2008年信息化技術(shù)推進(jìn)自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì) （1）
一、信息技術(shù)推動(dòng)自動(dòng)化
以信息技術(shù)改造水泥行業(yè)，以信息化推進(jìn)自動(dòng)化，自動(dòng)化再促使節(jié)能、環(huán)保、安全、高效四大目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，已成為業(yè)界的共識(shí)。在當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)，從工藝現(xiàn)場(chǎng)層到工廠（集團(tuán)）管理層可經(jīng)由以太網(wǎng)，基本實(shí)現(xiàn)信息的暢通無縫流通，所謂的“現(xiàn)代集成生產(chǎn)工藝”是將信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代新工藝相結(jié)合，并應(yīng)用于企業(yè)產(chǎn)品生命周期的各個(gè)階段，通過信息的無縫集成、過程優(yōu)化和資源優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)物流、信息流、價(jià)值流的集成，以縮短企業(yè)新產(chǎn)品的開發(fā)周期（T）、提高質(zhì)量（Q）、降低成本（C）、改進(jìn)服務(wù)（S）和改善環(huán)境（E），從而提升企業(yè)的市場(chǎng)的應(yīng)變能力和競(jìng)爭(zhēng)能力，與此想適應(yīng)開發(fā)出一系列管理層軟件，如ERP、MRP、MIS、PES等，并越來越顯示其巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
國內(nèi)一些大水泥集團(tuán)在當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇的壓力下，也緊跟這股信息化的潮流，推進(jìn)自動(dòng)化的發(fā)展，如國內(nèi)某水泥集團(tuán)近幾年來，在新建的水泥生產(chǎn)線做自動(dòng)化控制系統(tǒng)配置時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)級(jí)和過程控制級(jí)（PCS）的上端，還增加了制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES ）層，并正在策劃和運(yùn)作ERP，即企業(yè)資源規(guī)劃和管理層，它包括有生產(chǎn)管理系統(tǒng)、質(zhì)量控制系統(tǒng)、采購管理系統(tǒng)、倉庫管理系統(tǒng)、銷售子系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化管理系統(tǒng)和綜合管理子系統(tǒng)等。在水泥市場(chǎng)供大于求，競(jìng)爭(zhēng)激烈的形勢(shì)下，由于該集團(tuán)初步實(shí)現(xiàn)了MES的運(yùn)營，集團(tuán)化管理的控制力和執(zhí)行力明顯提高，精細(xì)化運(yùn)行方式使得物流成本和原材料成本得到控制，實(shí)現(xiàn)了綜合效益的大幅增長(zhǎng)，凈利潤比去年同期增加了12.76%。筆者認(rèn)為該集團(tuán)的MES運(yùn)營還是初期的，要把生產(chǎn)調(diào)度和企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)的決策統(tǒng)一成為真正的企業(yè)管理級(jí)（ERP）還需要進(jìn)一步開發(fā)。
現(xiàn)今計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和先進(jìn)的控制技術(shù)相結(jié)合，已不再停留在理論和實(shí)驗(yàn)階段如模型預(yù)測(cè)、神經(jīng)元和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制、多變量控制。自適應(yīng)和自尋優(yōu)等先進(jìn)控制算法已進(jìn)入實(shí)踐并用于DCS、PLC等控制器中，而且這種趨勢(shì)在加快。在水泥工業(yè)用于窯和磨的模糊控制、多變量控制以及專家系統(tǒng)早在上世紀(jì)就有應(yīng)用，但這些大多是由水泥設(shè)備供應(yīng)商自行開發(fā)的如FLS、KHD等，他們提供的僅是獨(dú)立的軟件，和系統(tǒng)幾乎沒有任何聯(lián)系。而現(xiàn)在是控制系統(tǒng)的供應(yīng)商已將先進(jìn)控制算法用于DCS和PLC等控制器中，如Siemens公司專門為水泥工業(yè)開發(fā)的CEMAT集成化標(biāo)準(zhǔn)軟件，它具有水泥工廠過程控制優(yōu)化的功能塊，還包括窯的煅燒和磨的負(fù)荷優(yōu)化控制，該軟件包并集成于Siemens公司的過程控制系統(tǒng)PCS7中；ABB公司的Optimize IT優(yōu)化專家則集成于Industry IT中，它通過集成大量已驗(yàn)證的先進(jìn)控制技術(shù)及廣泛的專家知識(shí)庫，如模糊邏輯、控制模型、神經(jīng)元和模糊控制等，來對(duì)水泥生產(chǎn)過程進(jìn)行控制及實(shí)施優(yōu)化決策管理。
