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    當(dāng)前的中國工業(yè)正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。為適應(yīng)市場競爭的加劇，近年來，中國工業(yè)企業(yè)正在經(jīng)歷著重要的轉(zhuǎn)變，如企業(yè)的大批量生產(chǎn)向按市場或客戶要求柔性生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，設(shè)計和控制系統(tǒng)各自獨立向設(shè)計和控制系統(tǒng)集成一體轉(zhuǎn)變，在單一地方生產(chǎn)向全球化采購、生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，工廠對質(zhì)量、成本、效率以及安全的要求也在不斷提高，而正是這些需求推動著自動化、智能化技術(shù)的應(yīng)用和普及。

    作為流程工業(yè)自動化領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，艾默生對于用戶需求的變化顯然有著最直觀的感受，正如艾默生系統(tǒng)及方案部高級市場經(jīng)理姚永斌所言：“中國用戶現(xiàn)在普遍接受了‘智能化’設(shè)備和控制系統(tǒng)的理念，也認識到智能化帶來的工廠維護和管理水平的提升，另一方面，智能化軟件也幫助用戶進一步提升了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，帶來了直接的經(jīng)濟效益。結(jié)合當(dāng)前市場發(fā)展的總體情況來講，客戶越來越多地意識到借助軟件優(yōu)勢來整合全廠的自動化生產(chǎn)信息，而不僅是通過自動化軟件來進行常規(guī)的生產(chǎn)控制，亦即在保證工廠長久平穩(wěn)高效運行的基礎(chǔ)上，通過各種軟件來實現(xiàn)如先進控制、設(shè)備管理和維護、全廠生產(chǎn)執(zhí)行管理、批量生產(chǎn)優(yōu)化等功能，從而進一步提升產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，獲取更多的經(jīng)濟效益。”

    自成立以來，無論在技術(shù)創(chuàng)新還是戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型上，艾默生一直都走在市場前列，面對“智能化”的未來潮流，艾默生也早已開始了探索和實踐，艾默生過程管理系統(tǒng)及方案部高級市場經(jīng)理姚永斌表示：“要實現(xiàn)自動化行業(yè)的智能化，軟件智能化的提升至關(guān)重要，需要通過儀表設(shè)備和自動化軟件的互相協(xié)力。例如基于艾默生的智能工廠解決方案，在現(xiàn)場儀表和閥門設(shè)備支持HART通訊協(xié)議的情況下，DeltaV系統(tǒng)能夠直接獲取相關(guān)的HART數(shù)據(jù)實現(xiàn)多變量傳輸和設(shè)備診斷等功能；如果進一步采用FF基金會現(xiàn)場總線通訊方式，不僅可以顯著節(jié)省電纜，而且能夠獲取更多過程和診斷數(shù)據(jù)，同時“Control in Field”（控制在現(xiàn)場）的實現(xiàn)更加分散了控制風(fēng)險；配合AMS智能設(shè)備管理軟件能夠全面管理各大廠家的儀表和閥門等智能設(shè)備，并且通過“預(yù)測式維護”避免非計劃停車、提高維護效率，從而提升用戶整廠的生產(chǎn)和維護水平。”

    除了面向用戶需求的智能化產(chǎn)品和解決方案，艾默生在大量的工程實踐中還積累了豐富的應(yīng)用經(jīng)驗，采訪中艾默生過程管理公用事業(yè)部市場及技術(shù)支持部高級經(jīng)理薛偉特別指出在“智能工廠”工程實施過程中需要注意的問題，包括：（1）軟件智能化設(shè)計要以滿足用戶需求作為導(dǎo)向；（2）注重智能軟件和系統(tǒng)硬件的匹配兼容性，做到“軟硬兼施”；（3）注重軟件與設(shè)備運行特性、專家經(jīng)驗的有機融合，實現(xiàn)軟件的智能化；（4）具備相應(yīng)的工程實施和服務(wù)能力，保證工程品質(zhì)和效果。

    而對于自動化軟件技術(shù)未來的發(fā)展趨勢，艾默生認為對于用戶來說，智能化并不意味著復(fù)雜化，不能因此抬高了技術(shù)門檻或者增加操作員的工作難度，因此，未來艾默生將在軟件智能化的基礎(chǔ)上加強人性化的設(shè)計和理念，使得生產(chǎn)自動化的人機界面更加友好和直觀，降低操作員的視覺疲勞，從而反過來提升工作效率。

