完美的一体化集成--集成式的过程控制技术避免了控制系统整体性的破坏

作者:本网编辑 文章来源:《流程工业》(化工) 发布时间:2010-07-05


高效的故障诊断功能和大量过程设备部件工作状态的监控功能,例如控制阀优化带来的维护保养周期和使用寿命的延长。

近十年来,控制系统的生产厂家一直致力于不同过程设备控制技术的集成。对于用户来讲,这种系统集成不仅提高了可靠性和舒适性,同时也降低了成本费用。

过程工艺技术领域中的自动化很难展示自己的同一性,往往是不同生产厂商的不同控制系统共同完成过程生产设备最重要的控制功能(例如生产过程的监控、安全控制技术的实施、靠近流程设备的辅助设备的驱动系统等等)。由多种操作控制方式、优先性文件和接口搭建的控制系统间的“桥梁”是非常脆弱的,无法保障智能化工艺过程生产畅通无阻。加之昂贵的电缆布线费用,电气安装,线路敷设,附加的设备调试费用和配件仓储费用,这些也都成为多系统过程设备控制技术的弱点。而另一方面,大量的实例也告诉人们还有其他方法可寻。

一体化的安全技术

安全技术对人员、设备和环境都起着保护作用。因此,今天越来越多的自动化元器件都带有安全保护功能。如西门子的Simatic Integrated Safety整体安全系统与过程工业自动化控制系统Simatic PCS 7结合,实现了生产过程监控与安全可靠相结合的系统。DCS系统和SIS安全仪表系统同在一个硬件上,及两个系统使用同一个处理器和数据总线,但有着各自不同的输入输出部件。标准的、安全可靠的程序能够同步运行,两者之间互不干涉。控制器的接口,即总的输入输出接口和模块是按照可靠的Profibus DP和PA现场总线技术进行工作的。由于与安全有关的标准通信使用的是同一总线系统,因此无需附加另外的电气布线。自动化和安全保护数据畅通无阻的交换能够使信息提示方案和故障诊断信息实现统一的可视化。


图1 标准配置的系统也能与高可用性和安全可靠的系统组合在一起。很高的SIL 3安全可靠性等级已经在一种监控器中实现。

另一个例子是生产过程和经营过程的相互吻合,这种相互吻合是通过统一的IT框架来实现的,而不再利用传统的企业数据网来实现。从而能够实现从现场总线层,经过控制层直达ERP(如SAP的标准化登录的可能性)。信息流、材料流和库存状态以及生产过程和质量信息的联网改善了企业计划管理的效率。

经标准化接口顺利的进行数据交换和数据传送,允许使用集中式管理的设备管理系统,由此可以直接掌控现场总线仪器设备的数据,快速调试现场总线仪器设备,高效完成维护保养。优化了的故障诊断功能以及监控大量的过程设备电气、机械零部件工作状态的功能(如流程泵的监控、反应釜的监控、热交换器的监控功能等),使得流程设备的维护保养周期更加灵活、延长了流程设备的使用寿命。

一体化的更高价值

与安全系统的集成相似,在流程设备控制系统中集成报警提示系统也给流程设备的操作者带来了很多好处。对于近年来大量使用的过程设备控制系统,采用的都是所谓的“自给自足”式的报警管理解决方案。他们的数据基础由相应的控制系统提供,经通信接口传送。在工作时,通过报警语句的定期分析,以及随后利用DCS系统工具的重新赋值,使得报警次数和频率相应减少。利用这一分析和评判工具,大大减轻了过程设备操作者的工作量,并持续改进了生产流程。

一体化集成方式提供了截然不同的功能性增值,例如在Simatic PCS7中有一系列的高级语句和方式是用于过程控制的,其中包括集成了APC(Advanced Process Control),及高级调节技术方法Fuzzy Control,Smith-Pr?diktor或模块化的多数据量调节。这种PAC功能已经集成在标准的数据库中,从而明显降低了工程设计的时间。可靠地集成在数据库中,其含义是由生产厂进行的连续测试,不断的功能维护,并将优化改进的升级版本提供给用户。


图2 流程设备工作状况的显示和报警提示的清除都符合流程设备操作者的生产操作习惯。

一体化的远程遥控功能

在某些过程设备中,譬如在石油和天然气企业或水处理企业中,他们的流程生产设备占地面积很大,间隔距离非常遥远。远离生产厂的外部设施(例如天然气生产企业中交换站或空压机站、石油运输管道中的加压泵站)都通过远程遥控的方式与企业的控制系统相互连接。它们往往由不同的系统构成,如过程总控制系统和外部工作站中使用的所谓RTU远程终端设备系统,一套网络系统承担着远距离设备的监控任务。Simatic PCS7 TeleControl中集成了对这些外部工作站的远程通信协议,是一个直接将远程遥控与过程设备控制系统联系在一起的解决方案。

小结

一体化的概念,以及集成的概念,在控制技术领域中非常易于理解。其优势在于畅通无阻的数据处理,降低了费用和消耗,使过程设备的操作者有着统一的工作环境。本文介绍的应用实例仅仅是一些特定应用情况和功能的反映,而记录这些应用的明细表可以无休止的一直写下去:驱动技术的集成或低压、中压电气设备的集成、集成式的Batch功能等。

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