升級和翻新使得操作界面煥然一新，并且為一系列的工業(yè)應(yīng)用帶來種種好處。 　　 在過去的幾年里，人機(jī)界面的改進(jìn)令人矚目。那是否意味著你需要使用新的技術(shù)來代替現(xiàn)有的人機(jī)界面（HMIs）和數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（scada）？過程控制領(lǐng)域中的一些公司的答案是“是的”。這些公司已經(jīng)進(jìn)行完成對現(xiàn)有系統(tǒng)的換代或翻新，并且從中獲益匪淺：更為簡單的操作員訓(xùn)練過程、為解決硬件老化問題所采用的更為可靠的過程數(shù)據(jù)跟蹤技術(shù)。下面就是這些公司所得經(jīng)驗(yàn)的提要。 　　 減少操作員的學(xué)習(xí)時(shí)間 　　 想要在競爭異常激烈的鋼鐵工業(yè)中獲得成功，那么合格品的運(yùn)輸就必須可靠且具有時(shí)效性。制造所需要的是能夠確保平穩(wěn)運(yùn)行的成熟控制系統(tǒng)。在中洛錫安郡，德州Chapparal鋼鐵公司的生產(chǎn)過程如下：先將可回收利用的廢舊金屬粉碎成拳頭大小的碎塊，然后將其熔化以便于進(jìn)一步重鑄成可銷售的產(chǎn)品。該公司的自動(dòng)化經(jīng)理David Quessenberry介紹說：“我們的所有生產(chǎn)過程均相互連接，我們的成功在于各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間運(yùn)輸鋼鐵時(shí)的無縫銜接?！? [align=center] 圖1：Roche Diagnostics 位于德國曼海姆新的包裝流水線的操作員們， 使用來自Wonderware的HMI軟件更容易滿足FDA的要求 [/align] Chapparal團(tuán)隊(duì)已經(jīng)與其合作伙伴AMI簽訂了合同，為他們在弗吉尼亞的工廠共同設(shè)計(jì)、配置、并應(yīng)用一套自動(dòng)化系統(tǒng)。在對項(xiàng)目進(jìn)行評估后，他們決定采用GE Fanuc對90-70及90-30系列PLC，Genius I/O及Cimplicity人機(jī)界面軟件，以此確保與GE驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)嚴(yán)格整合性及可靠性。而工業(yè)以太網(wǎng)則將信息從控制器傳輸?shù)奖椴架囬g的HMI軟件終端上。 　　 新的安裝方式帶來了更多的功能，還可以更方便的使用。AMI的工程經(jīng)理Bernardo解釋說：“這種系統(tǒng)提供了質(zhì)量更好的屏幕，它的顏色更多也更分明，且具有更快的通訊速度，因此其刷新率可以達(dá)到一個(gè)比較高的水平，而這點(diǎn)對于軋鋼廠來說是尤為重要的?！? 　　 HMI系統(tǒng)的過程可視功能減少了學(xué)習(xí)操作流水線的時(shí)間。Quessenberry說：“每個(gè)操作員都可以立即清楚的了解整個(gè)工廠的狀況，并且知道每個(gè)設(shè)備的位置?！绷硗?，GE Fanuc的歷史數(shù)據(jù)庫一次可以實(shí)時(shí)高速的收集、歸檔、分類最多100，000個(gè)工廠級過程信息數(shù)據(jù)點(diǎn)，具有突出的過程可見性與可觀的性能改進(jìn)。 　　　　 增加可視I/O節(jié)點(diǎn) 　　 有時(shí)候項(xiàng)目本身的限制決定了不能對現(xiàn)有軟件和硬件進(jìn)行整體的更新。比如說在布魯克哈芬國家實(shí)驗(yàn)室的相對論性重離子對撞機(jī)項(xiàng)目，數(shù)以百計(jì)的物理學(xué)家利用這個(gè)設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試圖了解“宇宙大爆炸”后最初一段時(shí)間宇宙到底是什么樣的。 　　 直到不久以前，對撞機(jī)的低溫控制系統(tǒng)中的Crisp Automation公司的分散控制系統(tǒng)（DCS）還運(yùn)行在一臺陳舊的冗余VAX小型機(jī)上。