厂商：艾默生工业自动化（中国）
  点击数：3356  发布时间：14-11-02 12:44

当前的中国工业正面临着前所未有的挑战。为适应市场竞争的加剧，近年来，中国工业企业正在经历着重要的转变，如企业的大批量生产向按市场或客户要求柔性生产转变，设计和控制系统各自独立向设计和控制系统集成一体转变，在单一地方生产向全球化采购、生产转变，工厂对质量、成本、效率以及安全的要求也在不断提高，而正是这些需求推动着自动化、智能化技术的应用和普及。

    当前的中国工业正面临着前所未有的挑战。为适应市场竞争的加剧，近年来，中国工业企业正在经历着重要的转变，如企业的大批量生产向按市场或客户要求柔性生产转变，设计和控制系统各自独立向设计和控制系统集成一体转变，在单一地方生产向全球化采购、生产转变，工厂对质量、成本、效率以及安全的要求也在不断提高，而正是这些需求推动着自动化、智能化技术的应用和普及。

    作为流程工业自动化领域的领军企业，艾默生对于用户需求的变化显然有着最直观的感受，正如艾默生系统及方案部高级市场经理姚永斌所言：“中国用户现在普遍接受了‘智能化’设备和控制系统的理念，也认识到智能化带来的工厂维护和管理水平的提升，另一方面，智能化软件也帮助用户进一步提升了生产效率和产品质量，带来了直接的经济效益。结合当前市场发展的总体情况来讲，客户越来越多地意识到借助软件优势来整合全厂的自动化生产信息，而不仅是通过自动化软件来进行常规的生产控制，亦即在保证工厂长久平稳高效运行的基础上，通过各种软件来实现如先进控制、设备管理和维护、全厂生产执行管理、批量生产优化等功能，从而进一步提升产品质量和生产效率，获取更多的经济效益。”

    自成立以来，无论在技术创新还是战略转型上，艾默生一直都走在市场前列，面对“智能化”的未来潮流，艾默生也早已开始了探索和实践，艾默生过程管理系统及方案部高级市场经理姚永斌表示：“要实现自动化行业的智能化，软件智能化的提升至关重要，需要通过仪表设备和自动化软件的互相协力。例如基于艾默生的智能工厂解决方案，在现场仪表和阀门设备支持HART通讯协议的情况下，DeltaV系统能够直接获取相关的HART数据实现多变量传输和设备诊断等功能；如果进一步采用FF基金会现场总线通讯方式，不仅可以显著节省电缆，而且能够获取更多过程和诊断数据，同时“Control in Field”（控制在现场）的实现更加分散了控制风险；配合AMS智能设备管理软件能够全面管理各大厂家的仪表和阀门等智能设备，并且通过“预测式维护”避免非计划停车、提高维护效率，从而提升用户整厂的生产和维护水平。”

    除了面向用户需求的智能化产品和解决方案，艾默生在大量的工程实践中还积累了丰富的应用经验，采访中艾默生过程管理公用事业部市场及技术支持部高级经理薛伟特别指出在“智能工厂”工程实施过程中需要注意的问题，包括：（1）软件智能化设计要以满足用户需求作为导向；（2）注重智能软件和系统硬件的匹配兼容性，做到“软硬兼施”；（3）注重软件与设备运行特性、专家经验的有机融合，实现软件的智能化；（4）具备相应的工程实施和服务能力，保证工程品质和效果。

    而对于自动化软件技术未来的发展趋势，艾默生认为对于用户来说，智能化并不意味着复杂化，不能因此抬高了技术门槛或者增加操作员的工作难度，因此，未来艾默生将在软件智能化的基础上加强人性化的设计和理念，使得生产自动化的人机界面更加友好和直观，降低操作员的视觉疲劳，从而反过来提升工作效率。

    艾默生过程管理系统及方案部高级市场经理姚永斌对此做了详细解读，人性化设计（Human Central Design）将会是以后自动化软件技术的一个发展趋势和重点。现今的工艺生产装置都变得越来越庞大和复杂，这就需要更多的新进技术和操作人员，同时还可能伴随着成熟技术人员的流失和‘老师傅’的退休，在这种情况和背景下如何进一步提高人员生产效率变得日益迫切起来。

    人性化设计主要基于操作员的实际使用感受，进一步优化流程画面和操作面板的可读性和即视性，通过改进配色和图表的显示方式，突出异常状态，从而减少操作员的视觉疲劳，快速做出决策；同时通过报警帮助（Alarm Help）传承资深操作和维护人员的非正常状况处理经验，具体到每个报警和事件都有相应成熟和有效的对策，并通过报警分析（DeltaV Analyze）减少过多的无效或无意义报警，避免出现报警风暴。艾默生希望通过人性化设计的方式帮助用户来共同应对将来随着时间推移而出现的各种挑战，并给用户持续带来生产效益和经济价值的提高。”

