2008年信息化技術(shù)推進(jìn)自動化的發(fā)展趨勢 （2）
水泥行業(yè)已大多采用新型水泥干法工藝，它是連續(xù)性很強(qiáng)的工藝過程，并已實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的順序和連鎖控制，筆者認(rèn)為新型干法工藝其安全等級是較高的。要進(jìn)一步提高整體安全等級必須增強(qiáng)故障診斷環(huán)節(jié)；人機(jī)操作界面要便于故障的監(jiān)測；對生產(chǎn)規(guī)模越大的生產(chǎn)線，如日產(chǎn)萬噸熟料的生產(chǎn)線系統(tǒng)配置要提高冗余度，另外信息安全也必須高度關(guān)注，要特別增強(qiáng)煤磨車間的防爆安全等級，對于設(shè)置低溫余熱發(fā)電的企業(yè)，整體安全等級SIL要高于一般企業(yè)。
在自動化領(lǐng)域內(nèi)現(xiàn)今紛紛出臺了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，如Siemens的故障安全容錯S7F/FH系統(tǒng)，Rockwell的Gruard PLC等，有的公司則配置專用的安全模塊和相應(yīng)的組態(tài)軟件，并由被動的維護(hù)、診斷發(fā)展到預(yù)防性安全措施，與此相適應(yīng)還出臺了許多安全協(xié)議，如PROFIsafe、CIPsafety等。
四、控制系統(tǒng)由集中向分散化發(fā)展
智能化分布式I/O是將某一部分I/O組成一個有自治能力的節(jié)點(diǎn)，其本身帶有處理器，獨(dú)立完成某一部分的控制。由于組合在一個框架內(nèi)，它可直接安裝在現(xiàn)場，甚至空間十分有限的地方，但它同時又可鏈接到中央計(jì)算機(jī)，從而將控制系統(tǒng)從傳統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)簡化為二層結(jié)構(gòu)。許多有名的PLC廠商大都推出了分布式I/O，如Siemens的ET200系列，Rockwell的Flex ArmorI/O, Wago的WAGO-SPEED WAY 767等高速智能I/O。
智能化分布式I/O將使水泥生產(chǎn)線的系統(tǒng)配置可更趨扁平化，原設(shè)置的遠(yuǎn)程I/O場合，如礦山、預(yù)配料站等可用智能化分布式I/O替代，以節(jié)省I/O安裝電纜和控制系統(tǒng)整體的開銷。
五、無線通訊技術(shù)進(jìn)一步滲透控制領(lǐng)域
無線通訊技術(shù)作為有線控制系統(tǒng)的補(bǔ)充，正方興未艾地用于工業(yè)自動化系統(tǒng)中，也是工業(yè)自動化產(chǎn)品一個新增長點(diǎn)，運(yùn)行于2.4GHz 1SM波段的跳頻擴(kuò)頻（FHSS）無線傳輸技術(shù)具有優(yōu)良的抗干擾性和高可靠性，無線局域網(wǎng)和無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大了無線傳輸?shù)母采w范圍。無線通訊的數(shù)據(jù)安全性是人們所關(guān)心的，但可以通過加安全密碼和加密密碼等一系列措施來確保數(shù)據(jù)的安全傳輸。據(jù)悉HART基金會將在近期推出HART無線通訊新協(xié)議。
無線通訊技術(shù)現(xiàn)在汽車、石化、水處理等行業(yè)有較多應(yīng)用，在水泥行業(yè)，有的大集團(tuán)局部輔助流程也采用了無線技術(shù)，如冀東水泥集團(tuán)在循環(huán)水泵站已采用了無線控制，浙江有些水泥廠采用無線控制裝卸散裝水泥船等，考慮到有些水泥廠占有的物理空間很大，有些工藝測量的位置難于安裝，而有些工藝測量點(diǎn)環(huán)境十分惡劣，用傳統(tǒng)的硬連線安裝器件成本又過高，如果改用無線通訊能夠節(jié)約能源，減少配線和維護(hù)費(fèi)用。
