1　引言

    采用過(guò)程控制系統監視并控制消費品和商品生產(chǎn)的方方面面是長(cháng)久以來(lái)的標準方式。為了建立全方位、全自動(dòng)化的生產(chǎn)設施，在使用PCS連接本已高度自動(dòng)化的機器時(shí)，車(chē)間環(huán)境也適用同樣的監控要求。貝加萊已開(kāi)發(fā)的APROL過(guò)程控制系統能夠通過(guò)幾種不同的通信方式與自動(dòng)化設備互聯(lián)，它在處理從操作數據記錄到整個(gè)系統控制等實(shí)際任務(wù)中已證明是理想的應用選擇。

    產(chǎn)品制造商面臨持續改善他們的自動(dòng)化系統的壓力，這有以下三方面主要原因。首先，取得競爭優(yōu)勢要求能夠以較低的成本提供相同功能和性能的產(chǎn)品，或者以不超過(guò)目前的成本提供更多的功能性，這兩點(diǎn)只能通過(guò)加強現有的自動(dòng)化系統來(lái)實(shí)現。其次，較高的自動(dòng)化程度可以提高復制生產(chǎn)過(guò)程的精確性，從而使這些過(guò)程更加安全，并且使成品的總體質(zhì)量更高，事實(shí)上，消費者和用戶(hù)在這方面正變得愈加苛刻，這也起到了重要的推動(dòng)作用。最后，在不增加生產(chǎn)過(guò)程成本的情況下顯著(zhù)提高能效的唯一方式是：考慮到眾多相關(guān)關(guān)鍵因素（包括外圍設備）后，不斷積極地對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行重新調整，也就是說(shuō)，這需要再次提高整個(gè)系統的自動(dòng)化程度。

    單個(gè)機器或生產(chǎn)機組已經(jīng)達到很高的自動(dòng)化程度，這種趨勢必將延續到未來(lái)。伴隨這一趨勢的事實(shí)是：工業(yè)控制系統正在不斷提高其性能和效率，這些系統能夠采用基于以太網(wǎng)的高速現場(chǎng)總線(xiàn)實(shí)現通信，并且可以升級至具備智能驅動(dòng)系統和集成安全技術(shù)。機器被納入各自的實(shí)時(shí)環(huán)境也可以提高自動(dòng)化水平。正有越來(lái)越多曾經(jīng)用于控制自動(dòng)化過(guò)程的手持終端集成到主機周?chē)褂?，或者將機器和其它設備組合到一起以提高整體效率。

    2　從機器到車(chē)間

    合乎邏輯的下一步是將整條生產(chǎn)線(xiàn)整合到一個(gè)完整的自動(dòng)化解決方案中，這種解決方案必須由每一個(gè)單獨的機器以及位于機器前、中、后的公司內部物流系統組成，即需要考慮整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中物料的所有處理環(huán)節。該方案還要求通過(guò)系統對生產(chǎn)過(guò)程和設備進(jìn)行規劃和仿真。產(chǎn)品制造商在開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的時(shí)候便考慮到生產(chǎn)過(guò)程通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)來(lái)實(shí)現效率的提升，因此這些系統正在變得越來(lái)越受歡迎。

    這種整體自動(dòng)化解決方案要求系統在處理這些任務(wù)的同時(shí)還能夠對系統的修改保持開(kāi)放，能夠考慮到功率特性及樓宇技術(shù)等外部影響因素，并且能夠將單個(gè)機器上的控制器組合成一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，而不限制它們各自在程序上的獨立功能。此外，它還必須能夠直接控制并查詢(xún)傳感器和傳動(dòng)機構，從而使單獨控制的設備間不會(huì )發(fā)生程序割裂。

