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控制技術(shù)的自我超越

——Namur大會回顧:實現(xiàn)高效的過程管理

http://007sbw.cn 2010-04-19 14:05 來源:中國自動化學(xué)會專家咨詢工作委員會

  盡管在開會之前,由于全球性經(jīng)濟(jì)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(biāo)準(zhǔn)委員會Namur大會的與會者仍然達(dá)到了450人之多。本次Namur大會,主要針對如何提高流程工業(yè)企業(yè)的過程管理問題進(jìn)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(dāng)能源效率問題的關(guān)注度已經(jīng)在其他領(lǐng)域中一步步升溫時,在流程工業(yè)領(lǐng)域中,能源效率問題還依然未受到應(yīng)有的重視。據(jù)Kuschnerus 博士估計:“目前節(jié)能的潛力還有25%左右。”他認(rèn)為僅靠自動化技術(shù)是不能實現(xiàn)這一節(jié)能目標(biāo)的。“只有當(dāng)所有的流程工業(yè)企業(yè)通過結(jié)合工藝改進(jìn)和自動化技術(shù),才能達(dá)到高效節(jié)能的目的。”

  另一個有效利用原材料和節(jié)約能源的方法是過程控制系統(tǒng)。在這一技術(shù)領(lǐng)域中,傳感器是有效的控制元器件。它能夠采集到生產(chǎn)流程中的所有數(shù)據(jù),使設(shè)備的操作者獲得非常有價值的信息。然而有價值數(shù)據(jù)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(shù)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(jié)的數(shù)據(jù)信息,比過去5000年來積累的數(shù)據(jù)總量還要多。”

  即使是在這數(shù)據(jù)的海洋中只有很小的一部分是來自化工和醫(yī)藥工業(yè)企業(yè)的數(shù)據(jù),也能夠清楚的說明,利用好這些數(shù)據(jù)控制流程設(shè)備的生產(chǎn)是一件非常不容易的事情。除了匯總到一起的信息和數(shù)據(jù)之外,還有一些沒有匯總起來的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù),用于安全的手持式儀器中的傳感器數(shù)據(jù)或者是GPS的人員跟蹤數(shù)據(jù)。Urso先生還列舉了一些其他數(shù)據(jù):“利用視頻技術(shù)進(jìn)行監(jiān)控有著特別重要的意義,例如對振動的監(jiān)控、泄露監(jiān)控或者熱區(qū)監(jiān)控等數(shù)據(jù)和信息。”這就提出了一個問題,怎樣才能在過程控制系統(tǒng)中處理這些數(shù)據(jù)。

  為處理這些數(shù)據(jù),必須要有不同于傳統(tǒng)控制技術(shù)的特殊方法和工具。Honeywell公司將其2002年引入的PLS系統(tǒng)改造成為PKS系統(tǒng), 使純粹的管理系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)槠髽I(yè)獲得經(jīng)濟(jì)效益的工具, 成為一個企業(yè)的計算機基礎(chǔ)平臺。傳統(tǒng)的過程控制系統(tǒng)在這一技術(shù)改造過程中并沒有失去其保證流程工藝生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可靠性的基本功能,同時又成為實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的自動化控制生產(chǎn)的工具。其原有功能,例如精確的調(diào)整流程設(shè)備的生產(chǎn)、或者故障的早期識別等等都植入到了新的系統(tǒng)之中。

  

  過程控制也可以通俗的解釋為:把正確的數(shù)據(jù)發(fā)送給正確的人來掌控。在這種情況下,Wireless無線傳輸技術(shù)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(jiān)控中都有著非常重要的意義,它改善了企業(yè)與維修人員和工程技術(shù)人員間的聯(lián)系。Urso先生說道:“只有這樣,才能實現(xiàn)信息的雙向溝通,才能快速的得到答復(fù)。”如果生產(chǎn)流程的模擬也是基于實時數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的模擬,則無線通信技術(shù)能更好的使用戶了解生產(chǎn)流程。

  小投入 大收益

  Namur委員會的一項調(diào)查報告顯示,引入過程控制技術(shù)時最大的障礙是使用資質(zhì)不夠、人員資質(zhì)低下、操作過于復(fù)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(yōu)化流程工藝的調(diào)整方法、精確的流程工藝調(diào)節(jié)要復(fù)雜的多。”而恰恰是這些,也包括其使用方法的復(fù)雜性對某些用戶來講提出了特別高的要求。過程控制技術(shù)中的一些應(yīng)用是非常容易集成到現(xiàn)有流程設(shè)備中去的,例如對不良調(diào)節(jié)回路的優(yōu)化、靜態(tài)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(diào)節(jié)模塊能夠減少生產(chǎn)流程的波動,把工作點推進(jìn)生產(chǎn)流程的極限點。”