    艾默生過程管理系統(tǒng)及方案部高級市場經(jīng)理姚永斌對此做了詳細解讀，人性化設(shè)計（Human Central Design）將會是以后自動化軟件技術(shù)的一個發(fā)展趨勢和重點。現(xiàn)今的工藝生產(chǎn)裝置都變得越來越龐大和復(fù)雜，這就需要更多的新進技術(shù)和操作人員，同時還可能伴隨著成熟技術(shù)人員的流失和‘老師傅’的退休，在這種情況和背景下如何進一步提高人員生產(chǎn)效率變得日益迫切起來。

    人性化設(shè)計主要基于操作員的實際使用感受，進一步優(yōu)化流程畫面和操作面板的可讀性和即視性，通過改進配色和圖表的顯示方式，突出異常狀態(tài)，從而減少操作員的視覺疲勞，快速做出決策；同時通過報警幫助（Alarm Help）傳承資深操作和維護人員的非正常狀況處理經(jīng)驗，具體到每個報警和事件都有相應(yīng)成熟和有效的對策，并通過報警分析（DeltaV Analyze）減少過多的無效或無意義報警，避免出現(xiàn)報警風(fēng)暴。艾默生希望通過人性化設(shè)計的方式幫助用戶來共同應(yīng)對將來隨著時間推移而出現(xiàn)的各種挑戰(zhàn)，并給用戶持續(xù)帶來生產(chǎn)效益和經(jīng)濟價值的提高。”

    艾默生擁有多種自動化軟件，如專門應(yīng)用于電力及水處理行業(yè)Ovation™專家控制系統(tǒng)軟件、Smart Process電廠運行性能優(yōu)化軟件、Scenario高精度仿真系統(tǒng)軟件；DeltaV系統(tǒng)軟件、Syncade制造執(zhí)行管理軟件和DeltaV Batch批量軟件，還有用于各種工業(yè)生產(chǎn)中的設(shè)備管理和監(jiān)測軟件，如機械設(shè)備健康狀態(tài)管理軟件可以對重要設(shè)備（如泵、鼓風(fēng)機、風(fēng)扇等）進行監(jiān)控和管理，ValveLink閥門診斷軟件以及AMS現(xiàn)場儀表管理軟件可以實時獲取閥門及現(xiàn)場智能儀表的運行狀態(tài)信息，并給出可操作的建議，從而實現(xiàn)預(yù)維護和及時采取有效的防范措施。還有各種進行儀表診斷、組態(tài)和自校驗的軟件，如高準 ProLink II™ 變送器組態(tài)軟件工具、高準智能儀表自校驗工具、Daniel MeterLink高級超聲波流量計診斷軟件等。此外還有專門用于油氣行業(yè)智能化開采、存儲及運輸?shù)挠筒毓芾碥浖蚈penEnterprise™ SCADA軟件。本期主要介紹兩款艾默生過程管理的控制系統(tǒng)自動化軟件。

    Smart Process™電廠運行性能優(yōu)化軟件

    Smart Process™是一套智能軟件包，稱為優(yōu)化軟件包和顧問軟件包。包括：

    • 鍋爐效率優(yōu)化軟件包

    • 低氮氧化物優(yōu)化軟件包

    • 濁度優(yōu)化軟件包

    • 新型協(xié)調(diào)控制優(yōu)化軟件包

    • 蒸汽溫度優(yōu)化軟件包

    • 經(jīng)濟負荷優(yōu)化調(diào)度軟件包

    • 脫硝系統(tǒng)優(yōu)化軟件包

    • 電除塵優(yōu)化軟件包

    • 流化床優(yōu)化軟件包

    • 吹灰優(yōu)化軟件包

    • 吹灰清潔度顧問軟件包

    • 整體性能顧問軟件包（GPA，性能監(jiān)測）

    其創(chuàng)新性和智能化主要體現(xiàn)在于該軟件在電站的整體范圍內(nèi)提供動態(tài)過程優(yōu)化功能。

    優(yōu)化軟件包采用基于知識的軟件工具（線形模型、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、免疫模型和模糊邏輯等），建模和優(yōu)化發(fā)電機組，并將優(yōu)化設(shè)定值和偏差值直接送至現(xiàn)有的DCS 實現(xiàn)閉環(huán)集成。

    顧問軟件包使用數(shù)學(xué)模型與建模工具分析過程性能，為操作者提供參考信息，并確認產(chǎn)生不必要成本的操作區(qū)域。結(jié)果是對被優(yōu)化的目標(biāo)如AGC性能指標(biāo)、NOx 排放濃度、熱效率等進行在線整體的過程優(yōu)化，所有這些都是以動態(tài)的、電站專有的運行條件為基礎(chǔ)的。

