成功的金钥匙--ACHEMA 2006趋势报告:过程自动化

作者:本网编辑 文章来源:《流程工业》2006年增刊第2期 发布时间:2013-01-25
自动化技术在流程工业中的重要性大大增加,它已经成为整个化工、石油、天然气、生物技术产业发展的推动力.它不仅控制着复杂的流程,确保流程的可靠与安全,而且为先进的维修策略奠定了基础.

近年来,自动化技术在流程工业中的重要性大大增加,它已经成为整个化工、石油、天然气、生物技术产业发展的推动力。它不仅控制着复杂的流程,确保流程的可靠与安全,而且为先进的维修策略奠定了基础。

当谈到过程自动化的趋势时,需要区分两个不同的领域:现有系统的自动化和新建工程的自动化。在欧洲,过程自动化在装置现代化工程中发挥着主要作用。自动化技术通过提高流程的效率来增强企业的经营绩效和竞争力。

当考虑到在化工行业中劳动力成本只占总成本的10%,而原材料和能源各占35%,那么显而易见,流程本身才是成功的金钥匙。我们面临的挑战是根据特定产品的特性降低原材料和能源的消耗,减少废物排放,增加产量和控制生产。要做到这些,我们必须完全控制流程并且能够保持停车时间最短。自动化技术已经成为在流程工业中实现这些目标的重要工具。

先进的信息技术提出新的挑战

在办公软件(例如微软技术)的影响下,过程自动化技术发生了巨大的变化。办公软件技术为用户在多个应用软件中共享数据创造了机会,但是它也提出了新的挑战,例如多种系统的联网问题。系统生命周期正成为用户和制造商之间的焦点问题。过程控制系统通常可以使用20年,但是微软软件每隔6个月更新一次已经不足为奇。过程控制领域外的系统的集合大大增加了系统或公司网络的数据量,但是这样并不总能促进操作的简易化和生产效率的提高,相反操作人员却常常需要克服信息过载。正确控制一个过程只需要某些特定的信息。

大多数操作人员真正需要知道的是一条生产线是否在稳定运行。而了解今后何时需要对泵进行维修或者何时会有新的软件更新只会分散他们的注意力。但是,关于需要修理的设备的详细信息对于维修人员大有益处,因此将信息分配给合适的人是过程自动化行业面临的最大的挑战。信息量将继续增加,尤其是将生产数据(源自物流过程等)添加到现有的数据库之后更是如此 。

专家相信在这种情况下,用来处理流程与制造的混合系统会成为一个颇具吸引力的选择。做法是开发一种通用的控制系统,然后为满足流程工业的需求对其进行修改。这样,流程工业就可以享受到大批量制造业的成本优势。为制造业设计的系统可以通过使用成套设备实现系统的高度一体化。然而,低估这一方法的复杂性是不明智的,因为它涉及到对系统结构的重大修改。

生产与业务流程的整合

解决现有过程的复杂性需要实现整个机构的信息、通信、自动化技术的横向与纵向真正的无缝一体化。目前无缝通信是业界的行话。通常处于企业资源规划(ERP)与控制系统之间的制造执行系统(MES)可以用来优化车间的业务流程、提高产品质量、增强过程的稳定性(尤其是在制药业中)、减少认证批准工作。

目前,全球完全一体化的MES不超过20个,但是推广应用MES的形势一片大好,因为MES在小范围的应用中已站稳脚跟。此外,最初在20世纪80年代安装的控制系统很快将被淘汰,新系统的安装为添加MES功能创造了绝佳机会。主要的MES供应商在ACHEMA 2006展出了他们的控制系统。

现场总线技术的兴起

毫无疑问,现场总线在公司级的数据整合中扮演着重要的角色。在ACHEMA2003期间,用户对他们认为互用性不足和缺少总线激活设备的控制系统大肆批评。但是在ACHEMA 2006上,情况已大不相同,一系列的现场总线激活装置已唾手可得。现场总线安全栅的引入在连接性方面获得巨大突破,大大降低了用户布线、筹划和安装的成本。现在,设备制造商、用户与用户群以务实的态度看待现场总线系统的多样化。

