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    當前的中國工業正面臨著前所未有的挑戰。為適應市場競爭的加劇，近年來，中國工業企業正在經歷著重要的轉變，如企業的大批量生產向按市場或客戶要求柔性生產轉變，設計和控制系統各自獨立向設計和控制系統集成一體轉變，在單一地方生產向全球化采購、生產轉變，工廠對質量、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、智能化技術的應用和普及。

    作為流程工業自動化領域的領軍企業，艾默生對于用戶需求的變化顯然有著最直觀的感受，正如艾默生系統及方案部高級市場經理姚永斌所言：“中國用戶現在普遍接受了‘智能化’設備和控制系統的理念，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效率和產品質量，帶來了直接的經濟效益。結合當前市場發展的總體情況來講，客戶越來越多地意識到借助軟件優勢來整合全廠的自動化生產信息，而不僅是通過自動化軟件來進行常規的生產控制，亦即在保證工廠長久平穩高效運行的基礎上，通過各種軟件來實現如先進控制、設備管理和維護、全廠生產執行管理、批量生產優化等功能，從而進一步提升產品質量和生產效率，獲取更多的經濟效益。”

    自成立以來，無論在技術創新還是戰略轉型上，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及方案部高級市場經理姚永斌表示：“要實現自動化行業的智能化，軟件智能化的提升至關重要，需要通過儀表設備和自動化軟件的互相協力。例如基于艾默生的智能工廠解決方案，在現場儀表和閥門設備支持HART通訊協議的情況下，DeltaV系統能夠直接獲取相關的HART數據實現多變量傳輸和設備診斷等功能；如果進一步采用FF基金會現場總線通訊方式，不僅可以顯著節省電纜，而且能夠獲取更多過程和診斷數據，同時“Control in Field”（控制在現場）的實現更加分散了控制風險；配合AMS智能設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備，并且通過“預測式維護”避免非計劃停車、提高維護效率，從而提升用戶整廠的生產和維護水平。”

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

    而對于自動化軟件技術未來的發展趨勢，艾默生認為對于用戶來說，智能化并不意味著復雜化，不能因此抬高了技術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上加強人性化的設計和理念，使得生產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及方案部高級市場經理姚永斌對此做了詳細解讀，人性化設計（Human Central Design）將會是以后自動化軟件技術的一個發展趨勢和重點。現今的工藝生產裝置都變得越來越龐大和復雜，這就需要更多的新進技術和操作人員，同時還可能伴隨著成熟技術人員的流失和‘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效率變得日益迫切起來。

    人性化設計主要基于操作員的實際使用感受，進一步優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，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驗，具體到每個報警和事件都有相應成熟和有效的對策，并通過報警分析（DeltaV Analyze）減少過多的無效或無意義報警，避免出現報警風暴。艾默生希望通過人性化設計的方式幫助用戶來共同應對將來隨著時間推移而出現的各種挑戰，并給用戶持續帶來生產效益和經濟價值的提高。”

    艾默生擁有多種自動化軟件，如專門應用于電力及水處理行業Ovation™專家控制系統軟件、Smart Process電廠運行性能優化軟件、Scenario高精度仿真系統軟件；DeltaV系統軟件、Syncade制造執行管理軟件和DeltaV Batch批量軟件，還有用于各種工業生產中的設備管理和監測軟件，如機械設備健康狀態管理軟件可以對重要設備（如泵、鼓風機、風扇等）進行監控和管理，ValveLink閥門診斷軟件以及AMS現場儀表管理軟件可以實時獲取閥門及現場智能儀表的運行狀態信息，并給出可操作的建議，從而實現預維護和及時采取有效的防范措施。還有各種進行儀表診斷、組態和自校驗的軟件，如高準 ProLink II™ 變送器組態軟件工具、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智能化開采、存儲及運輸的油藏管理軟件和OpenEnterprise™ SCADA軟件。本期主要介紹兩款艾默生過程管理的控制系統自動化軟件。

    Smart Process™電廠運行性能優化軟件

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

    • 鍋爐效率優化軟件包

    • 低氮氧化物優化軟件包

    • 濁度優化軟件包

    • 新型協調控制優化軟件包

    • 蒸汽溫度優化軟件包

    • 經濟負荷優化調度軟件包

    • 脫硝系統優化軟件包

    • 電除塵優化軟件包

    • 流化床優化軟件包

    • 吹灰優化軟件包

    • 吹灰清潔度顧問軟件包

    • 整體性能顧問軟件包（GPA，性能監測）

    其創新性和智能化主要體現在于該軟件在電站的整體范圍內提供動態過程優化功能。

    優化軟件包采用基于知識的軟件工具（線形模型、神經元網絡、免疫模型和模糊邏輯等），建模和優化發電機組，并將優化設定值和偏差值直接送至現有的DCS 實現閉環集成。

    顧問軟件包使用數學模型與建模工具分析過程性能，為操作者提供參考信息，并確認產生不必要成本的操作區域。結果是對被優化的目標如AGC性能指標、NOx 排放濃度、熱效率等進行在線整體的過程優化，所有這些都是以動態的、電站專有的運行條件為基礎的。