    借助Smart Process 提供的整體解決方案主要應(yīng)用于電力和水處理應(yīng)用。在幫助客戶實現(xiàn)“智能化”方面的優(yōu)勢在于：（1）使用Smart Process 技術(shù)提高生產(chǎn)水平；（2）降低生產(chǎn)費用和增加效能；（3）不論客戶是期望提高AGC發(fā)電性能，減少氮氧化物，降低濁度，提高鍋爐效率，穩(wěn)定蒸汽溫度控制，還是實施智能吹灰， Smart Process 智能軟件包已證實有能力來滿足各種類型的要求和節(jié)約巨額的費用，同時遵從環(huán)保規(guī)定。

    Smart Process應(yīng)用案例

    中國華電集團望亭發(fā)電廠3號660MW超超臨界機組的鍋爐為變壓運行Π型直流爐，主蒸汽溫度為605℃，主蒸汽壓力為25.5MPa，再熱蒸汽溫度為605℃，再熱蒸汽壓力為5.2MPa，設(shè)計煤種為淮南煤，型號為SG 2024/26.15 M621，采用“定—滑—定”運行方式，單爐膛、四角切向燃燒、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)。除省煤器受熱面采用聲波吹灰外，其它受熱面都采用蒸汽吹灰，水冷壁受熱面安裝了96根短吹灰槍，對流受熱面安裝了54根長吹灰槍。

    原蒸汽吹灰程控系統(tǒng)為戴蒙德電力機械（湖北）有限公司的PLC系統(tǒng)。在當(dāng)前電廠實際操作中，吹灰器的運行基本是由運行人員根據(jù)經(jīng)驗，定時定程序進行吹灰，因此存在一定的盲目性和不確定性，有可能導(dǎo)致吹灰不及時或者吹灰頻率過高，從而影響機組運行的經(jīng)濟性和安全性。且原PLC不能自動統(tǒng)計吹灰槍投用記錄和故障記錄。

    利用Smart Process吹灰優(yōu)化軟件包即吹灰優(yōu)化建模軟件、Ovation系統(tǒng)高級控制算法和虛擬控制器等技術(shù)，針對鍋爐不同受熱面分別建立了清潔系數(shù)模型，設(shè)計了一系列控制邏輯，包括動態(tài)定義吹灰序列邏輯、再熱汽溫保護邏輯、疏水系統(tǒng)保護邏輯、吹灰序列排隊邏輯和吹灰過程仿真邏輯等；采集了Ovation系統(tǒng)中32個月的歷史數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計學(xué)方法對吹灰優(yōu)化效果進行了定量分析。實踐證實了在660MW超超臨界機組鍋爐上投用閉環(huán)吹灰優(yōu)化系統(tǒng)，不但改善了再熱汽溫，提高了機組的經(jīng)濟性和安全性，還降低了運行人員的勞動強度，規(guī)范了吹灰過程操作。

    吹灰優(yōu)化系統(tǒng)連續(xù)運行１年來，取得了良好的節(jié)能效果，提高了鍋爐運行的安全性，具有很好的應(yīng)用推廣前景。

    DeltaV Batch批量控制軟件

    DeltaV Batch批量控制軟件完全基于S88標(biāo)準構(gòu)建過程模型和軟件模型，目的在于盡量減少人工干預(yù)，提升自動化生產(chǎn)水平。在此基礎(chǔ)上，艾默生最近推出了全新的Batch Analytics軟件，期望能夠幫助批量控制（Batch Control）用戶進一步提高批次質(zhì)量和效率。

    其創(chuàng)新性和智能化主要體現(xiàn)在以下幾方面：

    （1）變量分析（Multivariate Analysis）

    以往提升批次質(zhì)量的方法是定義“Golden Batch”概念，通過分析批量生產(chǎn)的歷史數(shù)據(jù)來選出一個所謂的“最優(yōu)批次”，再以此為標(biāo)準和運行中的批量進行比較來發(fā)現(xiàn)偏差。但是對于一個批次來講會有許多不同的過程參數(shù)，每個參數(shù)都有自身的含義和高低限，通過傳統(tǒng)方式無法洞悉各個變量之間的聯(lián)系以及對于整體生產(chǎn)的影響，也就是說如果獨立來看的話，可能每個批次都會有幾個控制的比較好的參數(shù)，從不同角度會得出不同的結(jié)論。但是用戶可以通過艾默生提供的多變量分析方式來輕松找出通過傳統(tǒng)方式無法洞察，實際上卻多次出現(xiàn)、造成事實上長久影響批次生產(chǎn)質(zhì)量的這些紕漏之處。

    （2）實時偏差檢測（Real-time Fault Detection）

    在批次生產(chǎn)過程中，實時偏差檢測會發(fā)送相應(yīng)的提示信息給操作員，幫助他們做出判斷，從而直接改進當(dāng)前批次的生產(chǎn)質(zhì)量，而不是待生產(chǎn)完成后再通過事后分析來發(fā)現(xiàn)問題而于事無補，而且這種方式使得操作員能夠更加集中精力，在發(fā)生問題時獲得提示而無需一直觀察各種繁復(fù)的過程數(shù)據(jù)，更加人性化。

