图1 在过去的20年里，流程设备控制室中控制屏显示方式发生了很大的变化

随着智能手机和平板电脑的成功应用，操作控制也有了新的标准，操作者要求通过移动设备传输数据。不久的将来,智能手机和平板电脑的功能也能在主控室中实现吗？这样的系统能够提高流程设备的安全可靠性吗？生产厂家对这些问题的回答都显得非常谨慎，并有所保留。但他们对可视化和操作问题则给出了完全肯定的回答。

摇头、打手势，甚至懊恼得破口大骂——在流程设备主控室中的操作人员进行操作控制时可能出现“丰富多彩”的景象。Bernecker & Rainer公司流程工业自动化经理Martin Reichinger 说道：“iPhone的成功给流程设备控制室的操作者带来了新的期望，流程设备控制中可以改变这种以打手势传递信息的传统控制方式。”但iPhone手机用户非常清楚，基于鼠标的操作比智能手机式的操作更安全。

而且，智能手机的操作技术还没有真正引入流程工业的控制系统之中，还没有人真正知道智能手机的控制方式在流程工艺控制过程中的表现如何。同时，用户对主控室中显示屏的大小、显示方式和分辨率等要求的差异很大。触摸屏技术正处在发展和变化之中，不同的市场对同一技术有不同的要求。这种趋势已经在人机接口HMI技术的模块化设计和应用中体现出来了。Pepperl+Fuchs公司操作和监控系统研发负责人Achim Rausenberger先生解释说：“只有模块化才能快速、便捷地满足用户的不同要求。”

目前，系统供应商正在研究怎样将自动化控制系统从Windows XP移植到Windows 7操作平台中，同时用户也会提出一些新的要求，这是R. Stahl HMI公司软件开发和产品生产负责人Horst Friedrich先生根据自己的经验总结的。

“我们的主要目的是为用户提供合适的产品，例如：原来Windows XP操作系统使用的是19in的显示器，分辨率为1280×1024像素；而新的Windows 7操作系统使用的显示器较宽，分辨率为1920×1200像素。”因此，他们研发设计了二合一显示器，这种显示器适应了市场需求的变化。Friedrich先生说：“我们不断使自己的产品适应未来市场的要求。R. Stahl HMI公司是第一家能够生产在易燃易爆危险场合中使用的24in屏显示器的厂家。目前，我们正在开发适合于易燃易爆场合，基于RFID射频识别技术的安全防护解决方案。”

图2 “许多流程设备控制室的工作人员尝够了3D显示技术所带来的苦果。越来越丰富的色彩、格式和动画并不一定是最好的显示效果，显示屏最重要的作用是保证生产过程安全可靠。”
——Martin Reichinger，B&R公司

同时，还有一些其他的外部因素也促进了这一研发的开展。例如，经济性和环保性的要求提高了流程设备的复杂性和自动化程度，从而部分地减少了主控室操作者的工作量。“经济性和环保性要求操作人员在操作时更多地注意生产过程的有关信息。直观了解生产过程的当前状况和及时地做出反应显得越来越重要。”西门子纽伦堡市工业自动化公司Simatic PCS 7系统的市场营销和推广主管Christian Dittrich先生在谈到主控室的发展趋势时说道。很多情况下，专业技术人员不是一直都在现场，需要遥控指导，基于这一点要求，更需要使用创新性的可视化解决方案。Dittrich先生说：“只有使用可视化的解决方案，才能够帮助操作者顺利地完成日常操作，在紧急情况下帮助他们解决难题。”

控制中心外的控制

过去，主控室是流程设备的信息中心，其他地方都只能获得离线信息。利用移动式控制仪器设备则能够随时随地的掌握流程设备的数据和信息。曼海姆市ABB公司的工业解决方案主管Axel Haller先生说道：“操作人员可以在办公室里对质量报警和情况做出判断并在线确认，或者是在室外对检测结果直接做出回应。平板电脑可以在这些场合使用，尤其是在设备维护保养过程中。”ABB公司工业解决方案已经实现了对复杂且灵活性很高的流程生产过程的现场控制。

易燃易爆使用许可

利用平板电脑，技术人员可以在旅途中获取详细的生产设备数据，接通操作者，做出更加详细的分析。“利用平板电脑能够很快地解决问题。”Dittrich先生坚信。虽然技术人员可以对流程设备进行远程遥控操作，但Dittrich先生建议最好还是在设备现场做关键性的决策。

近几年来，B&R公司向市场推出了控制系统产品，该公司坚信流程设备的操作者将会更多的使用这种操作工具，更好地完成现场操作。Reichinger先生认为好的老式主控室系统还具有一定的保留价值，研发的方向不能太偏激。他说：“强行对目前正常运行的流程设备控制系统进行改造，推广和使用新的控制系统有点强人所难。”

图3 “创新性的可视化解决方案帮助流程设备的操作者完成日常任务，帮助操作者正确地处理紧急意外。”
——Christian Dittrich，西门子公司

除了维护保养之外，新系统已经应用在一些物流领域中。在推广新系统时往往会受到限制和制约，R. Stahl HMI公司认为主要是在易燃易爆危险场合中使用的许可和显示器规格。Friedrich先生关注的是目前全高清大屏幕自动化操作系统易于操作的接口。

