引领新一代DCS发展方向!西门子面向未来的过程控制技术席卷而来!

文章来源:流程工业 点击数:54 发布时间:2019-09-17
诞生于20世纪90年代的西门子SIMATIC PCS 7过程控制系统早已跻身为世界先进的过程控制系统之林,在20多年不断的升级优化中,凭借强大的功能、高度的灵活性和出色的性能,突破了传统过程控制系统的局限性,为过程工业的发展方向构建了一幅新蓝图。
引领新一代DCS发展方向!西门子面向未来的过程控制技术席卷而来!

如今,西门子过程工业的新一代产品——SIMATIC PCS neo重磅出世,引领诸多过程控制技术的变革。笔者近日有幸与西门子(中国)有限公司数字化工业集团过程自动化部总经理姚峻博士有了一次深入的对话,谈及过程控制技术的未来,SIMATIC PCS neo无疑开拓了过程工业自动化的新视界。

西门子(中国)有限公司数字化工业集团过程自动化部总经理姚峻博士
西门子(中国)有限公司数字化工业集团过程自动化部总经理姚峻博士

“ SIMATIC PCS neo是过程行业首个完全基于Web的控制系统。系统组态、监控、维护等所有操作,均可以通过网页访问的方式完成。” 

随着自动化工程组态层级结构的不断发展,与信息技术的结合越来越紧密,过程控制也变得日趋复杂。在过程工业,工厂对生产线的灵活性、可扩展性和安全性一直有着极高的要求,而且由于一次性投资巨大,设备的预期寿命也非常长,生产策略需要面向未来,投资保护也尤为重要。因此,过程行业的数字化进程中,现场控制和自动化技术始终扮演着重要的角色。

操作界面直观,人员高效协作、以及最大化减少停机时间、无故障运行,是横亘在平台软件和应用解决方案开发者面前值得深思的选题。“西门子的产品研发一直以社会发展及客户需要的新变化为方向,新的社会发展模式带来新的商业机会,如今,互联网技术已然成为社会经济转型的新引擎,那么,互联网技术带来的变革,工业界在产品研发上要如何借力?这是我们一直在思考的第一个问题。第二,过程工业现在面临着数字化转型、全球化竞争等挑战,过程控制系统如何提供这些挑战的解决之道?第三,未来的10~20年,我们的工程师,正是互联网生活方式下成长起来的一代,我们的控制系统,如何让他们能够快速融入和使用?我想,正是基于这三点,SIMATIC  PCS  neo应运而生。”姚峻表示。

连接:互联网正在改变过程控制生态

连接:互联网正在改变过程控制生态

让过程控制系统部署和接入方式更便捷,是SIMATIC PCS neo诞生于网络环境下的头号需求。因此,基于HTML5技术的网页访问方式成为了SIMATIC PCS neo身上引以为傲的标签。“这是一个大的飞跃,工程师的编程组态不再被时间、空间以及硬件功能所局限,一切只要能上网就行,任何一台支持HTML5浏览器的设备,无论是普通电脑、iPad还是手机,在符合系统安全的条件下,都可以登录进去编程组态,甚至支持多用户操作。这当然还取决于登录用户在项目中的职责和被授权范围,未来,系统工程师的工作方式将发生改变。”姚峻表示。

他进一步谈道:“SIMATIC  PCS neo是目前过程控制行业第一个基于网页方式接入的系统,我相信随着网络技术的发展和在工业领域的不断推进,会有更多的系统加入进来。互联网改变了我们的生活和工作,工业互联网技术也一定会改变工业领域的现状,催生出更符合客户需求的应用场景、新的业务模式、业务机会和合作模式。”

