霍尼韋爾新一代過程控制技術亮相

2019-12-27 09:54:47控制工程網閱讀量：1139      我要評論

　　【包裝印刷產業網企業關注】工業自動化是20世紀以來現代制造領域中重要的技術之一，自動化技術的不斷演進推動著每個產業的迭代升級。無論是生產工藝、效率、質量或是生產安全，無不會隨著自動化技術的革新而發生跳躍式的發展。

　　1975年，它推出了DCS系TDC2000，使得集散控制的理念在流程工業得到普及，開啟了流程工業3.0的序幕。2002年，它又發布Experion過程知識系統，將工廠的商業信息系統與生產過程控制系統集成到了一個平臺上。它，就是在流程工業自動化領域幾乎人人皆知的霍尼韋爾。

　　如今，隨著云計算、物聯網、人工智能等新技術的興起，工業自動化正走向智能化為特征的工業4.0時代。近日，2019霍尼韋爾科技峰會在西安舉行，筆者帶著探究的心理參加了這次會議。讓筆者驚奇的是，近幾年在智能制造領域很少發聲的霍尼韋爾，其實已經做好了用持續的技術創新再一次流程工業自動化發展的準備。

　　那么Experion PKS HIVE是如何實現這些的呢？Jason Urso對此進行了詳細闡述。HIVE包括三個部分：IO HIVE、Control HIVE和IT HIVE。

　　IO HIVE和傳統IO系統的區別

　　IO HIVE先是將IO做成通用IO，IO的每個道都完全一樣，把非標準的機柜轉化為標準機柜，只需要用軟件就可以來設置每個通道。然后將IO更加前移到現場，靠近生產設備，將IO變成現場設備的一部分，這樣可以減少電纜、工程量以及安裝空間，這一點和傳統的遠程IO非常相似。在此基礎上，再將這些通用IO通過一個高速、容錯的以太網組成一個IO網絡。核心的是，在這些IO之中，霍尼韋爾采用了一個自動查詢通用IO技術。有了這個技術之后，任何一個控制器都能夠跟任意一個IO的通道進行通訊，只要這個IO通道是連接到IO網絡上面，而不是像以前，控制器只能和它物理上相連的IO進行通訊。

　　這樣的話，只需通過軟件進行邏輯配置，就可以自動查到它使用的IO信號，從而減少工程組態和配置的時間。而且，這樣既可以和傳統方式一樣把控制設備放在控制中心，也可以把控制設備放在生產現場IO這一側，把控制策略移至現場，十分靈活。甚至可以將IO機位變成一個無線接入熱點，來連接無線儀表或者其他無線設備，現場人員可以通過無線熱點接收生產的實時數據，用數字化的工作流程來提高工作效率。

　　有了IO HIVE之后，霍尼韋爾對控制策略也進行了一個技術上的創新，提出了Control HIVE。傳統的控制系統有非常多的物理上的連接，根據物理連接來固定搭配，分層控制，定義控制器數量，連接相應IO卡件，分配IO通道，定義對應的控制器，這樣的工作非常繁瑣而且工作量很大，更改設計需要重新組態，并手動平衡各控制器負荷。

　　而Control HIVE獨特地采用了控制容器技術，將多個物理控制器組成單個虛擬HIVE控制器。當控制策略發給Control HIVE容器時，HIVE容器自動將控制策略平均分配到可用的控制器，控制器自動連接通用IO，而且自動平衡各物理控制器的負荷。這和數據中心、云平臺的虛擬技術一樣，物理上有多臺服務器，但用戶使用時就像操作一臺服務器一樣。這樣的話，用戶不需要考慮控制策略應該放在哪個物理控制器里面，只需要配置控制策略放在HIVE容器里面，大大減少配置和編程等人工操作，而且設計修改也更加容易。

　　IT HIVE的目標是在通過虛擬化技術減少控制系統IT設施的同時，保證控制系統的更高的可靠性和安全性，從而保證虛擬化技術的高可用性。霍尼韋爾五年前引進的虛擬化技術，將控制系統的IT設備集中到遠程的數據中心，在本地就需要保留瘦客戶端的IT設備，通過虛擬化技術可以減少百分之八十左右物理上的IT設備。虛擬化技術為設施分散的一些應用場景，比如油井、管道、以及采礦等是較好解決方案。而IT HIVE技術是讓虛擬化技術進一步擴大應用范圍，在把IT設備集中到數據中心的同時，在本地仍然保留一些比較關鍵的服務器。

