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过程自动化的发展动态

http://www.gkong.com 2009-03-31 17:24 来源:中国自动化学会专家咨询工作委员会

   随着我国过程工业的超常规飞速发展,在过程自动化的基本内涵未变的前提下,过程自动化的外延,所采用的各项技术和工具却在迅速地改变,有的甚至产生了革命性的变革。下面以电力过程工业为缩影,对近年来过程自动化的发展进行简要阐述。

  对于电力而言,传统发电过程和新兴发电过程始终是两位一体、相互交织着向前延伸。原先的传统发电工业近几年来发展迅猛,如常规的火电机组大踏步向着大容量、高参数迈进(如发电装机由单机300MW跨越到单机1000MW等级容量,参数等级由亚临界参数进入了超临界、超超临界参数);其次是传统发电过程中又融入了如IGCC(煤气化联合循环)、AFBC(常压循环流化床锅炉)和PFBC(增压流化床燃烧锅炉)等先进的洁净煤燃烧技术,使得在环保压力下似乎穷途末路的脏煤也向着清洁能源靠拢。另外,太阳能、燃料电池、生物质能、风能、海洋能、地热能等新兴发电技术也在不断涌现。 崭新的过程现象,为过程自动化注入了新的内容和活力,也为过程自动化的飞速发展奠定了坚实的基础。

  过程自动化的发展变化可归纳为以下4个主要方面:

  ⑴过程自动化正从纯粹的过程控制领域向过程和商业综合控制领域过渡。自从计算机技术首次应用以来,自动化和IT分别是两个独立的领域。目前的趋势是正在逐渐打破这种传统的分隔,建立一个贯穿发电厂全过程的、直至商业企业级计算机环境的单一控制管理系统。如Invensys 和inFusion企业控制系统,就是将诸如传统狭义范围内的过程自动化系统(包括DCS/PLC控制系统、安全保护系统、智能现场设备、全厂资源管理和优化系统)和商业性能管理(包括ERP、人力资源、产品成本计算、先进的规划和进度安排、生产经营相关方管理等)融合集成为一个广义范围内的单一企业控制管理系统,从而有助于工业企业整合其操作/运行和维修/维护资源,进一步优化企业的APM(资源性能管理)。

  ⑵控制系统开始采用基于Internet技术(如Jini/Java/Web等),从而确保在适当的时间和地点获取适当的信息,以实现投资和维护成本的最小化。如Siemens发电部推出的SPPA—T3000系统,采用类似Internet基本结构的表示层,处理层和数据层三层结构,全部采用基于 Web 技术,是一个完全Web化的系统。包括运行、工程、维护、诊断、存档、现场的全部数据均嵌入在每个部件中,应用软件完全是采用基于嵌入式部件服务(Embedded Component Services)概念,实现全部数据的确良集成化和全局化。其有益之处是,一方面该体系结构与IT世界的主流结构相吻合,从而较容易实现企业广度范围内的各类子系统的通信无缝集成,另一方面也便于系统维护和管理,从而最大限度地降低营运成本。

  ⑶依托包括智能检测仪表、现场总线和企业级总线技术,构成集成化、智能化、高度自动化、基于数字总线的全数字化控制管理系统。其中,首先最重要的是通过采用现场总线和智能仪表和设备,将智能化、数字化、网络化拓展到过程自动化的最底层—设备级,从而充分利用智能仪表的诊断功能和智能化功能,实现设备的状态检修和资源管理。其次,又可通过其特有的分布智能,、一方面利用其内嵌智能功能模块,实现现场级控制功能的智能化,改善控制系统的响应性和鲁棒性;另一方面,又能通过其特有的自校正、自诊断功能,减少危险区域仪表的巡检、检验和校正等工作量,大大提升电厂安全性能。再次,通过对现场阀门磨损、变送器积污等全范围设备或工艺系统性能降低的监测,实现ASP(异常状态的预防)功能,因而极大地改善过程控制的可用率,创造出良好的经济和社会效益。据美国Emerson过程管理公司和JDI承包公司2004年发表的“数字总线技术对新建发电工程的经济影响”研究报告称:对于一个典型的600MW超临界燃煤机组,在采用集成化、智能化、高度自动化的基于数字通信公路的系统后,可节省高达成2000万美元的设备、安装和施工费。

  ⑷在AI技术和计算机技术的助推下,在严酷的环境保护和市场竞争压力下,过程工业开始越来越多地采用专家控制、模糊控制、学习控制、神经控制、预测控制、自适应控制等各类智能控制算法或系统。

  可以预见在不远的将来,在无线通信等前沿技术的推动下,过程自动化将会进一步产生深远的变革和提升。(张晋宾,中国仪器仪表学会现场总线及管控一体化分会委员)

  

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