IT技術(shù)與自動(dòng)化結(jié)合另一熱點(diǎn)是公共數(shù)據(jù)庫、局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、無線技術(shù)等滲透控制系統(tǒng)使控制系統(tǒng)扁平化，實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)，跨地區(qū)的控制。西門子公司全集成自動(dòng)化TIA的自動(dòng)化新理念，Schneider公司推出的“協(xié)同自動(dòng)化Collaborate Automation”，“透明就緒Transparent Ready”,“Unity 自動(dòng)化平臺(tái)”新概念；以及Rockwell提出的全集成的EtherNet/IP等，這些自動(dòng)化新理念使得自動(dòng)化控制系統(tǒng)更完整，也更完美。
二、自動(dòng)化技術(shù)的互補(bǔ)與滲透
DCS，PLC，IPC是自動(dòng)控制領(lǐng)域的三大支柱，它們之間競(jìng)爭(zhēng)激烈，但又取長(zhǎng)補(bǔ)短和相互滲透，相互融合，因而形成了具有混合控制策略的PLC/DCS混合系統(tǒng)HCS，某咨詢集團(tuán)把其稱之為PAC。水泥行業(yè)作為較典型的流程工業(yè)決定了其開關(guān)量邏輯控制的主導(dǎo)地位，同時(shí)模擬量的處理多為簡(jiǎn)單的顯示和給定，控制回路基本上為并不復(fù)雜的單回路調(diào)節(jié)，這些特點(diǎn)適合于HCS的應(yīng)用。目前市場(chǎng)以PLC為主導(dǎo)地位的Siemens、Schneider、Rockwell等公司紛紛推出的具有混合控制策略的PLC/DCS混合系統(tǒng)HCS，如Siemens的PCS7, ABB的AC800F，800M, Schneider的Modicon Quantum, Rockwell的ControlLogix等，已作為主導(dǎo)產(chǎn)品在水泥行業(yè)推廣，并已取得不俗的業(yè)績(jī)。
混合系統(tǒng)HCS的主要特點(diǎn)是：構(gòu)建一個(gè)公共的、集成的開發(fā)環(huán)境，提供通用開發(fā)平臺(tái)、共用標(biāo)簽和單一數(shù)據(jù)庫，以滿足多領(lǐng)域自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和集成的需要；
同時(shí)它采用了可自由組合的模塊化的硬件架構(gòu)，減少系統(tǒng)升級(jí)帶來的開銷。它支持IEC61158等現(xiàn)場(chǎng)總線國際標(biāo)準(zhǔn)以實(shí)現(xiàn)高度分散的自動(dòng)化環(huán)境，也支持事實(shí)上的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，可方便地和上一級(jí)的ERP、MIS、MES集成。有些水泥廠控制系統(tǒng)采用了Siemens的PCS7，就感到比西門子公司原有的PLC和step7的系統(tǒng)前進(jìn)了一大步，主要就是開發(fā)環(huán)境的完善，并能方便實(shí)現(xiàn)集團(tuán)的MIS和MES集成，這對(duì)于做系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)院和系統(tǒng)集成商是至關(guān)重要的。
三、自動(dòng)化系統(tǒng)更注重功能和信息安全
安全生產(chǎn)越來越引起人們的關(guān)注，人的生命高于一切，已成為衡量現(xiàn)代工業(yè)的重要指標(biāo)，對(duì)于安全事故多發(fā)的我國，意義更為重要。自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要考慮的安全有：電氣安全、防爆安全、信息安全和功能安全。信息安全是指由于信息泄密、黑客入侵等系統(tǒng)的安全性；功能安全是指控制系統(tǒng)所執(zhí)行的安全功能失效引起的可能危險(xiǎn)。目前已相繼出臺(tái)的國際標(biāo)準(zhǔn)有IEC61508—電氣/電子/可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全標(biāo)準(zhǔn)，IEC61511—關(guān)于過程工業(yè)領(lǐng)域安全儀表系統(tǒng)的功能安全標(biāo)準(zhǔn)，一般以整體安全等級(jí)SIL來評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)程度，共有4級(jí)，安全等級(jí)SIL越高，風(fēng)險(xiǎn)就越低。