    借助Smart Process 提供的整體解決方案主要應用于電力和水處理應用。在幫助客戶實現“智能化”方面的優勢在于：（1）使用Smart Process 技術提高生產水平；（2）降低生產費用和增加效能；（3）不論客戶是期望提高AGC發電性能，減少氮氧化物，降低濁度，提高鍋爐效率，穩定蒸汽溫度控制，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約巨額的費用，同時遵從環保規定。

    Smart Process應用案例

    中國華電集團望亭發電廠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、露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構。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為戴蒙德電力機械（湖北）有限公司的PLC系統。在當前電廠實際操作中，吹灰器的運行基本是由運行人員根據經驗，定時定程序進行吹灰，因此存在一定的盲目性和不確定性，有可能導致吹灰不及時或者吹灰頻率過高，從而影響機組運行的經濟性和安全性。且原PLC不能自動統計吹灰槍投用記錄和故障記錄。

    利用Smart Process吹灰優化軟件包即吹灰優化建模軟件、Ovation系統高級控制算法和虛擬控制器等技術，針對鍋爐不同受熱面分別建立了清潔系數模型，設計了一系列控制邏輯，包括動態定義吹灰序列邏輯、再熱汽溫保護邏輯、疏水系統保護邏輯、吹灰序列排隊邏輯和吹灰過程仿真邏輯等；采集了Ovation系統中32個月的歷史數據，利用統計學方法對吹灰優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吹灰優化系統，不但改善了再熱汽溫，提高了機組的經濟性和安全性，還降低了運行人員的勞動強度，規范了吹灰過程操作。

    吹灰優化系統連續運行１年來，取得了良好的節能效果，提高了鍋爐運行的安全性，具有很好的應用推廣前景。

    DeltaV Batch批量控制軟件

    DeltaV Batch批量控制軟件完全基于S88標準構建過程模型和軟件模型，目的在于盡量減少人工干預，提升自動化生產水平。在此基礎上，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量和效率。

    其創新性和智能化主要體現在以下幾方面：

    （1）變量分析（Multivariate Analysis）

    以往提升批次質量的方法是定義“Golden Batch”概念，通過分析批量生產的歷史數據來選出一個所謂的“最優批次”，再以此為標準和運行中的批量進行比較來發現偏差。但是對于一個批次來講會有許多不同的過程參數，每個參數都有自身的含義和高低限，通過傳統方式無法洞悉各個變量之間的聯系以及對于整體生產的影響，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，從不同角度會得出不同的結論。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方式無法洞察，實際上卻多次出現、造成事實上長久影響批次生產質量的這些紕漏之處。

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

    在批次生產過程中，實時偏差檢測會發送相應的提示信息給操作員，幫助他們做出判斷，從而直接改進當前批次的生產質量，而不是待生產完成后再通過事后分析來發現問題而于事無補，而且這種方式使得操作員能夠更加集中精力，在發生問題時獲得提示而無需一直觀察各種繁復的過程數據，更加人性化。

    （3）模型生成（Model Generation）

通過多變量分析和動態時間偏移自動生成模型，而不是人工建立模型。實時的相關數據可見性能夠幫助用戶真正理解生產過程中各變量之間的互相作用和對于最終產品質量的影響，而這都能夠使得操作員做出更加優化的決策，并把注意力側重在關鍵時刻和參數上。

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

    DeltaV Batch已經能夠幫助客戶實現傻瓜式的自動化控制和操作。其獨有的Fail Monitor監視模塊能夠實時監視生產流程的錯誤或意外發生并自動跳轉到相應狀態，從而減少人工干預、提高自動化生產水平；此外，其先進的設備仲裁功能可以對相應的公用設備進行先后排序，在保證正常生產的情況下、盡可能地提高設備使用效率。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建和改動，而不必關注于底層具體設備的控制。以上特點都是符合使用批量控制行業的特性，減少人為因素造成的產品質量波動，保證生產裝置長期、穩定、高效運行，凸顯生產智能化。
 

    艾默生過程管理系統及方案部高級市場經理 姚永斌


    艾默生過程管理公用事業部市場及技術支持部高級經理 薛偉

    在此基礎上，Batch Analytics再次提升了生產效率的最大化，其不僅在保證產品質量的基礎上減少了生產時間，并且進一步提高產量。通過多變量分析、動態時間偏移、實施偏差檢測和自動生成模型等技術手段幫助用戶在生產過程之中發現問題并進行及時調整，從而使得每個批次的生產都能夠實現最大化的效率、產量和時間優化。和傳統的事后分析相比較，無疑對于用戶更有意義和價值。

    Batch Analytics應用案例

    作為艾默生過程管理公司最新推出的軟件產品，Bat c hAnalytics已被某外資特種化學品公司采用，幫助用戶再次提升了批量生產效益。Batch Analytics具有揭示當下生產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的方法和分析都無法發現但是長久以來卻一直存在并影響產品質量的關鍵因素。

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

    摘自《自動化博覽》2014年10月刊