霍尼韋爾打破傳統(tǒng)DCS作為單一控制系統(tǒng)的理念
Honeywell的Experion Pks(EPKS)系統(tǒng)可謂是為大規(guī)模高集成度的控制系統(tǒng)量身訂制的。EPKS在控制網絡,全局數(shù)據(jù)庫集成,控制算法優(yōu)化上都達到世界領先技術水平;同時還可以集成如仿真培訓系統(tǒng),視頻系統(tǒng),儀表管理系統(tǒng)等高級應用系統(tǒng),可以為用戶提供真正的集成化解決方案,而不僅僅是DCS控制系統(tǒng)。
自EPKS推出以來,Honeywell已將DCS單一過程控制系統(tǒng)結構的理念延展為集成化的系統(tǒng)結構理念,并著重于提供針對項目和用戶需求的集成化解決方案,而非單一的DCS系統(tǒng)。Experion PKS系統(tǒng)是最新一代的過程自動化系統(tǒng),是當今唯一使人員與過程、經營和資產管理融合在一起,能幫助過程生產廠商提高利潤和生產力的過程自動化系統(tǒng)。
Experion的核心是Experion平臺,集霍尼韋爾30年的過程控制、資產管理、領域專家的豐富經驗,融合當今最先進的控制、各種開放的工業(yè)標準以及最新的計算機網絡等技術,將所有霍尼韋爾及非霍尼韋爾過程控制和安全系統(tǒng)集成為一個單一且統(tǒng)一的結構。Experion為用戶提供了遠高于集散系統(tǒng)的能力,包括植入式的決策支持和診斷技術為決策者提供所需信息;安全組件保證系統(tǒng)安全環(huán)境獨立于主控系統(tǒng),提高了系統(tǒng)和安全的可靠性。
圖1 Experion PKS系統(tǒng)結構圖
EPKS結構具有眾多優(yōu)勢,各個系統(tǒng)可以以模塊化的方式集成到EPKS系統(tǒng)中,實現(xiàn)全局數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理。集成化解決方案可以消除各系統(tǒng)獨立操作的差異,實現(xiàn)人機界面風格操作方式統(tǒng)一,在降低培訓維護成本的同時也可以將人為操作失誤幾率保持在最低。如圖1所示,Experion PKS系統(tǒng)是以DCS/SCADA/SAFETY系統(tǒng)為核心,又集成各種高級應用的開放型控制系統(tǒng)。
EPKS的主要特點有以下幾點:
1.先進的分布式系統(tǒng)架構(DSA)
在當今工業(yè)過程規(guī)模日益擴大的驅動下,傳統(tǒng)DCS已經無法實現(xiàn)大規(guī)模集中管理的要求,所有集散型控制系統(tǒng)中,霍尼韋爾的Experion系統(tǒng)分布式系統(tǒng)架構DSA提供了最靈活、最高性能的系統(tǒng)結構。
2.集中管理
Experion PKS服務器提供強大的集中管理功能,用于集中管理DCS信息數(shù)據(jù)庫、生產過程長歷史數(shù)據(jù)庫、報警&事件雜志數(shù)據(jù)庫以及第三方設備(SCADA 子系統(tǒng)集成)管理。
3.Honeywell HMIWeb技術
HMIWeb技術是基于Web結構的人機界面,可以集成過程控制數(shù)據(jù)和商業(yè)應用數(shù)據(jù)。HMIWeb采用Honeywell新一代的操作員界面技術,以HTML(超文本鏈接標示語言)為顯示畫面的基本文件格式,提供采用Microsoft公司的IE瀏覽器訪問Experion過程畫面的功能。
4.開放系統(tǒng)
Experion系統(tǒng)支持最先進的開放技術和標準,包括 SQL,Visual Basic和OPC等,使得系統(tǒng)開放通訊的實施極為方便。
5.系統(tǒng)安全
Experion系統(tǒng)從操作員權限管理,控制數(shù)據(jù)包識別以及多層網絡結構,保證系統(tǒng)的操作和控制安全。
6.Experion C300過程控制器