    （3）模型生成（Model Generation）

通過多變量分析和動態(tài)時間偏移自動生成模型，而不是人工建立模型。實時的相關(guān)數(shù)據(jù)可見性能夠幫助用戶真正理解生產(chǎn)過程中各變量之間的互相作用和對于最終產(chǎn)品質(zhì)量的影響，而這都能夠使得操作員做出更加優(yōu)化的決策，并把注意力側(cè)重在關(guān)鍵時刻和參數(shù)上。

    Batch Analytics主要針對過程控制行業(yè)中的批量控制用戶，如精細化工和生命科學(xué)等行業(yè)。

    DeltaV Batch已經(jīng)能夠幫助客戶實現(xiàn)傻瓜式的自動化控制和操作。其獨有的Fail Monitor監(jiān)視模塊能夠?qū)崟r監(jiān)視生產(chǎn)流程的錯誤或意外發(fā)生并自動跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)狀態(tài)，從而減少人工干預(yù)、提高自動化生產(chǎn)水平；此外，其先進的設(shè)備仲裁功能可以對相應(yīng)的公用設(shè)備進行先后排序，在保證正常生產(chǎn)的情況下、盡可能地提高設(shè)備使用效率。對于人機界面來說，流程和批量操作可以整合在同一畫面，避免來回切換導(dǎo)致的不便，并且操作信息豐富、批量運行透明度高。強大的配方管理功能，即使對于非自動化專業(yè)的工藝人員，只需通過簡單的“搭積木”方式即可完成工藝流程的創(chuàng)建和改動，而不必關(guān)注于底層具體設(shè)備的控制。以上特點都是符合使用批量控制行業(yè)的特性，減少人為因素造成的產(chǎn)品質(zhì)量波動，保證生產(chǎn)裝置長期、穩(wěn)定、高效運行，凸顯生產(chǎn)智能化。
 

    艾默生過程管理系統(tǒng)及方案部高級市場經(jīng)理 姚永斌


    艾默生過程管理公用事業(yè)部市場及技術(shù)支持部高級經(jīng)理 薛偉

    在此基礎(chǔ)上，Batch Analytics再次提升了生產(chǎn)效率的最大化，其不僅在保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上減少了生產(chǎn)時間，并且進一步提高產(chǎn)量。通過多變量分析、動態(tài)時間偏移、實施偏差檢測和自動生成模型等技術(shù)手段幫助用戶在生產(chǎn)過程之中發(fā)現(xiàn)問題并進行及時調(diào)整，從而使得每個批次的生產(chǎn)都能夠?qū)崿F(xiàn)最大化的效率、產(chǎn)量和時間優(yōu)化。和傳統(tǒng)的事后分析相比較，無疑對于用戶更有意義和價值。

    Batch Analytics應(yīng)用案例

    作為艾默生過程管理公司最新推出的軟件產(chǎn)品，Bat c hAnalytics已被某外資特種化學(xué)品公司采用，幫助用戶再次提升了批量生產(chǎn)效益。Batch Analytics具有揭示當(dāng)下生產(chǎn)批次實時偏差的性能，這一點得到了用戶操作和管理人員的高度認可；因為這是通過以往傳統(tǒng)的方法和分析都無法發(fā)現(xiàn)但是長久以來卻一直存在并影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

    如在一次現(xiàn)場試驗中發(fā)現(xiàn)某個關(guān)鍵組分的密度值偏差在好幾個批次中都有出現(xiàn)，Batch Analytics分析后發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象起因于初始的加料操作；又比如有次發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器的冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障，BatchAnalytics檢測發(fā)現(xiàn)是由于某一關(guān)鍵組分加入太慢而導(dǎo)致的，而根本原因是由于反應(yīng)器溫度有些許提高所引起的，以往如果通過單一參數(shù)分析是沒有辦法發(fā)現(xiàn)這一問題的；不僅如此，Batch Analytics還檢測到由于上游鍋爐的某個參數(shù)異常而導(dǎo)致的導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)故障問題；如果不是通過Batch Analytics發(fā)現(xiàn)了這一問題，那么工廠就有可能需要花費幾天時間停產(chǎn)檢修。此外，Batch Analytics還幫助改進了反應(yīng)器加熱回路的控制參數(shù)。這些都是顯而易見且能夠立即轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟效益的改變，充分體現(xiàn)了Batch Analytics的價值。

    摘自《自動化博覽》2014年10月刊