雖然工程師們對系統(tǒng)性能已經(jīng)比較滿意了，但是基于DOS的人機(jī)界面還是有很多問題，比如操作麻煩，適應(yīng)性和可視性都不強(qiáng)。由于系統(tǒng)是基于一個(gè)陳舊的PC工作站，雖然顯示出有上百個(gè)機(jī)器，但是相互聯(lián)系卻極其有限。數(shù)據(jù)不能在網(wǎng)絡(luò)直接傳輸，且從結(jié)構(gòu)上來講沒有升級空間。如果要更換整個(gè)系統(tǒng)，需要重新構(gòu)建整個(gè)顯示系統(tǒng)，大量的費(fèi)用，以及很長的停車時(shí)間。 　　 這套系統(tǒng)的原始集成商，Salem Automation向他們推薦了InduSoft的解決方案，因?yàn)镮nduSoft與Crisp有著很緊密的聯(lián)系。根據(jù)Brookhaven的應(yīng)用經(jīng)理Parick Talty的說法“InduSoft為Crisp提供了移植的途徑，所以現(xiàn)有的顯示器可以直接與新的硬件進(jìn)行連接”。 　　 這種移植保證了整個(gè)過程的平穩(wěn)連接。InduSoft的通訊驅(qū)動(dòng)可以與最新的VAX控制系統(tǒng)直接對話?！艾F(xiàn)在系統(tǒng)包括了超過10000個(gè)可視I/O節(jié)點(diǎn)，這其中既有原來已有節(jié)點(diǎn)，也有更新系統(tǒng)時(shí)新添加的數(shù)據(jù)源”Talty說?！跋到y(tǒng)中有十二個(gè)操作站，任何人都可以用安全的瀏覽器訪問客戶端。InduSoft采用了微軟公司的Windows操作系統(tǒng)，這使得工作人員可以強(qiáng)化輸出屏幕的性能，將原來3到4個(gè)屏幕顯示的內(nèi)容整合到一個(gè)頁面上?！盩alty繼續(xù)說到“現(xiàn)在工廠采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議代替DECNET來控制VAX系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件的集成性非常之好，甚至連操作員都經(jīng)?？床怀稣麄€(gè)控制過程是在不同的硬件上運(yùn)行的?！? 　　 可靠的過程跟蹤數(shù)據(jù) 　　 醫(yī)藥產(chǎn)品的質(zhì)量要求是非常嚴(yán)格的。想要在美國市場上銷售此類產(chǎn)品，生產(chǎn)商必須遵循食品藥品管理局（FDA）的大量嚴(yán)格規(guī)定。而且官方還要擔(dān)心生化恐怖活動(dòng)和產(chǎn)品破壞。 　　 為了滿足在糖尿病治療產(chǎn)品和診斷產(chǎn)品方面的日益增長的需求，Roche Diagnostics為其在德國曼海姆的生產(chǎn)線新增加了一條包裝流水線。這條流水線采用了Invensys Systems下屬Wonderware的產(chǎn)品及性能管理軟件。Dr焎ker Steuer-ungssysteme管理主管Uwe Dr焎ker介紹說：“在這樣一種特殊情況下，我們在選擇各部分部件時(shí)必須非常謹(jǐn)慎。我們的工程師需要找到的解決方法必須具有以下特性：首先要操作方便，更重要的是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)完整性必須達(dá)到一個(gè)很高的水平，這樣才能滿足FDA對于全面過程跟蹤的嚴(yán)格要求?！? [align=center] 圖2：Gilbert 的污水處理工廠，使用Allen-Bradley 的ControlLogix 硬件以及WonderwareIntouch 9.5 軟件取代了過時(shí)的系統(tǒng)，并且降低了支持和培訓(xùn)成本[/align] 新的包裝流水線將瓶裝產(chǎn)品的從貨盤上取出并進(jìn)行分類，然后將產(chǎn)品裝進(jìn)一個(gè)貨架包里，然后這些包被送到一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的臺子上進(jìn)行下一步操作。一旦操作臺開始工作，一個(gè)專門的攝像頭會(huì)監(jiān)視產(chǎn)品上的矩形條形碼內(nèi)容及位置是否正確，而另外一個(gè)攝像頭則確定瓶子及瓶蓋的顏色是否正確。