以信息技術(shù)改造水泥行業(yè)，以信息化推進(jìn)自動(dòng)化，自動(dòng)化再促使節(jié)能、環(huán)保、安全、高效四大目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，已成為業(yè)界的共識(shí)。在當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)，從工藝現(xiàn)場(chǎng)層到工廠（集團(tuán)）管理層可經(jīng)由以太網(wǎng)，基本實(shí)現(xiàn)信息的暢通無縫流通，所謂的“現(xiàn)代集成生產(chǎn)工藝”是將信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代新工藝相結(jié)合，并應(yīng)用于企業(yè)產(chǎn)品生命周期的各個(gè)階段，通過信息的無縫集成、過程優(yōu)化和資源優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)物流、信息流、價(jià)值流的集成，以縮短企業(yè)新產(chǎn)品的開發(fā)周期（T）、提高質(zhì)量（Q）、降低成本（C）、改進(jìn)服務(wù)（S）和改善環(huán)境（E），從而提升企業(yè)的市場(chǎng)的應(yīng)變能力和競(jìng)爭(zhēng)能力，與此想適應(yīng)開發(fā)出一系列管理層軟件，如ERP、MRP、MIS、PES等，并越來越顯示其巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
國內(nèi)一些大水泥集團(tuán)在當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇的壓力下，也緊跟這股信息化的潮流，推進(jìn)自動(dòng)化的發(fā)展，如國內(nèi)某水泥集團(tuán)近幾年來，在新建的水泥生產(chǎn)線做自動(dòng)化控制系統(tǒng)配置時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)級(jí)和過程控制級(jí)（PCS）的上端，還增加了制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES ）層，并正在策劃和運(yùn)作ERP，即企業(yè)資源規(guī)劃和管理層，它包括有生產(chǎn)管理系統(tǒng)、質(zhì)量控制系統(tǒng)、采購管理系統(tǒng)、倉庫管理系統(tǒng)、銷售子系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化管理系統(tǒng)和綜合管理子系統(tǒng)等。在水泥市場(chǎng)供大于求，競(jìng)爭(zhēng)激烈的形勢(shì)下，由于該集團(tuán)初步實(shí)現(xiàn)了MES的運(yùn)營，集團(tuán)化管理的控制力和執(zhí)行力明顯提高，精細(xì)化運(yùn)行方式使得物流成本和原材料成本得到控制，實(shí)現(xiàn)了綜合效益的大幅增長(zhǎng)，凈利潤比去年同期增加了12.76%。筆者認(rèn)為該集團(tuán)的MES運(yùn)營還是初期的，要把生產(chǎn)調(diào)度和企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)的決策統(tǒng)一成為真正的企業(yè)管理級(jí)（ERP）還需要進(jìn)一步開發(fā)。
現(xiàn)今計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和先進(jìn)的控制技術(shù)相結(jié)合，已不再停留在理論和實(shí)驗(yàn)階段如模型預(yù)測(cè)、神經(jīng)元和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制、多變量控制。自適應(yīng)和自尋優(yōu)等先進(jìn)控制算法已進(jìn)入實(shí)踐并用于DCS、PLC等控制器中，而且這種趨勢(shì)在加快。在水泥工業(yè)用于窯和磨的模糊控制、多變量控制以及專家系統(tǒng)早在上世紀(jì)就有應(yīng)用，但這些大多是由水泥設(shè)備供應(yīng)商自行開發(fā)的如FLS、KHD等，他們提供的僅是獨(dú)立的軟件，和系統(tǒng)幾乎沒有任何聯(lián)系。而現(xiàn)在是控制系統(tǒng)的供應(yīng)商已將先進(jìn)控制算法用于DCS和PLC等控制器中，如Siemens公司專門為水泥工業(yè)開發(fā)的CEMAT集成化標(biāo)準(zhǔn)軟件，它具有水泥工廠過程控制優(yōu)化的功能塊，還包括窯的煅燒和磨的負(fù)荷優(yōu)化控制，該軟件包并集成于Siemens公司的過程控制系統(tǒng)PCS7中；ABB公司的Optimize IT優(yōu)化專家則集成于Industry IT中，它通過集成大量已驗(yàn)證的先進(jìn)控制技術(shù)及廣泛的專家知識(shí)庫，如模糊邏輯、控制模型、神經(jīng)元和模糊控制等，來對(duì)水泥生產(chǎn)過程進(jìn)行控制及實(shí)施優(yōu)化決策管理。
