国产DCS批量控制软件包研发的必要性 点击:978 | 回复:8



DCS_PLC

    
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发表于:2009-09-20 20:15:47
楼主
一、研发批量控制软件包的重要性
大型DCS系统如EMERSON的DELTAV、YOKOGAWA的CS3000、HONEYWELL 的TPS都有具备符合ISA SP88标准批量控制软件包。大型间歇式的生产工艺如氯碱行业的聚合、制药合成等它都需要DCS系统具备批量的控制和配方的管理功能。随着DCS在批量生产装置普及应用,在新建项目和改造项目中将有大量具有批量控制功能的DCS被应用。
目前,国内DCS系统都不具有批量的控制软件包,或者批量软件包可用性很差,一些具有批量控制要求的项目,我们只能眼睁睁地看着国外公司以高额的经济利润将合同签约,还以PVC装置进行说明,国外DCS系统签合同价大约在300万人民币,我们国产DCS系统报价仅在100万人民币左右。我们国产DCS系统的硬件性能不比国外DCS系统相差多少,就是因为没有批量控制的业绩和批量控制的功能,而被落选。DCS系统是否具有批量的功能成了衡量DCS性能高低的重要标准。
二、批量控制软件的特点和基本功能
难道,国内的DCS系统就开发不出具有批量控制功能的软件了吗?我们完全可以开发出比国外更为优秀的批量软件。
我们先来看看国外批量控制软件是怎样去实现批量的控制功能。以批量控制比较优秀的EMERSON DELTAV系统进行简要说明。
它以设备为单元(unit)下含阶段(phase),构成批量控制的基本单元unit module,phase像一个具有固定功能格式的主程序,它的内部根据一定的关系和条件设置了批量控制中Running、Stopping、Holding、Aborting、Restarting等功能块,功能块的运行受到Failure Monitor和运行状态和操作的控制,这些功能块就是SFC。为了批量控制的继承性和共享性,它有类或模板(Class)的定义,具有同样的过程阶段和单元可以引用相同的类,在类中的过程变量用定义的假名,在批量控制模块中只需引用类,用实际的过程变量将假名进行解析。
批量控制功能是由控制器来实现的,配方的管理由批量应用站来完成。处方(Recipes)包括过程 (Procedure)、单元过程(unit process)、阶段过程(process)它们是上下层关系,在这些过程中引用批量控制单元并将定义配方变量以传递给控制单元Modules进行过程控制。在DELTAV中有批量操作画图,以方便批量运行的监视和操作。
在间歇过程中,如何提高控制质量,如何在有限的时间内,利用有限的设备、原料及公用工程生产出更多数量、更多品种的产品,这是对DCS批量控制和配方管理的要求。一个批量控制系统应具备如下特点:
a、 灵活性:一个控制系统可以运行多个配方以便用相同的生产装置生产不同牌号的产品。每个配方都包含公式(如:投料量、温度设定等)及过程控制程序,控制系统必须有一定的灵活性,以满足配方和程序变化的需要。
b、 操作简单:批量控制的标准操作画面必须为操作人员所熟悉,并便于操作。在批量控制中,操作画面须满足所有的控制配方。
c、 开放性:可方便地从上位机上下载配方,并可将生产过程参数上传给上位机。
e、 高效的工程:完成一个间歇过程的组态往往要花费连续过程四倍以上的时间。其中许多时间都是花费在维护、修改和编制辅助批量控制程序上。因此批量控制程序要求有继承性和共享性。
美国仪表学会ISA(Instrument Society of America)在1995年制定了间歇过程控制标准SP88.01,定义了间歇过程中的“模型和术语”。该标准定义了五个基本模型是:配方模型、控制功能模型、过程模型、物理模型(设备模型)和程序控制模型。
批量的控制软件包括:配方管理、过程管理和单元设备监测三部分功能。应具有以下特点:高效的工程组态、复用与共享、标准的操作和监测画面、适用性广泛等。
a、 配方管理作用:
配方包括产品生产的必要信息,规定产品生产所需的仪表、过程、方法等。配方可以是主配方和控制配方,配方管理的作用是生成、编辑、管理主配方。
b、过程管理的作用:
控制配方生成:控制配方是直接用于操作的配方,它从主配方得到,加入配方的批次号、指定的生产装置等信息。
控制配方的复用:对一个好的控制配方进行拷贝和复用。
配方执行管理:下装和执行一个控制配方。
配方操作和监测:控制和监测画面观察配方执行情况
配方结果和报告:历史信息报告、趋势图通过报表、打印等方式用户报告,或通过OPC接口提供给上位管理层。
c、单元监测作用:
采集和执行控制配方中的过程元素(或最基本的操作步骤)、管理设备单元资源、收集物料和设备单元的加工信息。
单元过程控制:单元过程控制是指在一个单元内执行一个操作,用SFC描述。操作:就是按顺序执行单元过程的每一步,操作包括控制算法和数据。控制算法就是用SFC描述的操作过程;操作数据包括系统数据和用户定义的数据,有:模式、状态、报警、执行步数等。
批量就是在SFC的基础上增加了上层的管理功能,用图表来完成主程序和子程序、变量和函数的调用协调关系。批量控制软件包只是一种开发工具,以方便实现间歇式批次生产DCS的工程组态和监控。
三、实施的具体内容和技术路线;
1)、实施的具体内容
①、对项目的调研和分析:
首先要根据学习掌握ISA制定了间歇过程控制标准SP88.01,根据国外DCS系统批量控制软件的功能,国内同行业自动化发展的水平、计算机信息化科学应用的水平和其它一相关基础学科的研究,分析项目的可行性。
②、对项目进行科学的论证:首先组织企业内各职能部门的技术人员对此项目中可能出现的技术难题进行论证,寻找解决问题的方法,制定出一套可行的方案;组织国内外一些专家学者,对项目的可行性方案进行论证,帮助找项目方案中存在的问题,提出一些新的思路和解决问题的新方法,对项目的可行性方案进行修改。
③、组建工程项目的班子:批量控制软件包的开发是一个高技术含量的课题,它是多个学科高端技术的综合应用,必须组织一支高技术文化素质的队伍,多种专业的技术人才,来参于此工程项目的设计建设。
④、落实项目资金:项目的资金的落实是整个工程得以顺利实施的保障,企业要拿出专项资金支持项目的研发。
⑤、对关键的技术进行实验和摸索:一些未经实验证明的技术方法,要在实验室多次进行实验,来确保方向的正确性和可行性。这是一个不断探索的过程,要不怕失败敢于失败。
⑥、认真做好工程项目的设计工作:仔细考虑工程的每个细节,认真做好设计工作,不仅要把设计图纸细化完整化规范化,而用要将工程项目设计更加合理科学。
⑦、细心组织认真实施:一个软件的开发成功关系到每一个技术人员的每一个工作,技术人员之间的紧密配合和相互之间的协调十分重要,要对每一步工作细心组织,认真实施。
⑧、调试:这是一个复杂的信息化工程,它有数万条程序语言,大量复杂控制算法,在程序调试过程中要有耐心和细心,认真调试,使系统达到设计的最佳状态。
2)、技术路线
先在现有DCS系统的软件基础上,用顺控和工艺流程操作画面来完成批量的控制和操作。
定义外部变量引用在控制指标中,单独将配方变量设计一幅操作画面来完成批量的配方管理。
在实现的过程中,我们先在一些批量控制相对简单的工艺装置中实现批量控制功能,如30M3、45M3、48M3的聚合釜PVC的生产路线,工程实施的过程中为开发批量控制软件包积累经验。
批量控制软件包只是一工具,在具体工程项目中,工程实施的好坏,同工程技术人员的经验和对工艺的理解是密切相关的。有了一个好的软件环境只是方便于工程组态,只要DCS系统的硬件能够满足工程项目的要求,软件具有一定的开放性,没有批量控制软件包的DCS系统也能完成批量控制的功能。
四、产生的效益和社会影响
DCS系统在批次生产装置的成功应用,将意味着系统有了一次质的飞跃。它将在国内外一些大型装置上特别有批量要求的装置上可以和国外大型DCS系统进行竞争。
我们国内DCS系统具有一定的价格优势,批量项目的成功应用必将会打破国外DCS系统垄断的格局,国产DCS系统批量软件的成熟应用,必将在企业在社会产生深远的影响。




