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DIMA:让未来过程控制能做“加减法”

作者:www.cechina.cn2016.01.20阅读 9166

  在各行业产能相对过剩的今天控制工程网版权所有,无论是过程行业还是离散制造业,都面临一个如何快速适应市场需求不断变化的问题。因此,越来越多的企业的生产方式开始由单品种大批量转向多品种、小批量、差异化生产。而传统过程控制系统在产品类型及产品数量方面过于死板且价格昂贵,不能随意添加和减少设备,给实现灵活生产拖了后腿。尤其是一些特定的过程控制领域需要在更短的时间内将新产品推向市场www.cechina.cn,传统过程控制系统满足不了当前应用领域的需求。
  为了迎合过程工业的市场发展方向,优化小批量生产过程使之在时间和成本效率上跟大批量生产一致, WAGO公司根据NAMUR(国际过程工业自动化协会)推荐性规范"NE 148"(包括模块化设备对自控技术的要求),提出了DIMA (Decentralized Intelligence for Modular Applications,分布式智能模块化系统)理念,并借助DIMA为分布式、智能化的模块化自动控制系统提供了解决方案。
  模块化、智能化已成为过程行业必然趋势
  在传统的流程工艺过程控制中,流程设备过程控制系统与操作层、监控层和流程设备附件之间的通信是通过系统专用的总线技术协议来实现的。它虽然是基于标准通信协议基础之上的通信,但流程设备生产企业对这种应用层有着不同的定义,从而也影响了其开放性。而且对于模块化结构的流程设备尤其是自动化的流程设备,缺少基本的框架条件。迄今为止,大多数自动化系统设计都落实到了大型流程设备的身上,大都是集中式控制的主控系统,这些系统非常"不灵活",不是真正的"即插即用"。因此,在市场反复变化和流程设备使用寿命不断缩短的背景条件下,刚性的流程工艺技术方案明显暴露出了自身的弱点和不足。可以随意增加或替换特定设备的模块化控制理念的提出为改变这一难题提供了解决方案。
  在实现模块化之后,未来的控制系统也要求各个模块是智能化的设备单元,特别是工业4.0的框架内,能够作为虚拟物理系统的智能化的模块可以在网络中利用模拟工具虚拟现实,同时也能够自检自查。在流程设备规划设计时,利用智能化的模块更加高效。智能化的模块很容易集成到上一级主控系统中,向主控系统"报告"自己的参数和性能,有哪些功能,这使用户在系统工程设计和生产运行中更加便捷。当未来要对流程设备进行改造时,也就是智能化模块原有的功能不再有用时,它的所有历史记录和工作数据以及处理的原材料等信息都保存在自己的系统中,因此可以有目的和方便的加以利用。


NAMUR中国区核心组负责人戴小龙

  NAMUR中国区核心组负责人戴小龙表示,“2013年NAMUR工作组定义了自动化系统模块化的挑战,随后制定出了推荐性规范NE 148,用于设备单元的智能化、模块化控制系统可实现更加柔性、高效的生产,从流程工艺技术的角度来看模块化是能够带来经济效益的,也是在实践中可以贯彻落实的,因此NAMUR 2015中国年会的主题是分布式智能--过程自动化的新途径。”
  DIMA-分布式智能模块化系统应用而生
  在2014年的第77届NAMUR全体大会上,WAGO公司首次提出将"DIMA - 分布式智能模块化系统"作为过程系统分布式模块化自动化的解决方案CONTROL ENGINEERING China版权所有,该理念一经推出就引起广泛瞩目。不过,DIMA并不是WAGO专有的理念,它是一种实现模块化控制的开放式系统,其本身定位为基于开放式标准的解决方案。事实上,NAMUR是这一理念的提倡和主导者。


  WAGO 中国总经理彭夫柯先生

  "DIMA是对采用过程控制技术的模块化生产系统进行工程设计的一种新方式,它定义了过程控制领域中连接单个模块的标准通讯构架及这些模块的描述方式,实现单个模块跟整个系统的系统性联网。" WAGO 中国总经理彭夫柯先生(Volker Palm)说,"相对于传统过程控制系统的冗繁、高成本,DIMA 所倡导的开放式、模块化、可视化的理念可使过程设备单元灵活地集成到现有系统中,为用户提供经济高效的工程设计。"
  DIMA的核心要素之一是采用MTP(模块类型包)来描述过程设备单元,含集成设备单元所需的各类参数,包括通信接口、过程服务、过程状态、HMI以及诊断。DIMA集成模块单元时并非像传统方式那样采用单独变量,而是采用基于IEC 61512 (S88)规范的个性服务。此外CONTROL ENGINEERING China版权所有,每个模块单元均能通过专门语义跟上一级系统通信来实现可视化。因此,上级系统可以对所有的模块采用同样的可视化元素。每个模块单元仅为实现跟其相关部分的可视化进行通信。
  系统工程师首先在工程软件中导入所需的MTP以对整个系统进行规划,然后为需要交换信息的模块单元创建通信链接。过程控制单元所需执行的操作可通过模块单元描述给出,而模块单元需要传输给上级HMI显示的参数也同样可以通过工程软件创建。
  WAGO为实现DIMA提供了最佳组件
  WAGO在提出DIMA理念的同时,也在今年的NAMUR中国会议上展示了"DIMA-分布式智能模块化系统"的过程控制自动化的方案原型。其实WAGO自动化产品模块化的思路由来已久,目前已经能够满足模块生产商对控制柜的各种产品需求,拥有各类不同性能并带开放式总线接口的模块化PLC控制器、500多种能满足过程工业现场几乎所有信号和子总线系统的I/O模块、不同性能等级的开关电源、电源冗余模块、种类众多的继电器模块及专门为分布式应用设计的紧凑型信号转换模块,以及WAGO最具悠久历史的种类丰富的轨装式接线端子系列产品。
  特别是WAGO最新推出的集项目规划、编程、可视化以及诊断功能为一体的工程软件e!Cockpit更是将DIMA理念变成了实际解决方案。e!Cockpit可以直接生成符合NAMUR NE148推荐的MTP,这种方式使进行过程工厂级工程设计时可以直接加载设备单元的MTP控制工程网版权所有,从而使集成设备单元变得非常方便和高效。这种集成方式使模块化工厂真正具备灵活性和可扩展性,以应对需求多元化和产品个性化的市场要求。
    “全球化和个性化需要灵活的生产,生产灵活性来自于模块化工厂的构建,用户对模块化自动化的四个核心要求是:智能模块、开放式接口、技术保护和IT安全,DIMA能够很好地满足用户的这些要求,而WAGO的自动化产品为实现DIMA的理念提供了最佳的解决方案。”WAGO自动化事业部的翁汉强经理说。

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