http://kadhoai.com.cn 2026-04-27 03:40:25 來源:中國自動化學會專家谘詢工作委員會
以PLC和DCS為代表的第三代控製係統,從上世紀70年代開始應用以來,在冶金、電力、石油、化工、輕工等工業過程控製中獲得迅猛的發展。那個時期,工廠經理有兩個基本選擇:集散控製係統(DCS)或者可編程邏輯控製器(PLC)。jinguanliangzhegongnengxiangsi,shijishangqueyouhendadebutong,geyouqiyouquedian,yonghubulunxuanzenayizhongkongzhixitong,wangwangdoushiyixishenglingyizhonggongnengweidaijia。erzuijindeshijinianlai,lishiyoujiudeDCS和PLC公司都轉向共同稱之為“混合型控製係統(HCS)”的領域,嚐試著把DCS係統的強大功能、複雜性和PLC係統的靈活、開放性以及低價位結合起來。為此,DCS公司減少了其係統所占用的空間,而PLC公司則開始集成其組件以製造更完善的係統。
tianjinshuinishejiyuanjiaoshoujigaogongzhangweiminbiaoshi,jiushuinixingyelaishuo,shuinixingyedetedianjiushikaiguanliangduo,moniliangbijiaoshao,huilukongzhiyebuduo,yonghunhekongzhixitongzuiweiheshi,ABB、西門子和羅克韋爾推出的FC800、PCS7、Logix多屬於混合控製係統的範疇。同時在水泥行業控製係統的供應商也已將先進控製算法用於DCS和PLC等控製器中,ABB公司的Optimize IT優化專家則集成了Industry IT大量已驗證的先進控製技術及廣泛的專家知識庫,如模糊邏輯、控製模型、神經元和模糊控製等,實現對水泥生產過程進行控製及實施優化決策管理。
danshi,muqianshichangshangdeyonghubingburenweihunhekongzhixitongshiyizhonggemingxingdexinchanpin,yemeiyoujiangtamenkanchengyigewanquanbutongdechanpin。erqie,muqiandeguoneishichangshang,jicunzairushangsuoshudehunhekongzhixitong,yeyouketongguozhuangbeihuilukongzhibanshixianjiaoduoguochengkongzhigongnengdePLC。但是,混合控製係統的概念切合了生產實際,是控製係統的發展趨勢。從理論上講,當代的DCS與PLC都是混合控製係統,但是作為一種產品,混合控製係統無疑為用戶提供了一種新的選擇。
模塊化、離散化設計成新趨勢
自動化係統的發展趨勢是由專用的、集中的控製結構向分散化的、獨(du)立(li)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)模(mo)塊(kuai)發(fa)展(zhan)。對(dui)於(yu)現(xian)今(jin)的(de)工(gong)程(cheng)服(fu)務(wu),雖(sui)然(ran)模(mo)塊(kuai)化(hua)和(he)可(ke)利(li)用(yong)性(xing)的(de)概(gai)念(nian)已(yi)經(jing)被(bei)成(cheng)功(gong)應(ying)用(yong)在(zai)機(ji)械(xie)和(he)靠(kao)近(jin)硬(ying)件(jian)水(shui)平(ping)的(de)元(yuan)件(jian)上(shang),但(dan)是(shi)在(zai)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)方(fang)麵(mian),它(ta)仍(reng)存(cun)在(zai)一(yi)定(ding)的(de)局(ju)限(xian)性(xing)。目(mu)前(qian)廠(chang)商(shang)為(wei)用(yong)戶(hu)提(ti)供(gong)的(de)方(fang)案(an)大(da)多(duo)是(shi)將(jiang)功(gong)能(neng)和(he)網(wang)絡(luo)連(lian)接(jie)的(de)多(duo)種(zhong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)分(fen)開(kai)。理(li)想(xiang)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),機(ji)械(xie)的(de)、硬件的和軟件的劃分界限是保持一致的。
