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數(shù)控機床自動化領(lǐng)域的最新發(fā)展趨勢
時間 : 2020/6/29 15:07:52
我國工業(yè)企業(yè),未來的十年將面臨著市場和能源;清潔生產(chǎn)和環(huán)境保護;高效和規(guī)范;負責(zé)和協(xié)調(diào)的挑戰(zhàn)。節(jié)能、環(huán)保、安全、高效是每一個企業(yè)必須要面對的課題,而自動化技術(shù)和這四大目標又是緊密相連,本文將就當(dāng)今自動化領(lǐng)域內(nèi)的最新發(fā)展趨勢做一簡述,以便為我國工業(yè)發(fā)展,搭建更為廣闊的交流和溝通的平臺。
一、信息技術(shù)推動自動化
以信息技術(shù)改造冶金行業(yè),以信息化推進自動化,自動化再促使節(jié)能、環(huán)保、安全、高效四大目標的實現(xiàn),已成為業(yè)界的共識。在當(dāng)今自動化領(lǐng)域內(nèi),從工藝現(xiàn)場層到工廠(集團)管理層可經(jīng)由以太網(wǎng),基本實現(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)品生命周期的各個階段,通過信息的無縫集成、過程優(yōu)化和資源優(yōu)化,實現(xiàn)物流、信息流、價值流的集成,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)、改進服務(wù)(S)和改善環(huán)境(E),從而提升企業(yè)的市場的應(yīng)變能力和競爭能力,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)濟效益。 國內(nèi)一些大冶金集團在當(dāng)前競爭不斷加劇的壓力下,也緊跟這股信息化的潮流,推進自動化的發(fā)展,如國內(nèi)某冶金集團近幾年來,在新建的冶金生產(chǎn)線做自動化控制系統(tǒng)配置時,在現(xiàn)場級和過程控制級(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)、財務(wù)管理系統(tǒng)、辦公自動化管理系統(tǒng)和綜合管理子系統(tǒng)等。 現(xiàn)今計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和先進的控制技術(shù)相結(jié)合,已不再停留在理論和實驗階段。如模型預(yù)測、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)等先進控制算法已進入實踐并用于DCS、PLC等控制器中,而且這種趨勢在加快。 IT技術(shù)與自動化結(jié)合另一熱點是公共數(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,實現(xiàn)了跨平臺,跨地區(qū)的控制。西門子公司全集成自動化TIA的自動化新理念,Schneider公司推出的“協(xié)同自動化Collaborate Automation”,“透明就緒Transparent Ready”,“Unity 自動化平臺”新概念;以及Rockwell提出的全集成的EtherNet/IP等,這些自動化新理念使得自動化控制系統(tǒng)更完整,也更完美。
二、自動化技術(shù)的互補與滲透
DCS,PLC,IPC是自動控制領(lǐng)域的三大支柱,它們之間競爭激烈,但又取長補短和相互滲透,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,某咨詢集團把其稱之為PAC。對于比較典型的流程工業(yè),決定了其開關(guān)量邏輯控制的主導(dǎo)地位,同時模擬量的處理多為簡單的顯示和給定,控制回路基本上為并不復(fù)雜的單回路調(diào)節(jié),這些特點適合于HCS的應(yīng)用。目前市場以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)品在行業(yè)推廣,并已取得不俗的業(yè)績。 混合系統(tǒng)HCS的主要特點是:構(gòu)建一個公共的、集成的開發(fā)環(huán)境,提供通用開發(fā)平臺、共用標簽和單一數(shù)據(jù)庫,以滿足多領(lǐng)域自動化系統(tǒng)設(shè)計和集成的需要; 同時它采用了可自由組合的模塊化的硬件架構(gòu),減少系統(tǒng)升級帶來的開銷。它支持IEC61158等現(xiàn)場總線國際標準以實現(xiàn)高度分散的自動化環(huán)境,也支持事實上的工業(yè)以太網(wǎng)標準,可方便地和上一級的ERP、MIS、MES集成。有些企業(yè)的控制系統(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)前進了一大步,主要就是開發(fā)環(huán)境的完善,并能方便實現(xiàn)集團的MIS和MES集成,這對于做系統(tǒng)工程的設(shè)計院和系統(tǒng)集成商是至關(guān)重要的。
三、自動化系統(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,對于安全事故多發(fā)的我國,意義更為重要。自動化控制系統(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。目前已相繼出臺的國際標準有IEC61508—電氣/電子/可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全標準,IEC61511—關(guān)于過程工業(yè)領(lǐng)域安全儀表系統(tǒng)的功能安全標準,一般以整體安全等級SIL來評估風(fēng)險程度,共有4級,安全等級SIL越高,風(fēng)險就越低。 在自動化領(lǐng)域內(nèi)現(xiàn)今紛紛出臺了相應(yīng)的標準產(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、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。
