用于廣泛的工業應用，包括連續過程、批量過程、開關量運算以及機械設備控制等各類型的控制。C300是將調節控制、快速邏輯控制、順序控制以及批量控制集于一身的緊湊、高效、低成本的最佳控制器。控制功能由控制算法庫提供，控制算法庫由被稱為功能塊（Function Blocks）的大量運算模板所構成。先進的圖形化的控制組態工具Control Builder使得控制策略的生成和組態極其方便。Control Builder 不僅應用于組態控制策略，還可以將組態好的控制策略下裝至控制器以及進行在線監控和在線修改。
C300內置Profit Loop是霍尼韋爾的專利算法，為一個單輸入/單輸出（SISO）模型預估調節器（圖2）。Profit Loop是自動化控制領域中的一個革命性的突破，在常規控制層提供了無法超越的優勢。特殊的設計使其操作簡捷，比常規PID調節器有更高的效率，由此提高生產效率，降低設備損耗并且節省維護費用。
圖2 C系列IO
以一個實例來說明PKS系統幫助用戶實現的控制優化：云南云天化股份有限公司在年產2萬t聚甲醛項目中，使用了Honeywell的PKS系統控制。裝置中精餾塔、蒸餾塔共計17個，由于精餾塔、蒸餾塔關聯變量之間耦合嚴重，過程反應慢、動態響應時間長、滯后嚴重，使用常規PID控制效果一直不佳，不僅不能自動，手動操作效果也不理想，成為該裝置控制的難點，直接影響到了產品質量和蒸汽的消耗。
Profit Loop投用后，控制器很好地克服了模型誤差、強耦合、多干擾、未知干擾等不良因素的影響，達到了精餾塔穩定運行，提高產品質量的效果。采用Profit Loop，不僅降低了操作人員的勞動強度，使裝置運行平穩，提高了產品質量控制的一致性，還節約了蒸汽，提高了生產的經濟效益。
相比于國外產品，國內DCS還有很長一段路要走。由于國產DCS產品起步較晚，進入市場時間不長，因而對于控制系統的理解還停留在早期傳統DCS過程控制的階段。然而，在工業生產規模日益擴大的趨勢下，用戶對于控制系統的擴展性和開放性，以及全廠數據集中管理的需求也顯現得更加重要。隨著DCS在各行各業中的廣泛應用，國內用戶對控制系統的認識也逐漸成熟，全廠控制系統集成化的理念被越來越多的用戶及專家認可和推廣。集成化的控制系統具有集成便捷、可靠性高、維護成本低等優點，這也是國外控制系統應用的普遍理念。
因此，國內DCS生產廠家必須打破傳統DCS作為單一控制系統的理念，著眼可擴展的開放型控制系統，豐富完善控制系統的功能，才能使自主DCS系統保持健康持續的發展。
10多年前，某一DCS制造商提出FCS的理念，它是根據FF現場總線的發展，認為回路控制功能將會全部下移到現場儀表中完成，由此取代傳統DCS的控制器。曾有人預測FCS將取代DCS，但是Honeywell從來不承認FCS取代DCS的理念，不但FCS不能取代DCS，而且隨著科學技術的發展，DCS控制器在處理能力上會更加強大。這也是Honeywell對功能下移的理解，比如Profit loop是以前優化控制APC的功能，需要單獨上位機完成，現在下移到C300控制器中，使單回路控制品質得到極大提高；除此之外，還有如批量配方管理功能也是從上位機下移至C300控制器的功能。通過10多年的實踐證明，所謂FCS的理念并沒有被廣大用戶接受采納，而FF現場總線也只是作為DCS控制系統下的總線網絡存在。
在DCS應用逐漸趨于成熟的同時，市場對DCS系統的傳統理念也在發生本質上的轉變。DCS的生產商已不僅僅是在提供單一的DCS產品，更多的是在為用戶提供一套完善的集成化解決方案。Honeywell通過大量收集用戶的使用反饋意見，也在不斷地完善EPKS系統，力求為用戶提供高效、安全、可靠的系統。
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