在無線通訊領(lǐng)域內(nèi)有許多供應(yīng)商，如Siemens的SCALANCE W，它是無線局域網(wǎng)產(chǎn)品系列，可用于移動設(shè)備之間的通訊，也可實(shí)現(xiàn)移動設(shè)備與固定網(wǎng)絡(luò)之間的通訊；菲尼克斯公司（Phoenix）的產(chǎn)品采用無線通訊技術(shù)有藍(lán)牙，局域網(wǎng)和Trusted wireless(信托無線)等，也有許多中國公司在開發(fā)相應(yīng)的產(chǎn)品。
六、人機(jī)界面更趨人性化
人機(jī)界面已全系列化，包括手持式、面板式、臺式和PC機(jī)式。今后的人機(jī)界面已不僅僅局限于SCADA以及編程、監(jiān)控和診斷等，在工業(yè)自動化領(lǐng)域，人機(jī)界面可以為操作和管理人員提供越來越多的信息，功能強(qiáng)大的模塊化軟件和多客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，使人機(jī)界面成為企業(yè)實(shí)時生產(chǎn)信息以及商務(wù)垂直集成的統(tǒng)一的軟件平臺，它也是連通到外部世界的媒介。通過驅(qū)動器或OPC來驅(qū)動各種I/O模塊，總之人機(jī)界面已演變?yōu)橐粋€完整的系統(tǒng)。某水泥集團(tuán)MES的運(yùn)營，集團(tuán)化管理的控制主要依靠是多種人機(jī)界面，通過OPC實(shí)現(xiàn)了集團(tuán)內(nèi)各個水泥生產(chǎn)線之間的信息交換，也實(shí)現(xiàn)了主控系統(tǒng)和各子控制系統(tǒng)的互連，如生料質(zhì)量控制系統(tǒng)等。
七、變頻器性能更加擴(kuò)展
變頻器的應(yīng)用領(lǐng)域已從常規(guī)的風(fēng)機(jī)、泵類等拓展到輸送、喂料機(jī)械等，在行業(yè)應(yīng)用面上也越來越廣，因而其功能也進(jìn)一步提升并多樣化，一方面是全數(shù)字化、功能齊全、能夠補(bǔ)償負(fù)荷變化的自適應(yīng)、調(diào)諧技術(shù)，特別是分布式具有通信、聯(lián)網(wǎng)功能和集成PLC的高端變頻器。另一方面是簡易或?qū)Ｓ玫淖冾l器以及機(jī)電一體化的變頻器。就開展控制技術(shù)而言，DTC直接轉(zhuǎn)矩控制、無傳感器矢量控制是發(fā)展方向。目前速度響應(yīng)約為2ms，電流響應(yīng)能達(dá)到 0.1到0.5ms。速度調(diào)節(jié)的發(fā)展趨勢是提高速度的控制精度，一般在閉環(huán)時，對應(yīng)于全范圍，調(diào)速比為1:100或更高時，速度控制精度高達(dá)0.05%。另外變頻器性能在低速時的過載能力，穩(wěn)定的、四象限運(yùn)行能力以及一機(jī)驅(qū)動多臺電機(jī)的負(fù)荷平衡等方面也有所增強(qiáng)。
在水泥行業(yè)為實(shí)施節(jié)能降耗，在風(fēng)機(jī)、泵類、輸送設(shè)備、喂料機(jī)械等已廣泛應(yīng)用，如何在低速時經(jīng)受較大的過載轉(zhuǎn)矩，提高中壓變頻器的性價比是對制造商提出的課題。Siemens公司推出羅賓康中壓變頻器作為中壓變頻器的首選方案將有助于性價比的提高。
除上述領(lǐng)域外，在自動化界特別引起關(guān)注的，還有射頻識別技術(shù)（RFID）的突起，它促使機(jī)器視覺及其系統(tǒng)的迅速發(fā)展；和視覺系統(tǒng)連在一體的是運(yùn)動控制系統(tǒng)，它更趨高度智能化，這對于有上百臺驅(qū)動器的制造業(yè)，為提高生產(chǎn)效率，降低運(yùn)行成本是極為有利的。另一熱點(diǎn)是工業(yè)以太網(wǎng)的突破性發(fā)展，使工業(yè)控制的三層網(wǎng)絡(luò)更能無縫連接，并能與IT世界相通。自動化技術(shù)的發(fā)展將使我們能盡快實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、安全、高效這四大目標(biāo)。