“SIMATIC PCS neo作为我们的创新型DCS,与SIMATIC PCS 7共享硬件平台。未来很长一段时间,我们依然会持续对SIMATIC PCS  7产品进行研发和升级,保护已有客户的投资和行业积累。”姚峻表示,“SIMATIC  PCS  neo本身是个软件,工程师此前在上个版本中建立的数据库,可以实现无缝切换。此外,业务模式的变化对客户来说也很实用,SIMATIC PCS neo可以提供零预付费并基于订阅的使用方式,这样可以大大节省初期投资的成本,减少高性能硬件的配置压力。另外,SIMATIC PCS neo还提供周期性的软件维护合同,可以确保工厂的系统在任何时候、任何地点都保持在最新的、最完整的状态,减少系统停机时间和系统维护/升级费用。与此同时,客户的经营思路也随之从过去重‘硬’轻‘软’的理念中转变过来,更加重视生产运营和优化,企业运营也更高效灵活、更有竞争力,这就是SIMATIC PCS neo带给用户的核心价值。未来,我们也将不断对SIMATIC PCS neo进行完善和革新,应用各种新技术,满足并引导市场各种不同的新需求。我们愿意为市场,为客户提供更多的选择。”

安全:面向未来的工业系统

SIMATIC PCS neo基于HTML5技术的网页访问方式 ,大大提高了访问的便利性,但同时对IT安全也提出了更高的要求。姚峻介绍,针对工业信息安全需求,西门子有着一套非常完整的“纵深防御”理念,SIMATIC  PCS  neo完全遵循“纵深防御”理念,同时还融入了Web安全的各种策略(例如,引入SSL、数字证书验证等技术)。此外,SIMATIC PCS neo的软件开发生命周期遵循安全编码原则,完全符合IACS安全标准,SIMATIC PCS neo已经获得了基于IEC 62443-3-3 标准的TÜV证书。“所有这些都代表SIMATIC PCS neo在诞生之初就充分考虑了安全的问题,拥有当前安全领域的最高标准。”姚峻表示。此外,基于网页接入的模式并不意味着数据就一定只能放在云端,而不在本地。客户可以根据自己的需求,将SIMATIC  PCS  neo的服务器(区分工程服务器和监控服务器)部署在本地、公司内网的共享服务器,甚至云端。“因此,我们不会改变客户现有的对于行业重要数据,或者知识产权保护的方法,以及对系统可靠性方面的要求和习惯。如果客户决定将服务器部署在云端,那么一定是提前充分考虑了云的实时性、可靠性和安全性的。”姚峻说。

“对于网络技术,我们一定要用发展的眼光看问题。这是一个迭代速度非常快的领域,同时也是一个所谓Future Approve的技术。世界上没有绝对的安全,任何将来可能出现的基于网络的安全技术,都可以方便地叠加进SIMATIC  PCS  neo中。”姚峻表示。

灵活:高拓展带来更多可能

灵活:高拓展带来更多可能

精细化工、生物技术、药品生产和水处理等技术领域日新月异,为了提高生产效率,需要降低生产过程的复杂性,朝着更短的上市时间、个性化的产品和更小的批量方向改进,而这些趋势对生产过程灵活性的要求也越来越高。如同插积木一样,快捷、轻松地将不同功能的设备模块组装成新的流程工艺生产系统,模块化无疑是流程工业企业未来的技术演进方向之一。

在过程自动化技术领域中,NAMUR(国际过程工业自动化用户协会)几年前就提出了模块类型包(MTP)的技术构想,西门子等公司将模块自动化的技术轮廓也逐渐勾画得清晰起来。姚峻表示,在SIMATIC PCS neo推出之前,模块自动化的设计理念就已融入到西门子过程控制系统的研发进展中,在成功的金宇生物和凯赛生物数字化工程项目案例里,基于标准化和模块化理念的编程方式以及数字化双胞胎构想是数字化工程的重要基础。

“ 我们在SIMATIC  PCS  7的8.0、9.0版本里陆续推出了模块化集成理念,SIMATIC PCS neo是模块自动化的集大成者。” 