若干年前,许多行业人士仍在讨论国际统一的一个现场总线标准,但是现在他们认识到这是不可能的。众多的设备制造商提供了一系列的现场总线协议,这样用户就可以根据他们特定用途选择最好的解决方案。FISCO模式使得现场总线系统进入爆炸危险区域。

在ACHEMA上,用户团体和制造商将介绍现场总线系统成功用于流程工业的实例。用户们根据他们从许多工程中获得的经验,宣称现场总线技术已经在流程工业中站稳脚跟。起初,用户认为现场总线技术主要有助于减少布线数量,但是现在用户认识到它还可以在试车和连续操作时节省时间和金钱。

通过过程分析法提高产率

今后若干年,过程分析学新领域的发展前景激动人心。过去,过程分析技术注重通过在某些流程阶段或者子系统中优化使用仪表和过程控制技术来节约成本。今天,通过在整个系统网内综合运用智能过程分析法和复杂的控制技术来实现对传统技术的巨大改进。传统分析技术被证明是一个金矿。

即便不久之前,人们还无法预见在线过程分析学为过程优化创造的条件。现在我们可以准确地确定中间产品和最终产品的组分,而在过去我们只能在线获得某些替代品参数。在线过程分析学为系统的实质性改进奠定了基础。光学技术(包括红外、近红外和拉曼光谱学)的实用性已经得到证实,但是过程工程师也正在考虑色谱系统。使用这些技术的用户,已经实现了成本的大幅度削减和产品质量的显著提高。

2005年,德国化工协会(GDCh)和DECHEMA共同创立了“过程分析学”工作组,目的在于为这一跨学科新领域提供一个支持性框架并促进其发展。

高水平维修策略

维修和最短的停工期是过程优化方程式的一部分,将来资产管理系统(AM)会发挥更大的作用。在流程工业中,资产的目录包括零部件、机器、容器、管线、成套设备和过程控制仪器设备等。生产过程取决于系统部件的可用性、系统操作特性和过程控制。

无线技术的发展前景

无线传输是一个在流程工业中讨论已久的话题。它的确具有许多引人注目的特点:在大型化工厂中,无线技术可以减少复杂、昂贵的布线;可以使在生产现场进行检查的维修人员与控制中心保持联系;可以将隔离开的仪表设备(例如修建在偏僻山区的泵站)整合到自动控制策略中。

无线技术在流程工业中的应用,不能仅仅局限在替代电缆为传感器和其他数据源提供连通性,重要的是充分利用无线模块的灵活性。使用简便,可视化,参数化和通过远程连接进行诊断,这些都是无线技术必须具备的优点。同时长距离通讯,广范围覆盖和良好的安全性等特点也是必不可少的。在安装以前还需对数据传输速率、公共设施、潜在的干扰源、通讯距离和与现有数据的兼容性进行评估。

满足安全性能要求和适用于潜在爆炸危险区域的不同解决方案已经存在。要实现总体自动化策略,关键在于实现解决方案与总体系统的整合。我们可能永远不会看到完全无线化的产品,但是无线通讯仍然为流程工业带来了许多益处。

趋势一瞥

■自动化技术在流程工业中的重要性还将不断提升;

■操作背景下,信息、通信、自动化技术的壁垒正在逐渐消失;

■包括无线网络、现场总线系统,以及资产管理系统在内的最新技术提高了流程系统的效率。

新资讯:NAMUR专家论坛

ACHEMA的NAMUR全球业务经理Hasso Drathen预测说,在未来的几年中,经济、管理和技术的发展趋势将引起自动化技术的巨大变化。ACHEMA是流程工业共享最新发展信息的理想论坛,NAMUR(过程工业自动化技术用户组织)打算在ACHEMA中提出自动化技术的宏图。专家论坛也将第一次进行电视直播,近20个讨论小组在展览区域附近的10.1会堂举行活动,专家们集中讨论了同设备使用与控制、管理、过程控制、通讯、防爆和测量技术等相关的实际问题。

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