    廣泛分布于制造業(yè)中的SCADA系統即使不受機器上單個(gè)控制系統的約束，也無(wú)法應對這些要求，因為這些系統缺少處理這些廣泛的控制和監視任務(wù)的必要性能。無(wú)論如何，目前市場(chǎng)上的傳統系統不具備足夠的靈活性，無(wú)法輕松編程，缺少與子系統之間必要的兼容性，無(wú)法直接對現有的硬件進(jìn)行尋址。

    3　來(lái)自過(guò)程技術(shù)領(lǐng)域的過(guò)程控制系統

    然而，就自動(dòng)化生產(chǎn)層面而言，事實(shí)上必需的系統已經(jīng)存在。它們不僅應用于機械自動(dòng)化領(lǐng)域，而且還出現在反應器、鍋爐以及像過(guò)程工業(yè)、冶金、化工和制藥等行業(yè)中，這些行業(yè)采用過(guò)程控制系統對全自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監控。這些系統的功能范圍以及成熟度都已經(jīng)在過(guò)程技術(shù)領(lǐng)域得到了多年的證明，這一點(diǎn)毋庸置疑。既然聯(lián)網(wǎng)在車(chē)間中已經(jīng)成為現實(shí)，那么我們絕對沒(méi)有理由懷疑同樣可以將它應用到消費品和商品的生產(chǎn)上。

    憑借APROL過(guò)程控制系統，貝加萊現在提供一款可以處理更高級別控制和顯示任務(wù)的產(chǎn)品。它最初的設計是一個(gè)SCADA系統，多年來(lái)已發(fā)展成為一個(gè)成熟的過(guò)程控制系統，可以為客戶(hù)提供從現場(chǎng)層一直到管理信息層完整且全面的監管。因此，APROL過(guò)程控制系統主要應用在過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域，涵蓋從醫藥行業(yè)測試系統到鋼鐵行業(yè)大型系統等。

    4　生產(chǎn)車(chē)間中的透明度

    從該系統的角度來(lái)看，在過(guò)程應用和制造應用之間不存在實(shí)質(zhì)性的差別，唯一真正的區別是，如何準備必須呈現在批次報告中的歷史數據，并對其進(jìn)行標準化。由于過(guò)程控制系統總是被用作信息源，因此過(guò)程數據記錄會(huì )鏈接至歷史數據、當前趨勢和離散事件已被列入標準功能。記錄用戶(hù)交互動(dòng)作的審計追蹤功能同樣如此，這些日益嚴格的規范要求對每個(gè)批次進(jìn)行歸檔，從而可以輕松管理它們。之外，用于過(guò)程顯示和控制的圖形化用戶(hù)界面也是一項標準功能。生產(chǎn)規劃和仿真系統之間可以通過(guò)數據庫接口、網(wǎng)絡(luò )接口或OPC進(jìn)行數據交換，在流程工業(yè)中同樣可以通過(guò)配方實(shí)現數據交換。

    5　兩個(gè)不同世界之間的連接

    用于采集生產(chǎn)機組數據的控制器可以被連接至整個(gè)系統，各種不同品牌和型號的控制器可以通過(guò)傳統的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)實(shí)現連接。而使用貝加萊的控制器可以實(shí)現進(jìn)一步的系統集成，這是因為APROL過(guò)程控制系統還包括Automation Studio自動(dòng)化運行和開(kāi)發(fā)軟件環(huán)境，可以對使用中的硬件和現場(chǎng)總線(xiàn)進(jìn)行編程和配置。因此，APROL過(guò)程控制系統的用戶(hù)也可以利用Automation Studio的所有功能特點(diǎn)，結合APROL在過(guò)程數據記錄方面的自身系統功能，為有效監控機器及其組件提供了一個(gè)全面的平臺。