“SIMATIC PCS  neo在推进模块自动化方面迈出了重要的一步,你可以想象,未来要建立一个化工厂,DCS系统即插即用,将所有生产参数连接在一起,模块化的设计将省掉大量的工程。”姚峻表示,在过程工业,模块化设计的DCS系统将带来变革,特别对于精细化工、制药以及食品工业,有诸多分离、过滤以及包装设备单元,即插即用的控制系统,不用重新做配置和组态,灵活的控制组合将提高资产利用率,提升工作效率。

融合:让过程控制更懂工艺

如何提高设备的可用性,让过程控制更懂工艺,是姚峻认为目前企业在过程控制技术领域的关键问题:“如果用户对于控制系统的需求仅仅停留在简单操作,没有提升到工艺优化层面,那么这样的过程控制很难达到提高工厂运营效率的目的。”

事实上,西门子很早就意识到将工艺与过程控制深度结合的重要性。从SIMATIC PCS  7  V8.0开始支持CMT编程。控制模块类型(CMT),通过将控制逻辑封装,对外呈现工艺IO的方式,让工艺人员也可以轻松理解自控,便于工艺和控制更好的交互。“目前行业内大的厂商提供的控制系统功能相差不大,然而称得上优秀的DCS系统,一定是在用户工艺方面下了真功夫的,能更好地帮助应对企业运营的挑战。”

有了优秀的控制系统,对于客户来说,如何培养一流的过程控制技术人员则成为提高现有设备自动化控制率的核心和关键。“我们做数字化项目的过程中常常碰到这样的问题,硬件软件买回来,用的不好,没有发挥出应有的效果,这意味着所有的投资都打了水漂。”姚峻提到,现在的化工厂里管理设备、电气仪表的技术人员很多,然而IT人才太少,这是一个普遍存在的问题。“真正要实现数字化,一定需要实现IT与OT的融合,西门子在执行数字化项目的过程中,第一个目标当然是要把系统做好,实现预期的功能;第二个目标的重要性甚至超过了第一个,即帮助企业培养IT方面的人才,并结合工艺优化过程控制,赋能企业运营高效和活力。”

灵活:高拓展带来更多可能

探寻数字化工程未来

面对过程工业企业的数字化转型之路,西门子提出了从一体化工程到一体化运维的应对之道,旨在从建厂伊始全面生成、有效管理、持续利用工厂全生命周期信息。DCS与COMOS的深度结合,确保了工程和运营阶段之间实现无缝的数字化移交和一致的数据流。“我们每一版新的DCS系统都和COMOS结合得更紧,通过数字化优化运营维护,帮助用户降低资本支出,优化运营成本,提升企业竞争力,这正是数据的终极价值体现。”姚峻表示。基于数字化双胞胎技术,客户能提前仿真模拟工厂的运行状态,最大程度避免错误的发生和昂贵的返工。其中,一体化工程实现工程数据高效流动和创新应用,实现从虚拟工厂到现实工厂的数字化移交,缩短工程时间,提高工程质量;横向、纵向集成的一体化运营系统满足业务的灵活需求和高效的生产管理,辅以贯穿全生命周期的工厂数据服务。

未来展望

第四次工业革命推行的数字化,强调产品的快速上市、提升效率、增加灵活性。在实践过程中通过各种方式方法优化和并行工作流,推行多人多地多时的协同工作,从而达到缩短开工时间。推行统一的标准、工厂的模块化搭建等从而实现效率的提升和系统的灵活性。

未来展望

在姚峻看来,未来的过程控制系统会带来全新的用户体验:系统的接入和维护将变得更简单和方便,跨平台,不依附的特定操作系统平台;系统的扩展在最大化保护已有投资的情况下实现系统扩展即插即用;系统的使用将不基于复杂的专业技能和技巧;协作将无处无时不在;系统的安全基于最新的安全技术,而且安全状态将是实时的、发展的、面向未来的。

新机会源自新思维,探索过程自动化的未来,体验一种全新方法的创新。西门子推出的全新DCS系统SIMATIC PCS neo,开拓了过程工业自动化新视界。

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