在自動化領(lǐng)域內(nèi)現(xiàn)今紛紛出臺了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，如Siemens的故障安全容錯S7F/FH系統(tǒng)，Rockwell的Gruard PLC等，有的公司則配置專用的安全模塊和相應(yīng)的組態(tài)軟件，并由被動的維護(hù)、診斷發(fā)展到預(yù)防性安全措施，與此相適應(yīng)還出臺了許多安全協(xié)議，如PROFIsafe、CIPsafety等。
四、控制系統(tǒng)由集中向分散化發(fā)展
智能化分布式I/O是將某一部分I/O組成一個有自治能力的節(jié)點(diǎn)，其本身帶有處理器，獨(dú)立完成某一部分的控制。由于組合在一個框架內(nèi)，它可直接安裝在現(xiàn)場，甚至空間十分有限的地方，但它同時又可鏈接到中央計(jì)算機(jī)，從而將控制系統(tǒng)從傳統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)簡化為二層結(jié)構(gòu)。許多有名的PLC廠商大都推出了分布式I/O，如Siemens的ET200系列，Rockwell的Flex ArmorI/O, Wago的WAGO-SPEED WAY 767等高速智能I/O。
智能化分布式I/O將使水泥生產(chǎn)線的系統(tǒng)配置可更趨扁平化，原設(shè)置的遠(yuǎn)程I/O場合，如礦山、預(yù)配料站等可用智能化分布式I/O替代，以節(jié)省I/O安裝電纜和控制系統(tǒng)整體的開銷。
五、無線通訊技術(shù)進(jìn)一步滲透控制領(lǐng)域
無線通訊技術(shù)作為有線控制系統(tǒng)的補(bǔ)充，正方興未艾地用于工業(yè)自動化系統(tǒng)中，也是工業(yè)自動化產(chǎn)品一個新增長點(diǎn)，運(yùn)行于2.4GHz 1SM波段的跳頻擴(kuò)頻（FHSS）無線傳輸技術(shù)具有優(yōu)良的抗干擾性和高可靠性，無線局域網(wǎng)和無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大了無線傳輸?shù)母采w范圍。無線通訊的數(shù)據(jù)安全性是人們所關(guān)心的，但可以通過加安全密碼和加密密碼等一系列措施來確保數(shù)據(jù)的安全傳輸。據(jù)悉HART基金會將在近期推出HART無線通訊新協(xié)議。
無線通訊技術(shù)現(xiàn)在汽車、石化、水處理等行業(yè)有較多應(yīng)用，在水泥行業(yè)，有的大集團(tuán)局部輔助流程也采用了無線技術(shù)，如冀東水泥集團(tuán)在循環(huán)水泵站已采用了無線控制，浙江有些水泥廠采用無線控制裝卸散裝水泥船等，考慮到有些水泥廠占有的物理空間很大，有些工藝測量的位置難于安裝，而有些工藝測量點(diǎn)環(huán)境十分惡劣，用傳統(tǒng)的硬連線安裝器件成本又過高，如果改用無線通訊能夠節(jié)約能源，減少配線和維護(hù)費(fèi)用。
在無線通訊領(lǐng)域內(nèi)有許多供應(yīng)商，如Siemens的SCALANCE W，它是無線局域網(wǎng)產(chǎn)品系列，可用于移動設(shè)備之間的通訊，也可實(shí)現(xiàn)移動設(shè)備與固定網(wǎng)絡(luò)之間的通訊；菲尼克斯公司（Phoenix）的產(chǎn)品采用無線通訊技術(shù)有藍(lán)牙，局域網(wǎng)和Trusted wireless(信托無線)等，也有許多中國公司在開發(fā)相應(yīng)的產(chǎn)品。
