尽管在开会之前,由于全球性经济危机传来了一些令人吃惊的回绝消息,但是本年度的德国测量与控制标准委员会Namur大会的与会者仍然达到了450人之多。本次Namur大会,主要针对如何提高流程工业企业的过程管理问题进行了讨论。
“我们每一个人都亲身感受到了原材料紧缺和能源价格上涨的滋味。”在2008年11月7日召开的Namur大会上,Namur委员会主席Nobert Kuschnerus博士在开幕词中说到。当能源效率问题的关注度已经在其他领域中一步步升温时,在流程工业领域中,能源效率问题还依然未受到应有的重视。据Kuschnerus 博士估计:“目前节能的潜力还有25%左右。”他认为仅靠自动化技术是不能实现这一节能目标的。“只有当所有的流程工业企业通过结合工艺改进和自动化技术,才能达到高效节能的目的。”
另一个有效利用原材料和节约能源的方法是过程控制系统。在这一技术领域中,传感器是有效的控制元器件。它能够采集到生产流程中的所有数据,使设备的操作者获得非常有价值的信息。然而有价值数据和信息的采集并不是一件容易的事情,正如Honeywell公司首席技术官Jason Urso先生在本年度Namur大会期间的报告中所讲的那样:“在过去的一年里共采集了400亿字节的数据信息,比过去5000年来积累的数据总量还要多。”
即使是在这数据的海洋中只有很小的一部分是来自化工和医药工业企业的数据,也能够清楚的说明,利用好这些数据控制流程设备的生产是一件非常不容易的事情。除了汇总到一起的信息和数据之外,还有一些没有汇总起来的数据和信息,例如一些由新的传感器采集到的信息,由检测、分析仪器保存在芯片中的数据,用于安全的手持式仪器中的传感器数据或者是GPS的人员跟踪数据。Urso先生还列举了一些其他数据:“利用视频技术进行监控有着特别重要的意义,例如对振动的监控、泄露监控或者热区监控等数据和信息。”这就提出了一个问题,怎样才能在过程控制系统中处理这些数据。
为处理这些数据,必须要有不同于传统控制技术的特殊方法和工具。Honeywell公司将其2002年引入的PLS系统改造成为PKS系统, 使纯粹的管理系统转变为企业获得经济效益的工具, 成为一个企业的计算机基础平台。传统的过程控制系统在这一技术改造过程中并没有失去其保证流程工艺生产的稳定性和可靠性的基本功能,同时又成为实现经济的自动化控制生产的工具。其原有功能,例如精确的调整流程设备的生产、或者故障的早期识别等等都植入到了新的系统之中。
过程控制也可以通俗的解释为:把正确的数据发送给正确的人来掌控。在这种情况下,Wireless无线传输技术就有着非常重要的意义,例如在库存物资管理中或者在碰撞监控中都有着非常重要的意义,它改善了企业与维修人员和工程技术人员间的联系。Urso先生说道:“只有这样,才能实现信息的双向沟通,才能快速的得到答复。”如果生产流程的模拟也是基于实时数据基础上的模拟,则无线通信技术能更好的使用户了解生产流程。
小投入 大收益
Namur委员会的一项调查报告显示,引入过程控制技术时最大的障碍是使用资质不够、人员资质低下、操作过于复杂和缺乏管理者的支持。巴斯夫公司的Veit Hagenmeyer博士说道:“过程控制比优化流程工艺的调整方法、精确的流程工艺调节要复杂的多。”而恰恰是这些,也包括其使用方法的复杂性对某些用户来讲提出了特别高的要求。过程控制技术中的一些应用是非常容易集成到现有流程设备中去的,例如对不良调节回路的优化、静态的APC或者软件传感器等等。Evonik Degussa公司的Uwe Piechottka先生说道:“而且MPC模型控制调节模块能够减少生产流程的波动,把工作点推进生产流程的极限点。”
为了成功的贯彻落实这些过程控制技术方法,其基本的自动化系统必须“合格”。“这一技术是对的吗?现有的调节装置能用吗?能够对调节回路进行优化吗?有报警装置和操作分析装置吗?”Piechottka先生认为,这些都是在高投资的调节优化之前应该回答的问题。最重要的是,本届年会提供了有关过程技术的知识,涉及到大量的用户企业。只有当过程控制这一工具已经纳入规划设计阶段时,项目内容的优化才真正发挥重要的作用,同时也开创了无限应用的可能性。Pieschottka先生认为:“过程控制技术这一项目经常涉及到许多有争议的问题和可以改进提高的问题。”
事先知道全过程
很多情况下,人们很难事先准确的知道项目是否节约费用。因此,可按拜耳技术服务公司Karsten-Ulrich Klatt先生在大会期间所作的报告那样事先进行测试。近几年来,在流程设备的操作者培训中、在新建项目流程设备的调整试车中,不断的采用OTS操作者培训模拟技术。当这一技术在石化生产企业中的使用不断增长时,在化工企业中的情况则完全不同。在化工工业中,简单的、成本费用相对低廉的、采用了原装操作界面和自动化控制界面的DCS测试方法就足够了,就能够完成直至整个系统的测试和模拟。
Klatt先生在介绍这种模拟时说道:“通过详细的再现流程工艺的动态过程,结合相应的操作接口就能够形成非常真实的教学培训系统,就可以与飞行模拟器相比较。在这一系统中,可以显示正常的流程生产过程,也可以模拟生产过程中的故障;例如某个控制阀被堵塞后的情况,一个流程泵失效后的情况或者气候环境的影响,例如雷阵雨带来的降温影响。”借助于显示屏上可视化的调整试车技术,可以发现自动化方案和控制系统设计中的错误,并排除这些错误,从而对过程控制系统进行优化、对流程设备进行工作参数的赋值、设置。在完成这样的模拟测试之后,在流程设备真正调试时就非常简单了,只需按一下按钮就即可。
通信技术的未来
新的通信技术,已经到了传统电子控制技术发展的十字路口。例如,越来越多的用户正在一步步的与传统的分层次控制方式说“再见”。未来,经营管理层与生产现场层次之间的结合将更加紧密,块状局部的自动化解决方案几乎没有了市场。巴斯夫公司的Martin Schwibach先生认为:“未来,通用的信息通信方式将会受到欢迎,以便实现一个通用的、跨操作系统平台的通信系统。其中,安全也必须是这一系统研发的一个重要目标。”他还认为,通信技术的变革将会成为流程工业企业技术改变的推动力。在新的通信技术推动下,将会出现全新的技术服务领域,全新的技术应用领域,带来很高的系统灵活性,从而也可提高流程工业企业的经济效益。根据Schwibach先生的预测,凡是在传统的通信技术不够经济的应用场合、在传统通信技术长期以来一直不是最合适的解决方案的应用场合,都将成为现代化通信技术的潜在市场。
Schwibach先生进一步说道:“无论新的通信技术被称之为无线通信技术或者是被称之为以太网通信技术,用户希望得到的是清楚的答案。”而对于这样的通信技术的选择标准同样也是几年来自动化技术的标准:可靠性、可用性、持久性和投资可靠性。而恰恰是可用性问题往往不能令人非常满意:“自动化通信技术的可用性一般都只达到了99%。按照这一比例计算相当于每年有4天时间或者每周2小时无法正常工作。利用这样的通信系统我们是无法开始生产的。”
自动化技术是在不断的发展和变化的,就像Namur委员会所见证的那样。在Namur成立30年之后,明年的会议,自动化技术领域中的专家们将在德国Bad Neuenahr市就“自动化技术中的通信技术”展开讨论。
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