一、信息技術(shù)推動自動化
以信息技術(shù)改造冶金行業(yè),以信息化推進自動化,自動化再促使節(jié)能、環(huán)保、安全、高效四大目標的實現(xiàn),已成為業(yè)界的共識。在當(dāng)今自動化領(lǐng)域內(nèi),從工藝現(xiàn)場層到工廠(集團)管理層可經(jīng)由以太網(wǎng),基本實現(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)品生命周期的各個階段,通過信息的無縫集成、過程優(yōu)化和資源優(yōu)化,實現(xiàn)物流、信息流、價值流的集成,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)、改進服務(wù)(S)和改善環(huán)境(E),從而提升企業(yè)的市場的應(yīng)變能力和競爭能力,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)濟效益。 國內(nèi)一些大冶金集團在當(dāng)前競爭不斷加劇的壓力下,也緊跟這股信息化的潮流,推進自動化的發(fā)展,如國內(nèi)某冶金集團近幾年來,在新建的冶金生產(chǎn)線做自動化控制系統(tǒng)配置時,在現(xiàn)場級和過程控制級(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)、財務(wù)管理系統(tǒng)、辦公自動化管理系統(tǒng)和綜合管理子系統(tǒng)等。 現(xiàn)今計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和先進的控制技術(shù)相結(jié)合,已不再停留在理論和實驗階段。如模型預(yù)測、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)等先進控制算法已進入實踐并用于DCS、PLC等控制器中,而且這種趨勢在加快。 IT技術(shù)與自動化結(jié)合另一熱點是公共數(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,實現(xiàn)了跨平臺,跨地區(qū)的控制。西門子公司全集成自動化TIA的自動化新理念,Schneider公司推出的“協(xié)同自動化Collaborate Automation”,“透明就緒Transparent Ready”,“Unity 自動化平臺”新概念;以及Rockwell提出的全集成的EtherNet/IP等,這些自動化新理念使得自動化控制系統(tǒng)更完整,也更完美。
二、自動化技術(shù)的互補與滲透
DCS,PLC,IPC是自動控制領(lǐng)域的三大支柱,它們之間競爭激烈,但又取長補短和相互滲透,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,某咨詢集團把其稱之為PAC。對于比較典型的流程工業(yè),決定了其開關(guān)量邏輯控制的主導(dǎo)地位,同時模擬量的處理多為簡單的顯示和給定,控制回路基本上為并不復(fù)雜的單回路調(diào)節(jié),這些特點適合于HCS的應(yīng)用。目前市場以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)品在行業(yè)推廣,并已取得不俗的業(yè)績。 混合系統(tǒng)HCS的主要特點是:構(gòu)建一個公共的、集成的開發(fā)環(huán)境,提供通用開發(fā)平臺、共用標簽和單一數(shù)據(jù)庫,以滿足多領(lǐng)域自動化系統(tǒng)設(shè)計和集成的需要; 同時它采用了可自由組合的模塊化的硬件架構(gòu),減少系統(tǒng)升級帶來的開銷。它支持IEC61158等現(xiàn)場總線國際標準以實現(xiàn)高度分散的自動化環(huán)境,也支持事實上的工業(yè)以太網(wǎng)標準,可方便地和上一級的ERP、MIS、MES集成。有些企業(yè)的控制系統(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)前進了一大步,主要就是開發(fā)環(huán)境的完善,并能方便實現(xiàn)集團的MIS和MES集成,這對于做系統(tǒng)工程的設(shè)計院和系統(tǒng)集成商是至關(guān)重要的。
三、自動化系統(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,對于安全事故多發(fā)的我國,意義更為重要。自動化控制系統(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。目前已相繼出臺的國際標準有IEC61508—電氣/電子/可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全標準,IEC61511—關(guān)于過程工業(yè)領(lǐng)域安全儀表系統(tǒng)的功能安全標準,一般以整體安全等級SIL來評估風(fēng)險程度,共有4級,安全等級SIL越高,風(fēng)險就越低。 在自動化領(lǐng)域內(nèi)現(xiàn)今紛紛出臺了相應(yīng)的標準產(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、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。
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