然后這些包將被送到最后一個(gè)包裝環(huán)節(jié)。操作員將不再需要從眾多的屏幕選項(xiàng)中作出選擇，InTouch的軟件將引導(dǎo)他們一步一步的完成整個(gè)過程。 [align=center] 圖3：捷克Leciva 公司手里的FDA 文件更加完整，操作員們通過 Iconics的Genesis32軟件套裝獲取并提供指導(dǎo)。這家藥商生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化 的溶液，如圖所示，在安瓿經(jīng)過自動(dòng)填充機(jī)之前，它們被存放在儲藏罐中[/align] 為了將每個(gè)過程步驟具體化，Roche Diagnostics的系統(tǒng)必須記錄下完成每個(gè)工作環(huán)節(jié)的操作員及這些工作的完成時(shí)間。將InTouch的用戶管理特性與Microsoft Windows 2000自身提供的功能相結(jié)合，Roche公司在不給用戶操作系統(tǒng)權(quán)限的情況下就能對曼海姆工廠的信息進(jìn)行存檔，并保證其極高的安全性。此外，在安裝系統(tǒng)時(shí)還有一套并行的冗余系統(tǒng)。如果冗余系統(tǒng)偵測到主系統(tǒng)失效，那么它將自動(dòng)切換到主控模式，以此做到有效的故障保護(hù)。 　　 “并不只有我們的工廠收到了良好的效果”Drücker評論到?！拔覀円呀?jīng)將Wonderware的解決方案進(jìn)行了推廣，很快基于上述包裝設(shè)計(jì)的瓶裝包裝流水線將投入使用?！? 推進(jìn)質(zhì)量保證 　　 美國以外的醫(yī)藥公司同樣要面對嚴(yán)格的要求。Leciva是捷克共和國最大的醫(yī)藥生產(chǎn)商，占有捷克以及斯洛伐克的市場。該公司生產(chǎn)藥物溶液，并用大型儲罐儲存。儲罐中的溶液自動(dòng)注入生產(chǎn)最終產(chǎn)品-安瓿的機(jī)器中。與FDA一樣，捷克負(fù)責(zé)藥品安全的國家機(jī)構(gòu)—國家藥物管制所也制定了GMP標(biāo)準(zhǔn)—藥品優(yōu)良制造規(guī)范，這一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須對生產(chǎn)過程的每一個(gè)方面都進(jìn)行記錄。 　　 在布拉格的工廠中，Leciva選用了Iconics的Genesis32軟件組件。這一套軟件包括了GraphWorX32, TrendWorX32及ScriptWorX32，以上軟件都在一臺西門子的Simatic S7 OPC服務(wù)器上運(yùn)行。系統(tǒng)集成商SIDAT CZ為Leciva安裝并配置了這套系統(tǒng)。這套系統(tǒng)的主要功能是監(jiān)視產(chǎn)品生產(chǎn)過程，并能通過HMI屏幕向操作員提供清晰的操作指導(dǎo)及信息，此外它還能收集數(shù)據(jù)，并利用Microsoft Excel表格將數(shù)據(jù)以數(shù)字或圖片的形式儲存起來。Lecva的控制系統(tǒng)經(jīng)理Milan Turinsky說：“Iconics Genesis32軟件系統(tǒng)大大增加了我們的數(shù)據(jù)記錄完整性，并使得我們的質(zhì)量控制水平得到很大的提升?！? 保持與網(wǎng)絡(luò)連通 　　 一般的空氣分離廠的生產(chǎn)過程如下：先冷卻空氣直至完全液化，而后通過蒸餾塔加熱液化空氣得到所需要的氣體，如氮?dú)?，氧氣，氬氣等。這些氣體產(chǎn)品然后被裝進(jìn)氣瓶或氣罐中以便運(yùn)輸，而更為經(jīng)濟(jì)的做法是直接將需要使用這些工廠建在空氣分離廠附近，這樣就可以直接使用氣體產(chǎn)品而免去運(yùn)輸費(fèi)用。在日本，Taiyo Nippon Sanso公司于1935年首次建造了這樣的工廠，而現(xiàn)在，該公司的工廠已遍布全球。 　 該公司還開發(fā)出了全球首創(chuàng)的用于生產(chǎn)重水的氧氣液化分離技術(shù)，重水主要應(yīng)用在特定的層析癌癥診斷系統(tǒng)中。