C300過程控制器為Experion平臺提供強大、可靠的控制功能,適用于廣泛的工業(yè)應用,包括連續(xù)過程、批量過程、開關量運算以及機械設備控制等各類型的控制。C300是將調節(jié)控制、快速邏輯控制、順序控制以及批量控制集于一身的緊湊、高效、低成本的最佳控制器??刂乒δ苡煽刂扑惴◣焯峁?,控制算法庫由被稱為功能塊(Function Blocks)的大量運算模板所構成。先進的圖形化的控制組態(tài)工具Control Builder使得控制策略的生成和組態(tài)極其方便。Control Builder 不僅應用于組態(tài)控制策略,還可以將組態(tài)好的控制策略下裝至控制器以及進行在線監(jiān)控和在線修改。
C300內置Profit Loop是霍尼韋爾的專利算法,為一個單輸入/單輸出(SISO)模型預估調節(jié)器(圖2)。Profit Loop是自動化控制領域中的一個革命性的突破,在常規(guī)控制層提供了無法超越的優(yōu)勢。特殊的設計使其操作簡捷,比常規(guī)PID調節(jié)器有更高的效率,由此提高生產效率,降低設備損耗并且節(jié)省維護費用。
圖2 C系列IO
以一個實例來說明PKS系統(tǒng)幫助用戶實現(xiàn)的控制優(yōu)化:云南云天化股份有限公司在年產2萬t聚甲醛項目中,使用了Honeywell的PKS系統(tǒng)控制。裝置中精餾塔、蒸餾塔共計17個,由于精餾塔、蒸餾塔關聯(lián)變量之間耦合嚴重,過程反應慢、動態(tài)響應時間長、滯后嚴重,使用常規(guī)PID控制效果一直不佳,不僅不能自動,手動操作效果也不理想,成為該裝置控制的難點,直接影響到了產品質量和蒸汽的消耗。
Profit Loop投用后,控制器很好地克服了模型誤差、強耦合、多干擾、未知干擾等不良因素的影響,達到了精餾塔穩(wěn)定運行,提高產品質量的效果。采用Profit Loop,不僅降低了操作人員的勞動強度,使裝置運行平穩(wěn),提高了產品質量控制的一致性,還節(jié)約了蒸汽,提高了生產的經濟效益。
相比于國外產品,國內DCS還有很長一段路要走。由于國產DCS產品起步較晚,進入市場時間不長,因而對于控制系統(tǒng)的理解還停留在早期傳統(tǒng)DCS過程控制的階段。然而,在工業(yè)生產規(guī)模日益擴大的趨勢下,用戶對于控制系統(tǒng)的擴展性和開放性,以及全廠數(shù)據(jù)集中管理的需求也顯現(xiàn)得更加重要。隨著DCS在各行各業(yè)中的廣泛應用,國內用戶對控制系統(tǒng)的認識也逐漸成熟,全廠控制系統(tǒng)集成化的理念被越來越多的用戶及專家認可和推廣。集成化的控制系統(tǒng)具有集成便捷、可靠性高、維護成本低等優(yōu)點,這也是國外控制系統(tǒng)應用的普遍理念。
因此,國內DCS生產廠家必須打破傳統(tǒng)DCS作為單一控制系統(tǒng)的理念,著眼可擴展的開放型控制系統(tǒng),豐富完善控制系統(tǒng)的功能,才能使自主DCS系統(tǒng)保持健康持續(xù)的發(fā)展。
10多年前,某一DCS制造商提出FCS的理念,它是根據(jù)FF現(xiàn)場總線的發(fā)展,認為回路控制功能將會全部下移到現(xiàn)場儀表中完成,由此取代傳統(tǒng)DCS的控制器。曾有人預測FCS將取代DCS,但是Honeywell從來不承認FCS取代DCS的理念,不但FCS不能取代DCS,而且隨著科學技術的發(fā)展,DCS控制器在處理能力上會更加強大。這也是Honeywell對功能下移的理解,比如Profit loop是以前優(yōu)化控制APC的功能,需要單獨上位機完成,現(xiàn)在下移到C300控制器中,使單回路控制品質得到極大提高;除此之外,還有如批量配方管理功能也是從上位機下移至C300控制器的功能。通過10多年的實踐證明,所謂FCS的理念并沒有被廣大用戶接受采納,而FF現(xiàn)場總線也只是作為DCS控制系統(tǒng)下的總線網絡存在。
在DCS應用逐漸趨于成熟的同時,市場對DCS系統(tǒng)的傳統(tǒng)理念也在發(fā)生本質上的轉變。DCS的生產商已不僅僅是在提供單一的DCS產品,更多的是在為用戶提供一套完善的集成化解決方案。Honeywell通過大量收集用戶的使用反饋意見,也在不斷地完善EPKS系統(tǒng),力求為用戶提供高效、安全、可靠的系統(tǒng)。
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