  為了成功的貫徹落實這些過程控制技術(shù)方法,其基本的自動化系統(tǒng)必須“合格”。“這一技術(shù)是對的嗎?現(xiàn)有的調(diào)節(jié)裝置能用嗎?能夠?qū)φ{(diào)節(jié)回路進(jìn)行優(yōu)化嗎?有報警裝置和操作分析裝置嗎?”Piechottka先生認(rèn)為,這些都是在高投資的調(diào)節(jié)優(yōu)化之前應(yīng)該回答的問題。最重要的是,本屆年會提供了有關(guān)過程技術(shù)的知識,涉及到大量的用戶企業(yè)。只有當(dāng)過程控制這一工具已經(jīng)納入規(guī)劃設(shè)計階段時,項目內(nèi)容的優(yōu)化才真正發(fā)揮重要的作用,同時也開創(chuàng)了無限應(yīng)用的可能性。Pieschottka先生認(rèn)為:“過程控制技術(shù)這一項目經(jīng)常涉及到許多有爭議的問題和可以改進(jìn)提高的問題。”

  事先知道全過程

  很多情況下,人們很難事先準(zhǔn)確的知道項目是否節(jié)約費用。因此,可按拜耳技術(shù)服務(wù)公司Karsten-Ulrich Klatt先生在大會期間所作的報告那樣事先進(jìn)行測試。近幾年來,在流程設(shè)備的操作者培訓(xùn)中、在新建項目流程設(shè)備的調(diào)整試車中,不斷的采用OTS操作者培訓(xùn)模擬技術(shù)。當(dāng)這一技術(shù)在石化生產(chǎn)企業(yè)中的使用不斷增長時,在化工企業(yè)中的情況則完全不同。在化工工業(yè)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(tǒng)的測試和模擬。

  Klatt先生在介紹這種模擬時說道:“通過詳細(xì)的再現(xiàn)流程工藝的動態(tài)過程,結(jié)合相應(yīng)的操作接口就能夠形成非常真實的教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng),就可以與飛行模擬器相比較。在這一系統(tǒng)中,可以顯示正常的流程生產(chǎn)過程,也可以模擬生產(chǎn)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(huán)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(diào)整試車技術(shù),可以發(fā)現(xiàn)自動化方案和控制系統(tǒng)設(shè)計中的錯誤,并排除這些錯誤,從而對過程控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化、對流程設(shè)備進(jìn)行工作參數(shù)的賦值、設(shè)置。在完成這樣的模擬測試之后,在流程設(shè)備真正調(diào)試時就非常簡單了,只需按一下按鈕就即可。

  通信技術(shù)的未來

  新的通信技術(shù),已經(jīng)到了傳統(tǒng)電子控制技術(shù)發(fā)展的十字路口。例如,越來越多的用戶正在一步步的與傳統(tǒng)的分層次控制方式說“再見”。未來,經(jīng)營管理層與生產(chǎn)現(xiàn)場層次之間的結(jié)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(rèn)為:“未來,通用的信息通信方式將會受到歡迎,以便實現(xiàn)一個通用的、跨操作系統(tǒng)平臺的通信系統(tǒng)。其中,安全也必須是這一系統(tǒng)研發(fā)的一個重要目標(biāo)。”他還認(rèn)為,通信技術(shù)的變革將會成為流程工業(yè)企業(yè)技術(shù)改變的推動力。在新的通信技術(shù)推動下,將會出現(xiàn)全新的技術(shù)服務(wù)領(lǐng)域,全新的技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域,帶來很高的系統(tǒng)靈活性,從而也可提高流程工業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)Schwibach先生的預(yù)測,凡是在傳統(tǒng)的通信技術(shù)不夠經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用場合、在傳統(tǒng)通信技術(shù)長期以來一直不是最合適的解決方案的應(yīng)用場合,都將成為現(xiàn)代化通信技術(shù)的潛在市場。

  Schwibach先生進(jìn)一步說道:“無論新的通信技術(shù)被稱之為無線通信技術(shù)或者是被稱之為以太網(wǎng)通信技術(shù),用戶希望得到的是清楚的答案。”而對于這樣的通信技術(shù)的選擇標(biāo)準(zhǔn)同樣也是幾年來自動化技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn):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(shù)的可用性一般都只達(dá)到了99%。按照這一比例計算相當(dāng)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(tǒng)我們是無法開始生產(chǎn)的。”

  自動化技術(shù)是在不斷的發(fā)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(shù)領(lǐng)域中的專家們將在德國Bad Neuenahr市就“自動化技術(shù)中的通信技術(shù)”展開討論。

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