就地控制(CIF)策略將有廣闊前景

　　ARC咨詢集團(tuán)最近發(fā)布的一份白皮書表明，F(xiàn)F支持的就地控制(CIF)策略由于允許監(jiān)控人員對工廠運(yùn)行的確定性擾動采取措施，從而提高了過程控制性能。

　　保持單回路完整性的關(guān)鍵在ARC一份題為“就地控制的業(yè)務(wù)價(jià)值主張”的白皮書中，闡述了通過FF功能塊結(jié)構(gòu)和其他支持性功能，可以為運(yùn)營卓越目標(biāo)提供一個(gè)完整的自動化體系。FF設(shè)備的嵌入式控制功能是取得高可用性控制的關(guān)鍵使能因素，也是實(shí)現(xiàn)單回路完整性的基石。

　　來自測試和實(shí)際應(yīng)用的結(jié)果表明，F(xiàn)F的就地控制(CIF)在極快速、快速和中速過程動態(tài)控制性能提升方面，應(yīng)該可以帶來30%的改進(jìn)。相比DCS系統(tǒng)，根據(jù)ARC報(bào)告，F(xiàn)F在極快速、快速和中速過程動態(tài)控制性能提升方面，應(yīng)該可以帶來30%的改進(jìn)。CIF帶來的控制回路可用性水平提高3倍以上。

　　最近，F(xiàn)F歐洲、中東和非洲(EMEA)督導(dǎo)委員會委托工業(yè)系統(tǒng)與控制公司(ISC)完成了一份研究報(bào)告，ISC是一家專門從事控制工程咨詢的公司，同蘇格蘭Strathclyde大學(xué)工業(yè)控制中心有密切關(guān)系。該份報(bào)告闡述了CIF的優(yōu)勢，ARC白皮書將其作為了參考材料。

　　FF總裁兼CEORichTimoney認(rèn)為，新的ARC研究對尋求FF技術(shù)效益最大化的自動化用戶而言，提供了很有價(jià)值的參考。他說：“正如ARC在報(bào)告中所言，F(xiàn)F技術(shù)為3個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域提供業(yè)務(wù)價(jià)值——過程完整性、業(yè)務(wù)智能、過程行業(yè)企業(yè)所有信息開放靈活的集成。FF提供的就地控制保證了更加緊密的控制和更高的可用性。對于眾多應(yīng)用與控制回路來說，這一優(yōu)勢可以讓重要的過程完整性更加增強(qiáng)。過程行業(yè)用戶最終可以提高銷售與利潤水平，這反過來也是用戶投資這些新技術(shù)的驅(qū)動力。”Timoney補(bǔ)充道：“隨著近來對就地控制的綜合性研究取得進(jìn)展，用戶現(xiàn)在首次可以肯定地看到，基于基金會技術(shù)的CIF策略將帶來重大的運(yùn)營改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)字增長。”

　　殼牌全球解決方案國際部SGSI對就地控制策略進(jìn)行了大量評估。根據(jù)SGSI所說，“我們認(rèn)為基于FF技術(shù)的就地控制適合簡單回路和串級回路，而非復(fù)雜回路。SGSI發(fā)現(xiàn)，這一技術(shù)的主要優(yōu)勢在于減少了過程控制器負(fù)擔(dān)和網(wǎng)絡(luò)流量，每個(gè)網(wǎng)段可以容納更多回路，并實(shí)現(xiàn)非常快速的回路響應(yīng)。”

　　真正的分布式控制通過設(shè)備層控制，過程自動化功能實(shí)現(xiàn)了真正的分布式，H1(現(xiàn)場設(shè)備)層以上的控制系統(tǒng)不會存在單點(diǎn)故障。

　　如果人機(jī)界面HMI發(fā)生故障，無法對過程進(jìn)行可視化，控制器或其他系統(tǒng)元件及控制回路，包括智能現(xiàn)場設(shè)備、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與定位閥、網(wǎng)絡(luò)都不會受到影響。

　　現(xiàn)場級控制也給工廠自動化策略帶來更大的靈活性，控制器可以更多地處理高級控制功能，如先進(jìn)控制與優(yōu)化。FF允許“動態(tài)實(shí)例功能模塊”，即功能模塊在不同系統(tǒng)組件中根據(jù)需要被激活。此外，還有大量不同類型的模塊庫，除了基礎(chǔ)PID，還有像交換機(jī)、報(bào)警等。

　　像ABB等領(lǐng)先的控制系統(tǒng)廠商相信FF高速以太網(wǎng)HSE是實(shí)現(xiàn)就地控制的關(guān)鍵。譬如，ABB的System800xA便采用了HSE，現(xiàn)場控制可以通過多個(gè)網(wǎng)段的設(shè)備同時(shí)完成。將信號從一個(gè)網(wǎng)段傳送到另一個(gè)網(wǎng)段完全不需要控制器的介入。

　　新白皮書的主要作者——ARC分析師LarryO’Brien認(rèn)為，就地控制改進(jìn)了控制回路性能，在讀-執(zhí)行-寫的整個(gè)控制回路周期內(nèi)，可以提供更加快速的采樣率與更短的延遲時(shí)間。CIF對現(xiàn)場回路的所有控制過程提高了完整性、靈活性和可靠性，這一點(diǎn)對快速過程回路(包括很多流量和壓力回路、一些溫度、pH、定位和速度回路)的性能改進(jìn)顯得更加明顯。因?yàn)檫^程工廠中控制回路的交互會顯得更為復(fù)雜，那么就地控制既然對流量和壓力控制有所改進(jìn)，意味著更慢的回路性能也能夠得以改進(jìn)。

　　改善過程性能在進(jìn)行一系列仿真研究之前，ISC發(fā)布了題為“就地控制：性能優(yōu)勢分析”的報(bào)告，該報(bào)告分析了兩類控制方式在時(shí)序方面的差異，一類是通過總線系統(tǒng)進(jìn)行就地控制，另一類是采用主機(jī)控制(DCS)的總線系統(tǒng)，并建立了影響控制性能的典型延遲與采樣速率。另外還對很多種場景與過程動態(tài)進(jìn)行了測試。

　　正如ARC白皮書所描述，ISC發(fā)現(xiàn)在典型的快速過程應(yīng)用中，就地控制比DCS控制的性能更加優(yōu)異。據(jù)記錄，響應(yīng)時(shí)間可以提高10~30%，抗擾動性能提高20%。

　　白皮書最后總結(jié)道，就地控制帶來的性能提升必須最終符合業(yè)務(wù)價(jià)值主張，這才是工廠采用任何一項(xiàng)新技術(shù)的最終價(jià)值體現(xiàn)。除了上述的改進(jìn)控制性能優(yōu)勢，就地控制還可以減少產(chǎn)品變化性、更快更容易地改變產(chǎn)品品級，減少開車所需時(shí)間，提高可用性和節(jié)約能源。