Namur协会认为，缺少易燃易爆危险场合的使用许可是新系统推广和应用的最大障碍。除此之外还有一些其他的问题，例如：（缺少WLAN技术）通信覆盖面较小，充电电池重量太大，大多数传统的操作控制台和平板电脑都要进行双重设置等。

Peppel+Fuchs公司认为，不可能完全接受智能手机和平板电脑的操作模式，首先是不能在流程工业的操作和监控过程中完全照搬智能手机和平板电脑的技术和操作方式。“只有准确地理解了用户的需求，才能结出丰硕的技术成果，设计出合适的仪器设备。”Rausenberger先生解释了新系统成功的关键所在。他认为，是否加大流程工业领域中移动式控制设备的开发，放弃固定式控制设备，还有待观望。

但流程设备用户和控制系统供应商在主控室中的工作方式将会发生变化的观点上达成了共识。除了灵活性程度的提高之外，主控室与现场控制之间的严格界限已经逐渐弱化了。用户希望：“各个操作与生产过程相互匹配恰当，需要通过强化的分散式操作控制来实现。”但他们没有对这一方法是否能够起到积极的作用做任何反馈。

为了保证流程设备安全运行，在操作过程中应该使用什么样的硬件是一个迄今为止仍未解决的问题。然而有一点是无可争议，条理清晰的故障报警策略、优化了的图形元素和直观的操作导航等加速了紧急情况的识别判断并采取应急措施。最佳的操作方式首先必须保证设备状况的表述必须符合设备实际的显示符号，能够为主控室工作人员提供前瞻性操作的可能性。Namur协会的报告指出，流程设备主控室的工作人员对目前的可视化操作方式和图形符号表示满意。在流程设备生产过程中，一目了然的显示流程设备的工作状况能够使操作人员快速地做出判断。

图4 “为了能够为用户提供优质的产品就必需提供必要的技术咨询服务。同时，用户也应加强对新操作解决方案的关注。”
——Axel Haller，ABB公司

用户希望设备工况（预防性）一览图表能够把各种数据有条理的汇总显示在一起，用尽可能少的数值表达出设备的工况，而不是显示每一个检测数据。在观察设备工况和负载变化时，尤其是查找故障时，带有检测数据的传统显示方法仍然非常必要。

发展趋势

使用的技术越多并不能说明系统就越好，Reichinger先生说：“许多流程设备控制室的人员尝够了3D显示技术所带来的苦果。越来越丰富的色彩、格式和动画并不一定是最好的显示效果，显示屏最重要的作用是保证生产过程安全可靠。”

一般情况下，最基本的A、B、C等级最重要的信息必需突出强调。Dittrich先生解释道：“长期以来，操作系统能够过滤出流程设备操作控制所必需的报警提示信息，而且可以在控制室之外获取这些信息。显示器可以显示生产过程数据中必需的特性参数，以便提高数据的有效程度。”西门子的工程设计系统将帮助流程设备设计工程师精简数据量，这在很大程度上符合了用户使用的要求。同时，西门子公司为用户提供技术咨询服务，帮助用户设计出符合特殊应用要求的可视化解决方案。虽然这样的技术咨询会导致技术专家奔走现场， Dittrich先生补充说：“我们绝不允许遗漏任何一个重要的信息，并保证最快地对使用信息做出反应。”

用户提供的信息越多，对流程设备的故障诊断就越有益。Haller先生认为，只有好的技术服务才能突破传统的解决方案，展现出可视化系统的优点。虽然目前只是提出了转变观念，只显示生产设备中重要的信息，但ABB公司已经根据自己的经验开始了可视化技术的研究工作。系统最终对产品质量、生产设备可用性有重要意义的信息包括：哪些地方出现了偏差，应该如何处理等。“这些听起来很简单，但出现问题的方式和处理这些问题的方法还需要进一步的研究，必要时还需要征求技术咨询专家的意见。未来控制室在今后的几年里只是控制室的外观和控制室中的工作方式会发生变化。”Haller先生总结道。

样机的使用

战斗机的飞行员如何在狭小的驾驶舱中快速捕捉到有用的信息？如何快速处理这些信息？或者如何利用屏幕上的图片设置游戏机？ABB公司的员工不惧怕打破条条框框的束缚。在北欧一家造纸企业的项目中，他们尝试显示造纸生产过程，使控制室中的日常工作显示更加清晰。为了在实践中落实这一方案，ABB公司把各行各业都纳入了自己的考察范围之中。“我们的设计灵感来自航空电子技术和游戏行业，并对这些设想是否能够在自动化技术领域中应用的可能性进行了分析研究。”Haller先生说。目前，市场上已经有了直观的触摸屏和体感控制的样机。Haller先生补充说：“并不总是能够把好的理念转换为现实、投入生产。”流程设备的操作者也会质疑许多好的理念，如何实现这一些理念？试制样机，就像实验室中设计制造的样品那样，能够帮助用户评估在实践中贯彻落实这些好的理念，让用户更容易接受。