六、人機(jī)界面更趨人性化
人機(jī)界面已全系列化，包括手持式、面板式、臺式和PC機(jī)式。今后的人機(jī)界面已不僅僅局限于SCADA以及編程、監(jiān)控和診斷等，在工業(yè)自動化領(lǐng)域，人機(jī)界面可以為操作和管理人員提供越來越多的信息，功能強(qiáng)大的模塊化軟件和多客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，使人機(jī)界面成為企業(yè)實(shí)時生產(chǎn)信息以及商務(wù)垂直集成的統(tǒng)一的軟件平臺，它也是連通到外部世界的媒介。通過驅(qū)動器或OPC來驅(qū)動各種I/O模塊，總之人機(jī)界面已演變?yōu)橐粋€完整的系統(tǒng)。某水泥集團(tuán)MES的運(yùn)營，集團(tuán)化管理的控制主要依靠是多種人機(jī)界面，通過OPC實(shí)現(xiàn)了集團(tuán)內(nèi)各個水泥生產(chǎn)線之間的信息交換，也實(shí)現(xiàn)了主控系統(tǒng)和各子控制系統(tǒng)的互連，如生料質(zhì)量控制系統(tǒng)等。
七、變頻器性能更加擴(kuò)展
變頻器的應(yīng)用領(lǐng)域已從常規(guī)的風(fēng)機(jī)、泵類等拓展到輸送、喂料機(jī)械等，在行業(yè)應(yīng)用面上也越來越廣，因而其功能也進(jìn)一步提升并多樣化，一方面是全數(shù)字化、功能齊全、能夠補(bǔ)償負(fù)荷變化的自適應(yīng)、調(diào)諧技術(shù)，特別是分布式具有通信、聯(lián)網(wǎng)功能和集成PLC的高端變頻器。另一方面是簡易或?qū)Ｓ玫淖冾l器以及機(jī)電一體化的變頻器。就開展控制技術(shù)而言，DTC直接轉(zhuǎn)矩控制、無傳感器矢量控制是發(fā)展方向。目前速度響應(yīng)約為2ms，電流響應(yīng)能達(dá)到 0.1到0.5ms。速度調(diào)節(jié)的發(fā)展趨勢是提高速度的控制精度，一般在閉環(huán)時，對應(yīng)于全范圍，調(diào)速比為1:100或更高時，速度控制精度高達(dá)0.05%。另外變頻器性能在低速時的過載能力，穩(wěn)定的、四象限運(yùn)行能力以及一機(jī)驅(qū)動多臺電機(jī)的負(fù)荷平衡等方面也有所增強(qiáng)。
在水泥行業(yè)為實(shí)施節(jié)能降耗，在風(fēng)機(jī)、泵類、輸送設(shè)備、喂料機(jī)械等已廣泛應(yīng)用，如何在低速時經(jīng)受較大的過載轉(zhuǎn)矩，提高中壓變頻器的性價比是對制造商提出的課題。Siemens公司推出羅賓康中壓變頻器作為中壓變頻器的首選方案將有助于性價比的提高。
除上述領(lǐng)域外，在自動化界特別引起關(guān)注的，還有射頻識別技術(shù)（RFID）的突起，它促使機(jī)器視覺及其系統(tǒng)的迅速發(fā)展；和視覺系統(tǒng)連在一體的是運(yùn)動控制系統(tǒng)，它更趨高度智能化，這對于有上百臺驅(qū)動器的制造業(yè)，為提高生產(chǎn)效率，降低運(yùn)行成本是極為有利的。另一熱點(diǎn)是工業(yè)以太網(wǎng)的突破性發(fā)展，使工業(yè)控制的三層網(wǎng)絡(luò)更能無縫連接，并能與IT世界相通。自動化技術(shù)的發(fā)展將使我們能盡快實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、安全、高效這四大目標(biāo)。
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