    艾默生拥有多种自动化软件，如专门应用于电力及水处理行业Ovation™专家控制系统软件、Smart Process电厂运行性能优化软件、Scenario高精度仿真系统软件；DeltaV系统软件、Syncade制造执行管理软件和DeltaV Batch批量软件，还有用于各种工业生产中的设备管理和监测软件，如机械设备健康状态管理软件可以对重要设备（如泵、鼓风机、风扇等）进行监控和管理，ValveLink阀门诊断软件以及AMS现场仪表管理软件可以实时获取阀门及现场智能仪表的运行状态信息，并给出可操作的建议，从而实现预维护和及时采取有效的防范措施。还有各种进行仪表诊断、组态和自校验的软件，如高准 ProLink II™ 变送器组态软件工具、高准智能仪表自校验工具、Daniel MeterLink高级超声波流量计诊断软件等。此外还有专门用于油气行业智能化开采、存储及运输的油藏管理软件和OpenEnterprise™ SCADA软件。本期主要介绍两款艾默生过程管理的控制系统自动化软件。

    Smart Process™电厂运行性能优化软件

    Smart Process™是一套智能软件包，称为优化软件包和顾问软件包。包括：

    • 锅炉效率优化软件包

    • 低氮氧化物优化软件包

    • 浊度优化软件包

    • 新型协调控制优化软件包

    • 蒸汽温度优化软件包

    • 经济负荷优化调度软件包

    • 脱硝系统优化软件包

    • 电除尘优化软件包

    • 流化床优化软件包

    • 吹灰优化软件包

    • 吹灰清洁度顾问软件包

    • 整体性能顾问软件包（GPA，性能监测）

    其创新性和智能化主要体现在于该软件在电站的整体范围内提供动态过程优化功能。

    优化软件包采用基于知识的软件工具（线形模型、神经元网络、免疫模型和模糊逻辑等），建模和优化发电机组，并将优化设定值和偏差值直接送至现有的DCS 实现闭环集成。

    顾问软件包使用数学模型与建模工具分析过程性能，为操作者提供参考信息，并确认产生不必要成本的操作区域。结果是对被优化的目标如AGC性能指标、NOx 排放浓度、热效率等进行在线整体的过程优化，所有这些都是以动态的、电站专有的运行条件为基础的。

    借助Smart Process 提供的整体解决方案主要应用于电力和水处理应用。在帮助客户实现“智能化”方面的优势在于：（1）使用Smart Process 技术提高生产水平；（2）降低生产费用和增加效能；（3）不论客户是期望提高AGC发电性能，减少氮氧化物，降低浊度，提高锅炉效率，稳定蒸汽温度控制，还是实施智能吹灰， Smart Process 智能软件包已证实有能力来满足各种类型的要求和节约巨额的费用，同时遵从环保规定。

    Smart Process应用案例

    中国华电集团望亭发电厂3号660MW超超临界机组的锅炉为变压运行Π型直流炉，主蒸汽温度为605℃，主蒸汽压力为25.5MPa，再热蒸汽温度为605℃，再热蒸汽压力为5.2MPa，设计煤种为淮南煤，型号为SG 2024/26.15 M621，采用“定—滑—定”运行方式，单炉膛、四角切向燃烧、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构。除省煤器受热面采用声波吹灰外，其它受热面都采用蒸汽吹灰，水冷壁受热面安装了96根短吹灰枪，对流受热面安装了54根长吹灰枪。

    原蒸汽吹灰程控系统为戴蒙德电力机械（湖北）有限公司的PLC系统。在当前电厂实际操作中，吹灰器的运行基本是由运行人员根据经验，定时定程序进行吹灰，因此存在一定的盲目性和不确定性，有可能导致吹灰不及时或者吹灰频率过高，从而影响机组运行的经济性和安全性。且原PLC不能自动统计吹灰枪投用记录和故障记录。

    利用Smart Process吹灰优化软件包即吹灰优化建模软件、Ovation系统高级控制算法和虚拟控制器等技术，针对锅炉不同受热面分别建立了清洁系数模型，设计了一系列控制逻辑，包括动态定义吹灰序列逻辑、再热汽温保护逻辑、疏水系统保护逻辑、吹灰序列排队逻辑和吹灰过程仿真逻辑等；采集了Ovation系统中32个月的历史数据，利用统计学方法对吹灰优化效果进行了定量分析。实践证实了在660MW超超临界机组锅炉上投用闭环吹灰优化系统，不但改善了再热汽温，提高了机组的经济性和安全性，还降低了运行人员的劳动强度，规范了吹灰过程操作。