浙大工控校友

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发表于:2009-09-27 16:15:36
1楼
有远见有深度;国产DCS需要大大加强控制软件的功能与性能,批量功能的规范化与标准化可以大大提高工程效率与稳定性。期待厂家开发,也需用户支持;

展翅飞翔

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发表于:2009-09-29 22:03:37
2楼

 

如果想 快速的推出,

可以先找 OpenBatch 来OEM一下,

但是一定更要结合自家的系统进行修改,

 

另外,控制对SFC的支持一定要好,

 

实际上国产很多控制器 什么根本 连SFC 都没有,例如 新华。

 

 

DCS_PLC

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发表于:2009-09-30 23:22:33
3楼

展大侠,呵呵。久闻大名了,你对ABB此次在中国新投资有什么看法?或者留个联系方式,以便我和您请教。

展翅飞翔

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发表于:2009-10-06 11:32:54
4楼

ABB PA 此次布局杭州,

传言是主要组建 DCS IO卡件生产线工厂。

短期内 暂时没有 CPU 也在国内生产的打算,

 

初期将会 主要生产 TU810,TU814,TU847,849等底座类附件,

随着制造工人对工艺的掌握程度,逐步加大对 DCS IO卡件的生产批量和制造范围。

 

远景规划是,所有的 IO将全部在 杭州生产。

主要生产的将会是,S800系列。S800L系列。

--S900 因为还有一些 德系厂家 OEM的问题,所以应该还会继续在 德国生产,而且S900 售价高,利润高,

暂时没必要为了降低制造成本而移到杭州生产。

 

在更远的将来,杭州工厂将可能 会组装CPU,,,将电路板进口过来后,进行统一的封装测试。

完成最后的工序。 但是这个比较遥远,且还要看ABB PA总部的整体战略规划而定。

 

ABB  PA   800XA 的全球软件工程研发中心,设在 印度。

不排除 以后PA  AC800的全球制造中心 设在中国。

 

预期,在工厂投产运行后,S800的IO卡件,售价降低 1成5 以上。

--毕竟不管是 多牛的 500强,都会面临 巨大的竞争压力,

在中国,竞争的主要压力还是体现在  价格上。

工控不是好行业

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发表于:2009-10-16 23:32:49
5楼

事情确实重要。不过,对批控制的有些描述好像不够准确,能写成这样也算难得了。

展翅飞翔

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发表于:2009-10-19 00:41:14
6楼

建议 国产DCS系统   开发部的人员 最好先 找个 差不多的很典型的项目,

用 Emerson  DeltaV 做一个 批量控制的项目,

好好体会下 工艺,

然后再开发 自己的 batch 组件。

 

在中国一个很大的特色就是,高校院所派系,开发时,智商不低,但是做出来的东西,实用性缺很低。

搞开发,首先一定要把 IAS S88.01 的标准理解透,然后自己参与 其中,做2-3个典型项目,

 

然后知不足,而后再开发。

DCS_PLC

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发表于:2010-02-19 18:54:30
7楼
回复内容:
对:工控不是好行业 关于

事情确实重要。不过,对批控制的有些描述好像不够准确,能写成这样也算难得了。

 


 


 

内容的回复:谢谢!

DCS_PLC

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发表于:2010-02-19 18:57:55
8楼
回复内容:
对:展翅飞翔 关于

ABB PA 此次布局杭州,

传言是主要组建 DCS IO卡件生产线工厂。

短期内 暂时没有 CPU 也在国内生产的打算,

 

初期将会 主要生产 TU810,TU814,TU847,849等底座类附件,

随着制造工人对工艺的掌握程度,逐步加大对 DCS IO卡件的生产批量和制造范围。

 

远景规划是,所有的 IO将全部在 杭州生产。

主要生产的将会是,S800系列。S800L系列。

--S900 因为还有一些 德系厂家 OEM的问题,所以应该还会继续在 德国生产,而且S900 售价高,利润高,

暂时没必要为了降低制造成本而移到杭州生产。

 

在更远的将来,杭州工厂将可能 会组装CPU,,,将电路板进口过来后,进行统一的封装测试。

完成最后的工序。 但是这个比较遥远,且还要看ABB PA总部的整体战略规划而定。

 

ABB  PA   800XA 的全球软件工程研发中心,设在 印度。

不排除 以后PA  AC800的全球制造中心 设在中国。

 

预期,在工厂投产运行后,S800的IO卡件,售价降低 1成5 以上。

--毕竟不管是 多牛的 500强,都会面临 巨大的竞争压力,

在中国,竞争的主要压力还是体现在  价格上。

内容的回复:

展大侠,这次ABB的动作有点出乎大家的意料啊,有什么最新的消息没,关于这个盈控。

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