摘 要:工业企业自动化的目的是了解、收集和掌握工厂、车间和设备的状态,对工厂、车间和设备的状态信息进行分析、理解,掌握其特性,采取相应的控制策略和控制动作,改进和提高工厂的状态,改变车间的生产指标,提高设备利用率,从而达到企业在生产自动化的基础上,实现现代管理,全面提高企业的生产,经营和管理的综合能力,从而提升企业综合竞争力。
关键词:工业企业自动化 信息集成系统 发展与变化
1.工业企业自动化系统的发展
20世纪60年代以前,以经典控制论为基础,开发并应用了常规自动调节仪表,完成设备级的自动化,控制要求是安全平稳,控制系统简单独立;60年代到80年代,以现代控制理论为指导,大规模的分散式控制系统得以广泛应用,实现生产过程的自动化,自动控制的要求是优质、高产、低消耗;90年代以后,在控制理论应用中出现了许多交叉学科,如控制论、信息论、系统论、智能论、协同论等。新技术不断出现,控制系统大都是以计算机网络为核心的综合自动化系统,广义自动化的概念随之产生。广义自动化可以认为是工厂自动化、企业自动化或管理自动化。其要求是满足综合性的指标,如市场预测、生产快速响应、柔性生产、创新管理、提高企业效率、增强企业市场竞争力等。
自动化理论和自动化系统的发展,给人们带来了许多观念的变化。传统自动化的对象是工厂全自动化、无人化的境界,而综合自动化或广义自动化,希望达到企业系统和人的和谐统一,人包括企业的组织机构成为了自动化的重要组成部分。企业内各种网络、通信技术、平台、数据库,要在遵循各种公开、开放的标准下统一起来。自动化的范围也从传统的仅仅考虑个体、设备、生产过程到现今的全厂范围内的对象、效益,包括企业的资产优化、商业运作、供应、客户服务等。
今天的广义自动化系统、综合自动化系统,不仅已经形成了企业内生产设备级的信息集成,为企业信息化平台提供了坚实的不可或缺的基础,而且也为企业资产管理、计算机维护系统,企业实时信息数据库、生产调度等提供了全面支持。
2.工业企业自动化系统的变化与新特点
2.1自动化系统总包商(MIV,M AV,MICC)
在当今的许多行业如冶金、造纸、电力、矿山,尤其是石油化工及制药领域,自动化系统与整个工艺流程、设备资产、生产产品、项目进度、成本、项目利益和风险关联非常紧密,这种关联关系的价值大大超过了自动化系统本身的价值。而传统的项目执行中往往会存在以下问题,对自动化系统规模和范围的定义不确定,从而导致项目执行过程中的屡次变更,许多不可预见的范围和资源增加,由于设计团队和项目团队引发的设计不一致和不良交接,错误的和不一致的设备和材料的选择,低劣的分包商与控制系统的不稳定接口,低质量的竣工资料等等,这些问题带来项目范围增大,项目周期延长,费用增加的风险。
2.2更人性化的控制室
人们所习惯看到的传统控制室中,一般都由一排操作台,操作台上面放着一个个操作员人机界面,对面墙上是关键参数的仪表显示盘。头顶前上方挂着各个工段关键设备的电视监视器。新一代的控制室结构的大屏幕技术和投影技术使得操作环境更人性化,所有信息同步显示使操作员对整个生产过程有了全面和精准的了解。圆弧型的屏幕显示使整个画面清晰而且没有接口缝隙。所有显示信息清晰可读而且可操作。整个人性化操作环境有利于操作工的身心健康。
2.3广泛应用标准
工业企业自动化系统的一个显著特点为广泛应用工业、行业标准。系统的操作平台用Windows 2000或Windows XP,图形处理技术用Active X;控制器的控制层网络用以太网TCP/IP;控制器的编程方式符合IEC 61131-3标准,与操作层的通信协议为OPC标准。
工业过程控制信息技术平台在不同行业认证中,也要通过安全系统认证(IEC 61508,IEC 61511,TUV),船用系统(Lloyds,DNV),恶劣和危险环境(Ex),环境保护(CE,EN 61331-2),食品及药品认证(FDA,CFR 21 part11,ISA88,ISA 95)。例如,对于应用于食品及药品生产制造的自动化系统,其功能本身和项目执行质量保证必须符合WHO以及各国政府如美国FDA,欧盟EMEA和中国SFDA的GMP要求,GMP中规定了对于自动化系统的验证要求即为确保生产食品和药品质量的稳定、一致和安全,要求自动化系统能够实现数据的可追溯、数据的一致性、数据安全性、备份及可恢复性等。反应到自动化系统功能就是高级的系统登录准入,A U DITTRAIL,电子签名和电子记录,批量生产管理等。符合各类工业、行业的标准,工业信息技术平台,才具有无可比拟的开放性、适用性、兼容性。
2.4现场总线由用户自由选择
市场上存在着各种不同类型的现场总线,各有各的发展历史和起源,各有各应用的优缺点。工业企业自动化系统不再局限于支持某种特定的现场总线,而是着眼于设备信息集成,给用户以选择不同类型设备的自由。
2.5自动化系统信息管理和Web服务器为企业信息化服务
广义自动化系统中的大量信息,由信息管理服务器存储,分析,发送和显示。为用户提供智能化的数据访问,直白的图形显示和形象的分析报告。协助相关人员在充分了解信息的前提下迅速作出决策,采取适当动作进而提高生产力。通过防火墙,基于Web技术,授权的用户可以用因特网浏览器查看趋势显示画面,在桌面查看某一参数的实时值,用Excel查看实时和历史数据以及通过远程客户终端查看定制的显示画面。
2.6工程设计工具的集成提高工程效率
新的工业控制信息技术其突出优点是,EPC设计和自动化工程间的有效信息交换,操作员、EPC和自动化工程团队基于相同的一致的设计基础而工作,不会有意外事件发生。在项目工程中,系统设计和自动化系统配置同步更新,用于完工后的资料整理工作不再需要,节省了时间和费用。操作者和维护人员能获得回路图,规格书等准确设计数据,增强操作决策能力减少判定和决策实施的时间。同时,单一数据输入意味着文档资料与实际资产的状态同步一致,不需要像平时为找正确的设计文档资料而翻阅很多资料。当要对当前资产设备进行扩容或突破瓶颈时,基础设计资料与当前的资产设备一致,不需要进行大范围的,费钱和费时的开发工作。设计工具的集成确保企业资产在整个生命周期中的信息完整性,提高资产利用效率和生产力。
参考文献:
[1] 孙芳. 工业企业自动化技术初探[J]. 大众科技, 2005,(03) .
[2] 薛兴昌. 工业自动化的技术发展[J]. 冶金自动化, 2003,(S1) .
[3] 林献坤,李爱平,池贤伟,罗魏康. 流程工业企业综合自动化系统一体化平台实时数据库的研究[J]. 制造业自动化, 2005,(04)