　　在正常運行時，可以在遠程的數據中心或者本地的控制中心做控制操作，而當發生通訊故障時，IT HIVE冗余技術就會就地啟動虛擬機鏡像，所有的功能都能夠在就地進行操作。對于一個企業有多個地點的控制場景，或者一個地點有多個控制中心的場景，IT HIVE就尤其適用。比如在油庫灌區自動化中，IT HIVE已經得到應用，把罐區的IT設施集中到數據中心，而把每個罐區IT設備減少，但保留一些關鍵服務器，以便遇到故障時無縫替代數據中心進行控制操作，這已經帶來實實在在的效益。

　　IO HIVE、Control HIVE和IT HIVE雖然是Experion PKS HIVE的三個組成部分，但是這三個部分是相互獨立的，用戶可以根據需要分布來實施。目前IT HIVE和IO HIVE已經上市，而Control HIVE將于2020年下半年上市。

　　互聯工廠：讓工廠運行狀態

　　霍尼韋爾的互聯工廠包括三個核心：過程互聯、資產互聯和人員互聯。過程互聯是指通過生產執行系統、互聯運營服務、*控制、實時優化、互聯燃燒器等來實現與云端的互聯。資產互聯是指通過將工廠核心設備、智能儀表接入云端，實時采集數據與分析。而人員互聯指，通過生產現場的報警管理、人員實時定位、互聯的智能可穿戴設備以及AR/VR沉浸式仿真技能培訓等。

　　霍尼韋爾使用這樣一個互聯工廠的方案，可以幫助用戶始終如一的、不折不扣的運用知識來提高工廠的運行效率。知識通常以數據的形似存在于不同的系統當中、表格之中，以及存在于各人員經驗當中，需要將這些數據和經驗互聯化、數字化，轉化成知識，形成模型及規程，從而指導行動。

　　霍尼韋爾互聯工廠不僅僅是可視化的一個技術，而是把可視化的技術和數據分析的技術結合在了一起，而數據分析的基礎，就是霍尼韋爾幾十多年來積累的工藝知識、機理模型和過程模型等，這也是霍尼韋爾能夠利用互聯工廠提升運行效率的核心原因。

　　Jason Urso接受專訪時表示，霍尼韋爾互聯工廠所有技術都已經就緒，并且已經在很多地方都已經實際安裝和實施了，這其中包含霍尼韋爾自己的工廠。在企業績效管理、設備預測性維護管理、提升工藝過程和設備的性能和風險控制管理等方面，霍尼韋爾互聯工廠正發揮不可替代的作用。

　　無縫升級：延長控制系統的壽命

　　流程工業的自動化控制系統已經有四十多年的歷史了，從1975年的TDC2000到1985年的TDC3000，再到1995年的PlantScape和現在的Experion PKS，無論是硬件還是軟件都發生了很大的變化。然而由于流程工業的產業特點決定了其控制系統不能像IT的硬件和軟件一樣，更新換代如此頻繁而且可以逐漸被淘汰而停止使用。至今，仍有不少用戶還在使用TDC2000和TDC3000這些幾十年前的控制系統，比如中石化有些工廠還在使用TDC2000，而在使用中的TDC3000更是眾多。

　　那么，作為一個流程工業自動化演進的廠商，霍尼韋爾能否對這些老舊系統負責到底呢？特別是在Windows NT、Windows Server 2003、Windows Server 2008以及Windows 7之前各版本的操作系統軟件停止支持的今天，基于這些操作系統的各版本控制系統亟需進行升級迭代，但又不能對工廠的正常生產造成大的影響。

　　霍尼韋爾其實已經利用一些獨特的創新技術，做好了為這些老舊系統無縫升級準備。對于TDC2000，會一直有備品備件的支持，對于TDC3000及以上的系統，可以升級到現在的Experion系統。Jason Urso表示，老舊系統的升級操作十分簡單。

　　*步是將老的運行界面，換成新的Experion的工作站，Experion工作站擁有所有Experion的能力，也可以運行以前的老的操作界面，同時也保留以前相應的知識產權。

　　第二步是把HPM控制器，升級成EHPM控制器(增強型高性能過程管理器)。EHPM是一款新的Experion控制器，但是它能夠完全運行以前的和現在的控制策略。這是一個非常簡單的電子硬件的更換操作，只需要把HPM拔出來，插入EHPM卡件，這樣還能完全保留原先的控制邏輯以及IO。

　　第三步就是把剩下的其他所有的特殊硬件進行升級。用軟件模擬器的方式，把這些硬件轉化成軟件，這就意味著以前所有的控制器的硬件都完全由軟件來代替，并保留原來的所有知識產權。

　　當所有的步驟都完成后，TDC3000這些老的系統就升級到了新的Experion系統。這些操作都是可以在線完成，同時完全保留原來的知識體系。這樣的話，不但無縫升級而且可以升級成一個幾乎具有無限生命周期的Experion系統。

　　原標題：霍尼韋爾新一代過程控制技術亮相

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