IT技術(shù)與自動(dòng)化結(jié)合另一熱點(diǎn)是公共數(shù)據(jù)庫、局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、無線技術(shù)等滲透控制系統(tǒng)使控制系統(tǒng)扁平化，實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)，跨地區(qū)的控制。西門子公司全集成自動(dòng)化TIA的自動(dòng)化新理念，Schneider公司推出的“協(xié)同自動(dòng)化Collaborate Automation”，“透明就緒Transparent Ready”,“Unity 自動(dòng)化平臺(tái)”新概念；以及Rockwell提出的全集成的EtherNet/IP等，這些自動(dòng)化新理念使得自動(dòng)化控制系統(tǒng)更完整，也更完美。
二、自動(dòng)化技術(shù)的互補(bǔ)與滲透
DCS，PLC，IPC是自動(dòng)控制領(lǐng)域的三大支柱，它們之間競(jìng)爭(zhēng)激烈，但又取長(zhǎng)補(bǔ)短和相互滲透，相互融合，因而形成了具有混合控制策略的PLC/DCS混合系統(tǒng)HCS，某咨詢集團(tuán)把其稱之為PAC。水泥行業(yè)作為較典型的流程工業(yè)決定了其開關(guān)量邏輯控制的主導(dǎo)地位，同時(shí)模擬量的處理多為簡(jiǎn)單的顯示和給定，控制回路基本上為并不復(fù)雜的單回路調(diào)節(jié)，這些特點(diǎn)適合于HCS的應(yīng)用。目前市場(chǎng)以PLC為主導(dǎo)地位的Siemens、Schneider、Rockwell等公司紛紛推出的具有混合控制策略的PLC/DCS混合系統(tǒng)HCS，如Siemens的PCS7, ABB的AC800F，800M, Schneider的Modicon Quantum, Rockwell的ControlLogix等，已作為主導(dǎo)產(chǎn)品在水泥行業(yè)推廣，并已取得不俗的業(yè)績(jī)。
混合系統(tǒng)HCS的主要特點(diǎn)是：構(gòu)建一個(gè)公共的、集成的開發(fā)環(huán)境，提供通用開發(fā)平臺(tái)、共用標(biāo)簽和單一數(shù)據(jù)庫，以滿足多領(lǐng)域自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和集成的需要；
同時(shí)它采用了可自由組合的模塊化的硬件架構(gòu)，減少系統(tǒng)升級(jí)帶來的開銷。它支持IEC61158等現(xiàn)場(chǎng)總線國際標(biāo)準(zhǔn)以實(shí)現(xiàn)高度分散的自動(dòng)化環(huán)境，也支持事實(shí)上的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，可方便地和上一級(jí)的ERP、MIS、MES集成。有些水泥廠控制系統(tǒng)采用了Siemens的PCS7，就感到比西門子公司原有的PLC和step7的系統(tǒng)前進(jìn)了一大步，主要就是開發(fā)環(huán)境的完善，并能方便實(shí)現(xiàn)集團(tuán)的MIS和MES集成，這對(duì)于做系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)院和系統(tǒng)集成商是至關(guān)重要的。
三、自動(dòng)化系統(tǒng)更注重功能和信息安全
安全生產(chǎn)越來越引起人們的關(guān)注，人的生命高于一切，已成為衡量現(xiàn)代工業(yè)的重要指標(biāo)，對(duì)于安全事故多發(fā)的我國，意義更為重要。自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要考慮的安全有：電氣安全、防爆安全、信息安全和功能安全。信息安全是指由于信息泄密、黑客入侵等系統(tǒng)的安全性；功能安全是指控制系統(tǒng)所執(zhí)行的安全功能失效引起的可能危險(xiǎn)。目前已相繼出臺(tái)的國際標(biāo)準(zhǔn)有IEC61508—電氣/電子/可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全標(biāo)準(zhǔn)，IEC61511—關(guān)于過程工業(yè)領(lǐng)域安全儀表系統(tǒng)的功能安全標(biāo)準(zhǔn)，一般以整體安全等級(jí)SIL來評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)程度，共有4級(jí)，安全等級(jí)SIL越高，風(fēng)險(xiǎn)就越低。
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