在自動化界引起關注的是控製係統正由集中向分散化發展。霍尼韋爾的Experion PKS平台包含了大量新技術,其中之一便是分布式係統架構DSA,它體現的便是離散化設計的概念。
傳統DCS的集散概念一般停留在一個生產裝置以內。一個生產裝置使用一套獨立控製係統,在不共工段使用不同的操作站,不同的控製器及I/O進行各工段的操作和控製。隨著現代過程工業不斷地往超大規模發展,每個生產裝置之間的上下遊關係更加密切,對集散控製係統(DCS)tichulexindeyaoqiu。bujinyaoqiuquanliuchengzhongmeigeshengchanzhuangzhixiangduibaochidulixing,yiliyuweixianfensan,dulizhuangzhikaitingche,yiyujinxingdulianzhuangheweihu。erqieyaoqiunenggoushixiangeshengchanzhuangzhidexinxijizhongguanlihegongxiang,zhejiushigenggaocengcidejisankongzhigainian。fenbushixitongjiagouDSA(Distributed System Architecture)將每個生產裝置用一個稱之為Experion PKS族來控製,每個族具有獨立的實時過程數據庫(ERDB),保證每個族的獨立性。多個Experion PKS族通過DSA可以很容易地集成一個單一的係統中,無需重複組態,無縫集成所有DCS數據。從而實現各生產裝置的信息集中管理和共享,構成超大規模係統,並且易於擴展。
DSA可使用各種通用的網絡,包括局域網、廣域網。支持微波、衛星、租用專線網絡等,突破地理位置上的分散。可以說,Experion?PKS分布式係統架構DSA是控製係統DCS發展非常重要的一個趨勢。
無線技術改變過程控製係統
作zuo為wei過guo程cheng控kong製zhi領ling域yu新xin技ji術shu的de引yin領ling者zhe,艾ai默mo生sheng過guo程cheng控kong製zhi有you限xian公gong司si也ye一yi直zhi把ba無wu線xian技ji術shu作zuo為wei自zi己ji重zhong點dian技ji術shu之zhi一yi。艾ai默mo生sheng艾ai默mo生sheng過guo程cheng控kong製zhi公gong司si市shi場chang總zong監jian林lin永yong春chun指zhi出chu,隨sui著zhe無wu線xian技ji術shu進jin一yi步bu為wei公gong眾zhong所suo接jie收shou,其qi應ying用yong的de範fan圍wei也ye在zai日ri益yi擴kuo大da,尤you其qi在zai工gong業ye過guo程cheng領ling域yu,無wu線xian技ji術shu對dui習xi慣guan於yu有you線xian技ji術shu的de工gong業ye過guo程cheng領ling域yu所suo帶dai來lai的de衝chong擊ji是shi巨ju大da的de。到dao目mu前qian為wei止zhi,大da多duo數shu的de無wu線xian項xiang目mu用yong於yu開kai環huan回hui路lu的de監jian測ce,應ying該gai說shuo,現xian今jin的de無wu線xian技ji術shu是shi對dui有you線xian技ji術shu強qiang有you力li的de補bu充chong。由you於yu無wu線xian技ji術shu的de應ying用yong,解jie決jue了le有you線xian技ji術shu由you於yu投tou資zi成cheng本ben及ji環huan境jing限xian製zhi未wei能neng實shi現xian的de功gong能neng,提ti升sheng了le過guo程cheng控kong製zhi精jing度du,為wei工gong廠chang管guan理li帶dai來lai極ji大da效xiao益yi。應ying該gai認ren識shi到dao,過guo程cheng控kong製zhi的de無wu線xian化hua是shi一yi場chang靜jing悄qiao悄qiao的de革ge命ming,是shi一yi個ge逐zhu步bu滲shen透tou的de過guo程cheng,隨sui著zhe人ren們men認ren知zhi程cheng度du的de提ti高gao,以yi及ji無wu線xian技ji術shu更geng為wei可ke靠kao、連續、兼(jian)容(rong)的(de)操(cao)作(zuo)方(fang)式(shi)將(jiang)給(gei)整(zheng)個(ge)工(gong)業(ye)界(jie)以(yi)使(shi)用(yong)的(de)信(xin)心(xin),越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)無(wu)線(xian)設(she)備(bei)將(jiang)用(yong)於(yu)工(gong)廠(chang)。