释放设备的自动化潜力

ACHEMA展中自动化技术的佼佼者

作者:Dominik Stephan 文章来源:PROCESS流程工业 点击数:38 发布时间:2019-05-08
自动化技术是工业4.0世界的推动者,谁想充分利用好隐藏在流程设备运行和维护保养中的全部潜力,谁就必须转变观念。测量-控制-调节技术和自动化技术是生产最重要的技术之一,本文将介绍这一领域ACHEMA创新奖候选企业的情况。
释放设备的自动化潜力

据说人类只使用了大脑处理能力的10%,但这种说法似乎有点过于主观,与之类似的是传感器检测提供的数据中只有接近20%的数据用来优化流程工艺过程,并真正带来价值。谁想在市场中获得成功,谁就必须优化自己的流程工艺,提高效率并且不断改进完善。但这需要深刻地了解工艺过程,获取生产环境中的实时数据,因此网络化的神经系统和灵活的自动化控制系统尤为重要。过程自动化公司正在以乐观的态度展望未来,2018年全球范围内行业的增长率将达到高预期值,而且这一增长趋势将持续到2019年。

获奖者是Phoenix Contact的PLCnet技术,它能使您能够利用现有的软件工具同时工作
获奖者是Phoenix Contact的PLCnet技术,它能使您能够利用现有的软件工具同时工作

难怪2018年ACHEMA展中MSR测量、调节和控制技术领域中的参展商多达342家,与前几年相比有了强劲的增长,ACHEMA展成为他们向广大观众展现丰硕成果的舞台。在ACHEMA创新奖的竞争中,几乎没有一个创新奖类别的竞争像测量、调节和控制技术以及自动化类别那样激烈。23项革命性的创新争取一个登上领奖台的冠军位置,5家企业入围,但只有一家企业最终夺取创新之王的桂冠。  

在2018ACHEMA展期间,Sopat公司展示了一种基于图像分析的颗粒多相流系统定量特性检测的光学测量技术
在2018ACHEMA展期间,Sopat公司展示了一种基于图像分析的颗粒多相流系统定量特性检测的光学测量技术

智能化的流程工艺

要想控制您的流程工艺过程,首先必须通过检测和测量透彻地了解工艺过程,尤其是在出现较大变化的地方。长期以来,检测分析技术领域中的检测仪器一直被分为实验室检测仪和流程工艺现场用检测仪两大类。但Endress+Hause公司的子公司Blue Ocean Nova公司用其研发生产的Tellus Triton检测仪添补了两者之间的空白。在光学检测时,它能将光谱传感器直接集成在过程接口中,对大量涉及到产品质量的重要参数进行监控。利用常规通信技术协议,它能将直接传输集成的数据处理轻松地纳入到工业4.0环境中去,而且还有很高的易燃易爆安全防护性能和模块化的系统套件。

Blue Ocean Nova公司打算利用Tellus Trition光谱传感器直接集成在过程 接口中
Blue Ocean Nova公司打算利用Tellus Trition光谱传感器直接集成在过程接口中

仔细看一下候选人名单中的候选技术,凡是筛选粉末或者松散物料的筛选工艺都要对筛余物的粒度进行检测。但定期的取样检验是有缺陷的,因为它没有连续性。生产中可能会有一段时间没有发现筛网的破损,但筛网是不允许有破损的,一旦破损必须及时发现和更换。Envea公司研发生产的Paddy测量系统可以很好地检测出是否有因筛网破损,而有粗大颗粒物进入筛选合格的物料流中去。这一测量系统可以直接安装在筛选设备后端的管道上,提供筛选颗粒粒度的在线趋势数据。如果发现了过大的颗粒物,则可以通过模拟输出或者继电器触点来停止生产过程,并发出报警信息。监控时使用的是两个微波传感器,它们以24.125 GHz的频率发射微波,管道中被输送的颗粒物将发射的微波反射回来。无论是小于波长检测范围的颗粒,还是在波长检测范围内的颗粒都会将微波反射回来。Envea公司介绍说,这种方法可以检测到与颗粒大小有关的颗粒下落速度,并可以快速判断筛网是否破损。

压缩空气技术

压缩空气技术和工业4.0看起来没有什么太多的共同之处。但Festo公司计划借助于VTEM数字控制终端把气动技术也带入到智能手机的时代。同时,这一技术还有助于克服自动化中标准化与灵活性之间的矛盾。人们可以在标准化的硬件平台上用智能手机的App软件灵活实现各种不同的自动化功能。由于每个App软件都有功能选择,因此就不再需要更改复杂的硬件来满足用户的要求。利用Festo公司的数字控制终端可以快捷、直观地设置气动控制的新功能,这也将大大缩短产品上市的时间,明显地降低流程工艺设计的复杂性。软件的选择功能还能够保护好机床设备制造商具有硬件识别性的知识产权,为机床设备制造商提供开辟新的经营模式和附加技术服务的可能性。当生产条件变化时,可以通过手机App软件来修改气动系统的工作参数,从而在气动系统整个寿命周期内实现流程工艺过程的连续性监控。

Festo公司的VTEM数字化控制终端把气动技术也带入到智能手机的时代,取代了50多种单一的气动元器件
Festo公司的VTEM数字化控制终端把气动技术也带入到智能手机的时代,取代了50多种单一的气动元器件

一张图片胜过千言万语:出于这一原因,Sopat公司在2018年度的ACHEMA国际会展期间展示了一种基于图像分析的颗粒多相流系统定量特性检测的光学测量技术。这一检测技术能够完成实时的定制分析,包括对各种重叠颗粒物实时定制分析。由于这一图像处理技术能够区分出石油和其他成分的比例,这一系统就可以在石油化工领域中,因此,可以用于确定石油浓度的检测分析、并能够优化后续的石油分离过程。在其他下游应用中,例如在蒸馏塔或者分馏塔中,这一光学检测技术还可以优化蒸馏、分馏时间,提高这些工艺过程的效率,并减少高达30%的废品。光学检测技术的进步能够帮助生产过程更加智能化。  

向所有人开放

我们必须考虑完全联网的网络化生产,这也是自动化领域中老生常谈的话题。但要让自动化系统在未来的数字化工业中站稳脚跟,自动化技术必须更加灵活、开放和网络化。Phoenix公司就把这些要求写在PLCnet技术的设计任务书中,并取得了丰硕成果。开放式的控制平台与云技术解决方案相结合,使得仪器设备配置的无限可能性,此外用户还可以利用自己喜欢的编程语言和开发工具、开源软件以及智能手机的App,甚至是第三方软件工作了。

Envea公司开发的Paddy微波传感器测量系统进入了创新奖入围者的名单
Envea公司开发的Paddy微波传感器测量系统进入了创新奖入围者的名单

这一基于NAMUR开放式架构基础上的软件系统可以通过一种“数据二极管”从系统安装的传感器、执行器中读取数据,并且不会影响生产过程。这些数据可以作为原始数据或者作为控制系统处理过的数据,发送到Phoenix公司的Proficloud云中,由智能算法语言进行分析,制定出流程设备的维护保养方案,并确定维修时机。而在Phoenix公司的方案问世之前,还从来没有一种方法能够简单地从控制过程中平行地读取采集到的数据信息,这是对流程设备的一次革新。利用自动化技术的全部潜力,使设备释放出生产运行和维护保养的更多可能性,开辟了流程工业过程监控和优化以及前瞻性维护保养的新途径。