    最有意思的在于操作數據和更高級別的控制可以輕松遍及整個(gè)工廠(chǎng)，這包括機器與機器之間沒(méi)有自己控制器的設備以及單獨的驅動(dòng)器、傳感器和傳動(dòng)機構，精通機械自動(dòng)化的X20控制器就可以應用于此。遠程輸入與輸出模塊以及驅動(dòng)器可以通過(guò)基于以太網(wǎng)的POWERLINK實(shí)現查詢(xún)與控制，從而使得配置整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的監控成為可能。系統還可以集成樓宇技術(shù)，例如，維持適宜的環(huán)境條件如空氣流通、制冷或遮陽(yáng)等也可以減少能耗。因此，在生產(chǎn)過(guò)程中的溫度狀況可以隨批次數據一起記錄在批次報告中。

    6　強勁且安全

    在與不同的貝加萊系統平臺一起使用時(shí)，輸入與輸出模塊僅代表數以百萬(wàn)計已安裝并驗證的組件，這些極其緊湊的模塊化組件可以被安裝在導軌上，也可以被設計為IP67防護等級應用于控制柜外。openSAFETY在硬件組合方式和總線(xiàn)規范方面也可以和X20系列產(chǎn)品相兼容，配合這些組件的SafeLOGIC安全型控制器可以和SafeIO模塊以及帶SafeMC功能的安全型驅動(dòng)器一起工作。在A(yíng)PROL環(huán)境中使用安全型控制器，不僅可以實(shí)現整個(gè)系統的信息交換，而且還可以安裝安全開(kāi)關(guān)以保護機器設備。

    APROL因其易于安裝和低硬件成本優(yōu)勢而著(zhù)稱(chēng)，該系統可以安裝在任何地方，只要有一臺PC即可，在公司內的任意位置都可以對其進(jìn)行操作。因為APROL使用Linux作為其操作系統，因此可以在一個(gè)辦公室中設置多臺計算機作為操作客戶(hù)端，從而輕松實(shí)現多用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)。與此同時(shí)，APROL提供了構建冗余系統的可能性，尤其是在自動(dòng)化生產(chǎn)應用中，這是一個(gè)非常有用的功能特點(diǎn)，因為如果設備發(fā)生故障，那么無(wú)冗余功能的過(guò)程控制系統幾乎無(wú)法維持較高的生產(chǎn)率。在當今高度競爭的市場(chǎng)中，尤其是在需要按時(shí)交貨的情況下，具有冗余功能的硬件系統以及實(shí)時(shí)與歷史數據庫交流都可以確保生產(chǎn)系統的高可用性。

    7　在工業(yè)應用中取得成功

    現在已經(jīng)有大量用戶(hù)在使用貝加萊APROL過(guò)程控制系統，他們將工廠(chǎng)設備按層級整合為一個(gè)完整的系統，并在中央控制室中對其進(jìn)行監控。以一家著(zhù)名的農用機械制造商為例，他們已經(jīng)將其噴涂系統聯(lián)網(wǎng)工作，超過(guò)7000個(gè)輸入和輸出點(diǎn)連接至APROL控制系統，他們將此視為對其整個(gè)生產(chǎn)設施實(shí)施全自動(dòng)化的初始階段。同樣，對于另一家塑料建材生產(chǎn)商而言，他們將APROL引入其生產(chǎn)車(chē)間僅花費了很短的時(shí)間，他們現在這樣做可以確保對日益嚴峻的文檔規范做出充分的響應，從而為公司節省時(shí)間?，F在對于制造商而言，他們不僅在交貨時(shí)可以附帶批次報告，而且可以在生產(chǎn)線(xiàn)上的任意位置隨時(shí)監測并優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程。

    APROL擁有廣泛的功能，甚至可以通過(guò)MATLAB/Simulink集成系統仿真，它能夠在一個(gè)完整的同構系統中結合自動(dòng)化應用的不同層面。由于具備直接整合外部系統和信號的能力，所以APROL還可以通過(guò)全流程服務(wù)能力來(lái)確保系統在其整個(gè)生命周期內的可靠性與高效運行。

    摘自《自動(dòng)化博覽》4月刊