然(ran)而(er),安(an)全(quan)有(you)效(xiao)的(de)工(gong)廠(chang)操(cao)作(zuo)總(zong)是(shi)放(fang)在(zai)第(di)一(yi)位(wei)的(de),就(jiu)目(mu)前(qian)來(lai)說(shuo)控(kong)製(zhi)功(gong)能(neng)的(de)應(ying)用(yong)仍(reng)然(ran)是(shi)通(tong)過(guo)有(you)線(xian)電(dian)纜(lan)來(lai)完(wan)成(cheng)的(de)。而(er)今(jin)年(nian)9月(yue)底(di)艾(ai)默(mo)生(sheng)在(zai)奧(ao)蘭(lan)多(duo)推(tui)出(chu)了(le)無(wu)線(xian)方(fang)案(an)的(de)冗(rong)餘(yu)功(gong)能(neng),使(shi)用(yong)戶(hu)有(you)足(zu)夠(gou)的(de)信(xin)心(xin)將(jiang)靈(ling)活(huo)的(de)易(yi)於(yu)使(shi)用(yong)的(de)智(zhi)能(neng)無(wu)線(xian)平(ping)台(tai)向(xiang)關(guan)鍵(jian)點(dian)監(jian)測(ce)和(he)控(kong)製(zhi)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)擴(kuo)展(zhan)。
霍尼韋爾過程控製部市場戰略經理薑亞春介紹說,霍尼韋爾最新版本的控製係統Experion PKS已經把無線網絡集成到了控製層,使得無線設備可以參與到控製之中。薑亞春經理表示,“我們認為無線技術會是自動化控製的發展方向,同時無線技術的發展又會改變過程控製係統的結構。”
現場總線升級到工業實時以太網
現場總線和工業以太網技術的發展和推廣應用,為全集成自動化體係架構的形成和發展奠定了通信的基礎。另外,從工業編程語言、現場總線、工業以太網等各種自動化國際標準的製定和推廣應用,也為工業以太網技術的發展奠定了標準化的基礎。
當今自動化領域內,從工藝現場層到工廠(集團)管理層可經由以太網,基本實現信息的暢通無縫流通,通過信息的無縫集成、過程優化和資源優化,實現物流、信息流、價值流的集成,以縮短企業新產品的開發周期、提高質量、降低成本、改進服務和改善環境,從而提升企業的市場的應變能力和競爭能力。在工業自動化領域當今較認可的有兩種,一個是P-NET,它是基於PROFIBUS係統開發的,第二個是由羅克韋爾為主開發的即CIP(通用工業協議的工業網絡)-它包括DeviceNet、 EtherNet/IP、ControlNet.使用實施以太網技術後,過去每一個點的都要用兩根線接到兩線製儀表,現在隻要通過一根電纜就直接下來了,不但電纜大量減少且I/0的設備也減小了很多。
過程儀表的創新不可忽視
堡bao盟meng過guo程cheng儀yi表biao產chan品pin市shi場chang經jing理li李li素su蓉rong指zhi出chu,不bu論lun過guo程cheng係xi統tong如ru何he發fa展zhan,功gong能neng如ru何he強qiang大da,過guo程cheng儀yi表biao的de作zuo用yong不bu能neng被bei忽hu視shi。她ta進jin一yi步bu指zhi出chu,儀yi表biao是shi在zai工gong業ye生sheng產chan過guo程cheng中zhong,對dui工gong藝yi參can數shu進jin行xing檢jian測ce、顯示、記錄或者控製的基礎。隨著工業的發展,對儀表控製係統提出了更高的要求,電動儀表逐步向數字化、智能化方向發展,計算機係統向網絡化、開放化發展,新一代的儀表主要特點是智能化和數字化。
工廠的生產好壞很大程度上依賴於過程儀表的狀況,這些儀表除了流量、液位、yalijiwendudengcanshudechuanganqihebiansongqi,haibaokuofenxiyijikongzhifa。yongyuguochengjishudebaomengchuanganqiheceliangshebeijiqijingmihewending,wanquannenggoumanzuyingyongyaoqiu。youqishizaijiduanhuanjingtiaojianxia,tamenyenengjinxingzhunquedeceliang。lianghaodechanpinzhiliangbujinyanchangleshiyongshouming,erqiejiangdileweihuzhouqi,tigaoleguochengshengchandeanquanxinghexiaolv。