這類應(yīng)用需要一種不間斷的可靠系統(tǒng)，符合IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)的編程語言，且使用聯(lián)網(wǎng)的scada進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。由于每個(gè)空氣分離廠的過程參數(shù)均不相同，導(dǎo)致每次安裝的時(shí)候都需要進(jìn)行專門的配置。 　　 為了保證能夠穩(wěn)定、不間斷的為下游生產(chǎn)廠提供氣體，該公司采用了Yokogawa公司的Stardom FCN獨(dú)立控制器及VDS SCADA，該系統(tǒng)具有雙重冗余的CPU，網(wǎng)絡(luò)功能，以及電源。在帶網(wǎng)絡(luò)功能的SCADA上實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制不需要添加其它軟件。Taiyo Nippon Sanso的設(shè)計(jì)部門員工Masahiro Ikeda及Isao Shimamura說“在測試階段，工程師花費(fèi)了大量時(shí)間用于檢查與調(diào)試?，F(xiàn)在，使用帶網(wǎng)絡(luò)功能的SCADA，我們僅僅使用網(wǎng)絡(luò)客戶端就可以檢查及修改整個(gè)過程。當(dāng)我在線上工作時(shí)，我不再需要用手機(jī)時(shí)刻與控制室保持聯(lián)系?！? 　　 升級過時(shí)的水處理系統(tǒng) 　　 快速增長的人口帶來了許多問題，如資源及基礎(chǔ)建設(shè)等。在1980年，Gilbert僅僅是一個(gè)擁有6000人口的安靜小鎮(zhèn)。到2005年，人口爆炸性的增長到了180000。小鎮(zhèn)的水處理廠建于90年代中期，設(shè)計(jì)日產(chǎn)量為一千五百萬加侖水，后來產(chǎn)量達(dá)到了設(shè)計(jì)的3倍。盡管如此，這個(gè)水處理廠仍然在超負(fù)荷生產(chǎn)。該廠最初的SCADA系統(tǒng)采用西門子505硬件系統(tǒng)，并使用APT語言格式編程。雖然這套系統(tǒng)已經(jīng)充分發(fā)揮了其功能，西門子卻沒有再開發(fā)這種產(chǎn)品，而小鎮(zhèn)對系統(tǒng)進(jìn)行改造的時(shí)間卻越來越有限了。 Phoenix的DL Engineering & Controls （DLEC）的一位負(fù)責(zé)人Chris Lynch在污水處理方面有著超過15年的工作經(jīng)驗(yàn)，并且對scada系統(tǒng)進(jìn)行過重要的升級?，F(xiàn)在，根據(jù)他對小鎮(zhèn)需求的理解，他提出了幾個(gè)選擇。 　　 預(yù)支出費(fèi)用最小的方案是對現(xiàn)有系統(tǒng)重新編程以滿足現(xiàn)在的需求。不幸的是，這種方法不能解決硬件老化問題。而且現(xiàn)有軟件需要可以運(yùn)行Windows98的PC機(jī)，而微軟對此早就不提供支持了。保留現(xiàn)有硬件，并使用梯形圖對整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行重新編程可以滿足軟件方面的要求，但費(fèi)用相當(dāng)可觀，而且以后的維護(hù)及維修部件的獲得將更為困難。 最后，小鎮(zhèn)決定采用Allen-Bradley的ControlLogix硬件系統(tǒng)來替換現(xiàn)有控制系統(tǒng)。這套新系統(tǒng)包括HMI及PLC，并采用Wonderware Intouch9.5軟件系統(tǒng)。在工廠計(jì)劃的停工期內(nèi)DLEC完成了大部分更新?lián)Q代工作。新的人機(jī)界面采用標(biāo)準(zhǔn)的硬件與軟件，包括符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)的編程，這使得可以直接將這些軟件應(yīng)用到其它工程中。 　　 根據(jù)DLEC，新的硬件和軟件將新系統(tǒng)的壽命提升了1倍。在增加了支持項(xiàng)目的同時(shí)，更降低了維護(hù)和使用培訓(xùn)的費(fèi)用。