    吹灰优化系统连续运行１年来，取得了良好的节能效果，提高了锅炉运行的安全性，具有很好的应用推广前景。

    DeltaV Batch批量控制软件

    DeltaV Batch批量控制软件完全基于S88标准构建过程模型和软件模型，目的在于尽量减少人工干预，提升自动化生产水平。在此基础上，艾默生最近推出了全新的Batch Analytics软件，期望能够帮助批量控制（Batch Control）用户进一步提高批次质量和效率。

    其创新性和智能化主要体现在以下几方面：

    （1）变量分析（Multivariate Analysis）

    以往提升批次质量的方法是定义“Golden Batch”概念，通过分析批量生产的历史数据来选出一个所谓的“最优批次”，再以此为标准和运行中的批量进行比较来发现偏差。但是对于一个批次来讲会有许多不同的过程参数，每个参数都有自身的含义和高低限，通过传统方式无法洞悉各个变量之间的联系以及对于整体生产的影响，也就是说如果独立来看的话，可能每个批次都会有几个控制的比较好的参数，从不同角度会得出不同的结论。但是用户可以通过艾默生提供的多变量分析方式来轻松找出通过传统方式无法洞察，实际上却多次出现、造成事实上长久影响批次生产质量的这些纰漏之处。

    （2）实时偏差检测（Real-time Fault Detection）

    在批次生产过程中，实时偏差检测会发送相应的提示信息给操作员，帮助他们做出判断，从而直接改进当前批次的生产质量，而不是待生产完成后再通过事后分析来发现问题而于事无补，而且这种方式使得操作员能够更加集中精力，在发生问题时获得提示而无需一直观察各种繁复的过程数据，更加人性化。

    （3）模型生成（Model Generation）

通过多变量分析和动态时间偏移自动生成模型，而不是人工建立模型。实时的相关数据可见性能够帮助用户真正理解生产过程中各变量之间的互相作用和对于最终产品质量的影响，而这都能够使得操作员做出更加优化的决策，并把注意力侧重在关键时刻和参数上。

    Batch Analytics主要针对过程控制行业中的批量控制用户，如精细化工和生命科学等行业。

    DeltaV Batch已经能够帮助客户实现傻瓜式的自动化控制和操作。其独有的Fail Monitor监视模块能够实时监视生产流程的错误或意外发生并自动跳转到相应状态，从而减少人工干预、提高自动化生产水平；此外，其先进的设备仲裁功能可以对相应的公用设备进行先后排序，在保证正常生产的情况下、尽可能地提高设备使用效率。对于人机界面来说，流程和批量操作可以整合在同一画面，避免来回切换导致的不便，并且操作信息丰富、批量运行透明度高。强大的配方管理功能，即使对于非自动化专业的工艺人员，只需通过简单的“搭积木”方式即可完成工艺流程的创建和改动，而不必关注于底层具体设备的控制。以上特点都是符合使用批量控制行业的特性，减少人为因素造成的产品质量波动，保证生产装置长期、稳定、高效运行，凸显生产智能化。
 

    艾默生过程管理系统及方案部高级市场经理 姚永斌


    艾默生过程管理公用事业部市场及技术支持部高级经理 薛伟

    在此基础上，Batch Analytics再次提升了生产效率的最大化，其不仅在保证产品质量的基础上减少了生产时间，并且进一步提高产量。通过多变量分析、动态时间偏移、实施偏差检测和自动生成模型等技术手段帮助用户在生产过程之中发现问题并进行及时调整，从而使得每个批次的生产都能够实现最大化的效率、产量和时间优化。和传统的事后分析相比较，无疑对于用户更有意义和价值。

    Batch Analytics应用案例

    作为艾默生过程管理公司最新推出的软件产品，Bat c hAnalytics已被某外资特种化学品公司采用，帮助用户再次提升了批量生产效益。Batch Analytics具有揭示当下生产批次实时偏差的性能，这一点得到了用户操作和管理人员的高度认可；因为这是通过以往传统的方法和分析都无法发现但是长久以来却一直存在并影响产品质量的关键因素。

    如在一次现场试验中发现某个关键组分的密度值偏差在好几个批次中都有出现，Batch Analytics分析后发现这一现象起因于初始的加料操作；又比如有次发现反应器的冷却系统出现故障，BatchAnalytics检测发现是由于某一关键组分加入太慢而导致的，而根本原因是由于反应器温度有些许提高所引起的，以往如果通过单一参数分析是没有办法发现这一问题的；不仅如此，Batch Analytics还检测到由于上游锅炉的某个参数异常而导致的导热油加热系统故障问题；如果不是通过Batch Analytics发现了这一问题，那么工厂就有可能需要花费几天时间停产检修。此外，Batch Analytics还帮助改进了反应器加热回路的控制参数。这些都是显而易见且能够立即转化为经济效益的改变，充分体现了Batch Analytics的价值。

    摘自《自动化博览》2014年10月刊  

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