以PLC和DCS為代表的第三代控製係統,從上世紀70年代開始應用以來,在冶金、電力、石油、化工、輕工等工業過程控製中獲得迅猛的發展。那個時期,工廠經理有兩個基本選擇:集散控製係統(DCS)或者可編程邏輯控製器(PLC)。jinguanliangzhegongnengxiangsi,shijishangqueyouhendadebutong,geyouqiyouquedian,yonghubulunxuanzenayizhongkongzhixitong,wangwangdoushiyixishenglingyizhonggongnengweidaijia。erzuijindeshijinianlai,lishiyoujiudeDCS和PLC公司都轉向共同稱之為“混合型控製係統(HCS)”的領域,嚐試著把DCS係統的強大功能、複雜性和PLC係統的靈活、開放性以及低價位結合起來。為此,DCS公司減少了其係統所占用的空間,而PLC公司則開始集成其組件以製造更完善的係統。
tianjinshuinishejiyuanjiaoshoujigaogongzhangweiminbiaoshi,jiushuinixingyelaishuo,shuinixingyedetedianjiushikaiguanliangduo,moniliangbijiaoshao,huilukongzhiyebuduo,yonghunhekongzhixitongzuiweiheshi,ABB、西門子和羅克韋爾推出的FC800、PCS7、Logix多屬於混合控製係統的範疇。同時在水泥行業控製係統的供應商也已將先進控製算法用於DCS和PLC等控製器中,ABB公司的Optimize IT優化專家則集成了Industry IT大量已驗證的先進控製技術及廣泛的專家知識庫,如模糊邏輯、控製模型、神經元和模糊控製等,實現對水泥生產過程進行控製及實施優化決策管理。
danshi,muqianshichangshangdeyonghubingburenweihunhekongzhixitongshiyizhonggemingxingdexinchanpin,yemeiyoujiangtamenkanchengyigewanquanbutongdechanpin。erqie,muqiandeguoneishichangshang,jicunzairushangsuoshudehunhekongzhixitong,yeyouketongguozhuangbeihuilukongzhibanshixianjiaoduoguochengkongzhigongnengdePLC。但是,混合控製係統的概念切合了生產實際,是控製係統的發展趨勢。從理論上講,當代的DCS與PLC都是混合控製係統,但是作為一種產品,混合控製係統無疑為用戶提供了一種新的選擇。
模塊化、離散化設計成新趨勢
自動化係統的發展趨勢是由專用的、集中的控製結構向分散化的、獨(du)立(li)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)模(mo)塊(kuai)發(fa)展(zhan)。對(dui)於(yu)現(xian)今(jin)的(de)工(gong)程(cheng)服(fu)務(wu),雖(sui)然(ran)模(mo)塊(kuai)化(hua)和(he)可(ke)利(li)用(yong)性(xing)的(de)概(gai)念(nian)已(yi)經(jing)被(bei)成(cheng)功(gong)應(ying)用(yong)在(zai)機(ji)械(xie)和(he)靠(kao)近(jin)硬(ying)件(jian)水(shui)平(ping)的(de)元(yuan)件(jian)上(shang),但(dan)是(shi)在(zai)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)方(fang)麵(mian),它(ta)仍(reng)存(cun)在(zai)一(yi)定(ding)的(de)局(ju)限(xian)性(xing)。目(mu)前(qian)廠(chang)商(shang)為(wei)用(yong)戶(hu)提(ti)供(gong)的(de)方(fang)案(an)大(da)多(duo)是(shi)將(jiang)功(gong)能(neng)和(he)網(wang)絡(luo)連(lian)接(jie)的(de)多(duo)種(zhong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)分(fen)開(kai)。理(li)想(xiang)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),機(ji)械(xie)的(de)、硬件的和軟件的劃分界限是保持一致的。
