關(guān)注自動(dòng)化儀器儀表智能化技術(shù)的狀況與進(jìn)展(編輯修改稿)
2024-08-25 18:02 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 靈活性，可為企業(yè)提供一個(gè)從現(xiàn)場(chǎng)控制到企業(yè)管理全方位一體化的自動(dòng)化解決方案。FCS是在DCS基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它將傳統(tǒng)的儀表單元微機(jī)化，以現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接方式，使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生根本變化，不僅簡(jiǎn)化了接線，而且實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)的靈活組態(tài)。圖3是傳統(tǒng)DCS和現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)合控制系統(tǒng)圖。在FCS系統(tǒng)中，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表有了更高的要求。跟隨控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表應(yīng)運(yùn)而生。這里，所謂的現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表是個(gè)特定的概念，即把遵循國(guó)際現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議設(shè)計(jì)制造的智能儀表稱為現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表。它是跟隨現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的出現(xiàn)而產(chǎn)生的。因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)DCS系統(tǒng)中應(yīng)用的模擬現(xiàn)場(chǎng)儀表已不能滿足現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的要求，必須以遵循國(guó)際現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議設(shè)計(jì)制造的智能儀表來取而代之。必須說明，這里的“智能”，主要是指現(xiàn)場(chǎng)變送器除了具有信號(hào)變換、參數(shù)補(bǔ)償?shù)裙δ芡?，還具有控制功能，如PID等運(yùn)算控制功能。而執(zhí)行器則除了具有調(diào)節(jié)和驅(qū)動(dòng)功能外，還具有特性補(bǔ)償、自診斷功能。這說明在現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)下，現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備具有功能自治能力，它把傳感測(cè)量、補(bǔ)償計(jì)算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場(chǎng)儀表中完成。必須指出的是，除了上述的功能下放之外，數(shù)字式、網(wǎng)絡(luò)化成為現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表的核心技術(shù)。但是由于目前現(xiàn)場(chǎng)總線多標(biāo)準(zhǔn)并存，現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表的通信協(xié)議很難統(tǒng)一，各個(gè)儀表廠商均在開發(fā)符合一種或幾種現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表。圖3 傳統(tǒng)DCS與FCS結(jié)合的控制系統(tǒng)圖(3) 儀器儀表網(wǎng)絡(luò)化是跟隨網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)發(fā)展的產(chǎn)物 自動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)從20世紀(jì)50年代的儀表控制(Instrumentation)、70年代的中央監(jiān)控(Central Control)、80年代的分散控制(Distributed Control)、到90年代的現(xiàn)場(chǎng)總線控制(Fieldbus Control)，自動(dòng)控制系統(tǒng)各個(gè)時(shí)期的主要特點(diǎn)可用過程控制系統(tǒng)PCS(Process Control System)來描述。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展對(duì)控制系統(tǒng)產(chǎn)生了深刻的影響，網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)造新世紀(jì)。踏入21世紀(jì)，世界進(jìn)入了知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，在自動(dòng)控制領(lǐng)域，迎來了網(wǎng)絡(luò)控制(Web Control)的新時(shí)代，產(chǎn)生了新一代的控制系統(tǒng)，這就是過程知識(shí)系統(tǒng)PKS(Process Knowledge System)。它把控制系統(tǒng)建立在企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，以知識(shí)管理為中心，技術(shù)核心是它的監(jiān)控軟件，提供一體化數(shù)據(jù)庫(kù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、一體化網(wǎng)絡(luò)支持、開放式系統(tǒng)體系等等為企業(yè)構(gòu)建了一個(gè)知識(shí)協(xié)同平臺(tái)。在網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的儀器儀表裝置必須是網(wǎng)絡(luò)化的產(chǎn)品。因而儀器儀表技術(shù)又有了新的進(jìn)展，這就是儀器儀表的網(wǎng)絡(luò)化。即實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)、變送、顯示、控制和執(zhí)行單元的網(wǎng)絡(luò)化?？刂菩畔⒌碾姎庑盘?hào)傳輸，不再通過直接點(diǎn)到點(diǎn)連接方式，而通過現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)以數(shù)字量方式進(jìn)行，即儀表間的信息完全依靠網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。這就是現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工業(yè)控制系統(tǒng)中的出現(xiàn)，帶來現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和儀表單元的網(wǎng)絡(luò)化。自動(dòng)化儀器儀表技術(shù)進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)化的新時(shí)期。圖4示出網(wǎng)絡(luò)化的單回路控制系統(tǒng)示意圖。圖4 網(wǎng)絡(luò)化的單回路控制系統(tǒng)示意圖(4) 綜合自化系統(tǒng)下，儀器儀表概念向計(jì)算機(jī)及其軟件系統(tǒng)方向突破 綜合運(yùn)用信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)及其支持軟件構(gòu)成的綜合控制系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)過程的物質(zhì)流、管理過程的信息流、決策過程的決策流進(jìn)行有效的控制和協(xié)調(diào)。從而構(gòu)成企業(yè)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)模式。如圖5所示為近年來提出的ERP/MES/PCS(企業(yè)資源計(jì)劃/生產(chǎn)過程制造執(zhí)行系統(tǒng)/過程控制系統(tǒng))三層結(jié)構(gòu)體系，就是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際體現(xiàn)。在這種三層結(jié)構(gòu)體系情況下，必然要突破原有的儀器儀表概念，因?yàn)樵械膬x表系統(tǒng)已上升為計(jì)算機(jī)及軟件系統(tǒng)。ERP/MES/PCS三層結(jié)構(gòu)中的每一層都有自己的作用與功能:ERP層是管理是它的中心，通過計(jì)算機(jī)及其軟件平臺(tái)進(jìn)行企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)優(yōu)化決策，即對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)管理、經(jīng)營(yíng)決策進(jìn)行優(yōu)化管理。主要包括企業(yè)的供應(yīng)鏈、客戶關(guān)系、產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)、設(shè)備資源等的優(yōu)化管理。MES層是生產(chǎn)過程的運(yùn)行優(yōu)化層。它在整個(gè)系統(tǒng)中，具有承上啟下的作用，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度、物料跟蹤、資源配置、流程模擬、模型計(jì)算及過程優(yōu)化等功能。PCS層是基礎(chǔ)自動(dòng)化層。包括我們熟知的軟測(cè)量技術(shù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、可靠性技術(shù)、數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)處理技術(shù)、傳感器、執(zhí)行器等現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備、DCS系統(tǒng)、FCS系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)的工藝過程有效的控制。一個(gè)完整的、能使企業(yè)長(zhǎng)期保持利益、有價(jià)值的綜合自化系統(tǒng)應(yīng)該是三者的有效整合。圖5 ERP/MES/PCS三層結(jié)構(gòu)體系圖5中:ESPSimPro生產(chǎn)過程流程模擬ESPPlanning計(jì)劃排產(chǎn) ESPOilMove油品移動(dòng)與罐區(qū)管理ESPQmonitor質(zhì)量監(jiān)控 ESPEMM設(shè)備管理與維護(hù)ESPCmonitor成本管理 ESPSD優(yōu)化調(diào)度ESPSafety故障診斷與安全管理 ESPRTO實(shí)時(shí)優(yōu)化ApcDataPro物流數(shù)據(jù)校正 ApcBlend油品調(diào)合ApcWatch計(jì)量監(jiān)測(cè)與管理5 智能儀器儀表的研究開發(fā)與實(shí)用化的進(jìn)展 智能儀器儀表發(fā)展很
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