在自動化界引起關注的是控製係統正由集中向分散化發展。霍尼韋爾的Experion PKS平台包含了大量新技術,其中之一便是分布式係統架構DSA,它體現的便是離散化設計的概念。
傳統DCS的集散概念一般停留在一個生產裝置以內。一個生產裝置使用一套獨立控製係統,在不共工段使用不同的操作站,不同的控製器及I/O進行各工段的操作和控製。隨著現代過程工業不斷地往超大規模發展,每個生產裝置之間的上下遊關係更加密切,對集散控製係統(DCS)tichulexindeyaoqiu。bujinyaoqiuquanliuchengzhongmeigeshengchanzhuangzhixiangduibaochidulixing,yiliyuweixianfensan,dulizhuangzhikaitingche,yiyujinxingdulianzhuangheweihu。erqieyaoqiunenggoushixiangeshengchanzhuangzhidexinxijizhongguanlihegongxiang,zhejiushigenggaocengcidejisankongzhigainian。fenbushixitongjiagouDSA(Distributed System Architecture)將每個生產裝置用一個稱之為Experion PKS族來控製,每個族具有獨立的實時過程數據庫(ERDB),保證每個族的獨立性。多個Experion PKS族通過DSA可以很容易地集成一個單一的係統中,無需重複組態,無縫集成所有DCS數據。從而實現各生產裝置的信息集中管理和共享,構成超大規模係統,並且易於擴展。
DSA可使用各種通用的網絡,包括局域網、廣域網。支持微波、衛星、租用專線網絡等,突破地理位置上的分散。可以說,Experion?PKS分布式係統架構DSA是控製係統DCS發展非常重要的一個趨勢。
無線技術改變過程控製係統
作zuo為wei過guo程cheng控kong製zhi領ling域yu新xin技ji術shu的de引yin領ling者zhe,艾ai默mo生sheng過guo程cheng控kong製zhi有you限xian公gong司si也ye一yi直zhi把ba無wu線xian技ji術shu作zuo為wei自zi己ji重zhong點dian技ji術shu之zhi一yi。艾ai默mo生sheng艾ai默mo生sheng過guo程cheng控kong製zhi公gong司si市shi場chang總zong監jian林lin永yong春chun指zhi出chu,隨sui著zhe無wu線xian技ji術shu進jin一yi步bu為wei公gong眾zhong所suo接jie收shou,其qi應ying用yong的de範fan圍wei也ye在zai日ri益yi擴kuo大da,尤you其qi在zai工gong業ye過guo程cheng領ling域yu,無wu線xian技ji術shu對dui習xi慣guan於yu有you線xian技ji術shu的de工gong業ye過guo程cheng領ling域yu所suo帶dai來lai的de衝chong擊ji是shi巨ju大da的de。到dao目mu前qian為wei止zhi,大da多duo數shu的de無wu線xian項xiang目mu用yong於yu開kai環huan回hui路lu的de監jian測ce,應ying該gai說shuo,現xian今jin的de無wu線xian技ji術shu是shi對dui有you線xian技ji術shu強qiang有you力li的de補bu充chong。由you於yu無wu線xian技ji術shu的de應ying用yong,解jie決jue了le有you線xian技ji術shu由you於yu投tou資zi成cheng本ben及ji環huan境jing限xian製zhi未wei能neng實shi現xian的de功gong能neng,提ti升sheng了le過guo程cheng控kong製zhi精jing度du,為wei工gong廠chang管guan理li帶dai來lai極ji大da效xiao益yi。應ying該gai認ren識shi到dao,過guo程cheng控kong製zhi的de無wu線xian化hua是shi一yi場chang靜jing悄qiao悄qiao的de革ge命ming,是shi一yi個ge逐zhu步bu滲shen透tou的de過guo程cheng,隨sui著zhe人ren們men認ren知zhi程cheng度du的de提ti高gao,以yi及ji無wu線xian技ji術shu更geng為wei可ke靠kao、連續、兼(jian)容(rong)的(de)操(cao)作(zuo)方(fang)式(shi)將(jiang)給(gei)整(zheng)個(ge)工(gong)業(ye)界(jie)以(yi)使(shi)用(yong)的(de)信(xin)心(xin),越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)無(wu)線(xian)設(she)備(bei)將(jiang)用(yong)於(yu)工(gong)廠(chang)。然(ran)而(er),安(an)全(quan)有(you)效(xiao)的(de)工(gong)廠(chang)操(cao)作(zuo)總(zong)是(shi)放(fang)在(zai)第(di)一(yi)位(wei)的(de),就(jiu)目(mu)前(qian)來(lai)說(shuo)控(kong)製(zhi)功(gong)能(neng)的(de)應(ying)用(yong)仍(reng)然(ran)是(shi)通(tong)過(guo)有(you)線(xian)電(dian)纜(lan)來(lai)完(wan)成(cheng)的(de)。而(er)今(jin)年(nian)9月(yue)底(di)艾(ai)默(mo)生(sheng)在(zai)奧(ao)蘭(lan)多(duo)推(tui)出(chu)了(le)無(wu)線(xian)方(fang)案(an)的(de)冗(rong)餘(yu)功(gong)能(neng),使(shi)用(yong)戶(hu)有(you)足(zu)夠(gou)的(de)信(xin)心(xin)將(jiang)靈(ling)活(huo)的(de)易(yi)於(yu)使(shi)用(yong)的(de)智(zhi)能(neng)無(wu)線(xian)平(ping)台(tai)向(xiang)關(guan)鍵(jian)點(dian)監(jian)測(ce)和(he)控(kong)製(zhi)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)擴(kuo)展(zhan)。
霍尼韋爾過程控製部市場戰略經理薑亞春介紹說,霍尼韋爾最新版本的控製係統Experion PKS已經把無線網絡集成到了控製層,使得無線設備可以參與到控製之中。薑亞春經理表示,“我們認為無線技術會是自動化控製的發展方向,同時無線技術的發展又會改變過程控製係統的結構。”
現場總線升級到工業實時以太網
現場總線和工業以太網技術的發展和推廣應用,為全集成自動化體係架構的形成和發展奠定了通信的基礎。另外,從工業編程語言、現場總線、工業以太網等各種自動化國際標準的製定和推廣應用,也為工業以太網技術的發展奠定了標準化的基礎。
當今自動化領域內,從工藝現場層到工廠(集團)管理層可經由以太網,基本實現信息的暢通無縫流通,通過信息的無縫集成、過程優化和資源優化,實現物流、信息流、價值流的集成,以縮短企業新產品的開發周期、提高質量、降低成本、改進服務和改善環境,從而提升企業的市場的應變能力和競爭能力。在工業自動化領域當今較認可的有兩種,一個是P-NET,它是基於PROFIBUS係統開發的,第二個是由羅克韋爾為主開發的即CIP(通用工業協議的工業網絡)-它包括DeviceNet、 EtherNet/IP、ControlNet.使用實施以太網技術後,過去每一個點的都要用兩根線接到兩線製儀表,現在隻要通過一根電纜就直接下來了,不但電纜大量減少且I/0的設備也減小了很多。
過程儀表的創新不可忽視
堡bao盟meng過guo程cheng儀yi表biao產chan品pin市shi場chang經jing理li李li素su蓉rong指zhi出chu,不bu論lun過guo程cheng係xi統tong如ru何he發fa展zhan,功gong能neng如ru何he強qiang大da,過guo程cheng儀yi表biao的de作zuo用yong不bu能neng被bei忽hu視shi。她ta進jin一yi步bu指zhi出chu,儀yi表biao是shi在zai工gong業ye生sheng產chan過guo程cheng中zhong,對dui工gong藝yi參can數shu進jin行xing檢jian測ce、顯示、記錄或者控製的基礎。隨著工業的發展,對儀表控製係統提出了更高的要求,電動儀表逐步向數字化、智能化方向發展,計算機係統向網絡化、開放化發展,新一代的儀表主要特點是智能化和數字化。
工廠的生產好壞很大程度上依賴於過程儀表的狀況,這些儀表除了流量、液位、yalijiwendudengcanshudechuanganqihebiansongqi,haibaokuofenxiyijikongzhifa。yongyuguochengjishudebaomengchuanganqiheceliangshebeijiqijingmihewending,wanquannenggoumanzuyingyongyaoqiu。youqishizaijiduanhuanjingtiaojianxia,tamenyenengjinxingzhunquedeceliang。lianghaodechanpinzhiliangbujinyanchangleshiyongshouming,erqiejiangdileweihuzhouqi,tigaoleguochengshengchandeanquanxinghexiaolv。