【概要】本文介紹了在連續(xù)的過(guò)程應(yīng)用中，如何使用集成架構(gòu)搭建滿(mǎn)足用戶(hù)需求的過(guò)程控制系統(tǒng)，這種工作以前是由設(shè)備供應(yīng)商或者系統(tǒng)集成商來(lái)完成的，現(xiàn)在用戶(hù)可以按照本文給出的原則，可以自己設(shè)計(jì)系統(tǒng)，使得系統(tǒng)的規(guī)劃更自主、更靈活、造價(jià)更低。
Abstract: This article introduces how to use integrated architecture for process control system and meet end-user needs in continue process applications. Beforetime, architecture design is made by system providers or system integrators. Now, end-user can implement this work by himself according to the principle of this article. It makes system more self-determination, more flexible and less expansive.
【關(guān)鍵詞】集成架構(gòu) 分布式系統(tǒng) 集中式系統(tǒng) 獨(dú)立式系統(tǒng)
Key words: Integrated Architecture Distributed System Centralized System Independent System
自動(dòng)化系統(tǒng)的擴(kuò)展需要從一個(gè)封閉的、本地的、以控制為中心的方式轉(zhuǎn)換成一種開(kāi)放的、廠(chǎng)級(jí)的、以業(yè)務(wù)為中心的方式。這需要自動(dòng)化的解決方案，在管理生產(chǎn)和保持績(jī)效同時(shí)，不僅要提供全廠(chǎng)的控制功能，還要扮演一個(gè)積極、協(xié)同的角色。商業(yè)能力，諸如：供應(yīng)鏈管理、庫(kù)存控制、質(zhì)量管理、和其他關(guān)鍵性能指標(biāo)（KPI）需要緊密聯(lián)系正確的信息，使企業(yè)的整體性能最大化。
用于過(guò)程控制的集成架構(gòu)支持各種過(guò)程應(yīng)用，從有操作員界面的簡(jiǎn)單、本地應(yīng)用，到包括所有過(guò)程設(shè)備、材料存儲(chǔ)、人力資源控制與優(yōu)化的復(fù)雜應(yīng)用，還支持操作員在廠(chǎng)級(jí)范圍訪(fǎng)問(wèn)制造運(yùn)行和工廠(chǎng)管理。
圖1 不同的系統(tǒng)架構(gòu)滿(mǎn)足不同的需求
集成架構(gòu)過(guò)程系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)
?開(kāi)放的過(guò)程應(yīng)用平臺(tái)，包括流程和批處理控制，集成了全廠(chǎng)范圍的離散量、驅(qū)動(dòng)器、運(yùn)動(dòng)控制和安全控制。
? 用于過(guò)程應(yīng)用的全集成系統(tǒng)，使用商用、市售（COTS）、經(jīng)過(guò)證明的自動(dòng)化組件。
? 業(yè)界領(lǐng)先的合作伙伴，諸如：E＋H、OSIsoft，使用開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，確保集成能夠容易地實(shí)現(xiàn)。
? 單一開(kāi)發(fā)環(huán)境支持多種編程語(yǔ)言，包括功能塊圖、結(jié)構(gòu)化文本、順序流程圖和梯形邏輯。
? 靈活、可伸縮的架構(gòu)易于進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展。
? 與外部的商業(yè)系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)和維護(hù)系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)格式的信息交換。
? 面向系統(tǒng)、客戶(hù)工程服務(wù)、有經(jīng)驗(yàn)的集成商和生命周期優(yōu)化。
1．可伸縮、多語(yǔ)言、信息化的系統(tǒng)，廠(chǎng)級(jí)自動(dòng)化與先進(jìn)過(guò)程控制的解決方案
羅克韋爾自動(dòng)化把集成架構(gòu)用于過(guò)程控制，使傳統(tǒng)老系統(tǒng)進(jìn)化成一種新的流程標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還了完成廠(chǎng)級(jí)的控制。其結(jié)果的功能性已經(jīng)超出了原來(lái)的分布式控制系統(tǒng)（DCS）、混合控制系統(tǒng)（HCS）、或標(biāo)準(zhǔn)的可編程控制器系統(tǒng)（PLC）。使用了集成架構(gòu)，可伸縮性和信息共享就成了與生俱來(lái)的特性。羅克韋爾自動(dòng)化基于總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)定義了如下的過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)。
? 用于單元控制的獨(dú)立系統(tǒng)架構(gòu)；
? 用于區(qū)域控制的集中化系統(tǒng)架構(gòu)；
? 用于廠(chǎng)級(jí)和企業(yè)運(yùn)行的分布式系統(tǒng)架構(gòu)。
羅克韋爾的很多技術(shù)嵌入進(jìn)了FactoryTalk的服務(wù)和應(yīng)用，與Logix控制平臺(tái)相配合（包括NetLinx 和View技術(shù)）組成了集成架構(gòu)，提供了先進(jìn)的過(guò)程控制，具有真正的廠(chǎng)級(jí)控制能力。系統(tǒng)的靈活性非常高，用戶(hù)可以從一個(gè)小（獨(dú)立）系統(tǒng)開(kāi)始，在任何時(shí)間擴(kuò)展，不斷增加到滿(mǎn)足需要的系統(tǒng)為止。
2．自動(dòng)化和信息等級(jí)
用于過(guò)程控制的集成架構(gòu)，可以參考在自動(dòng)化和信息技術(shù)中常用標(biāo)準(zhǔn)中的等級(jí)，諸如：ISA-95。這些等級(jí)定義了企業(yè)、工廠(chǎng)、控制域之間的接口。在集成架構(gòu)中，使用等級(jí)概念可以幫助我們理解相關(guān)功能的實(shí)施和系統(tǒng)組件的角色。
等級(jí)0－系統(tǒng)組件為實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，包括儀表、執(zhí)行器、驅(qū)動(dòng)器和安全設(shè)備。這個(gè)級(jí)包括了：DeviceNet、FF、Profibus、HART等總線(xiàn)設(shè)備。過(guò)程測(cè)量和控制操作在這一級(jí)執(zhí)行，這級(jí)還包括本地儀表和設(shè)備的診斷。
等級(jí)1－系統(tǒng)組件是連接和控制現(xiàn)場(chǎng)儀表與設(shè)備的接口。這些系統(tǒng)組件包括Logix控制器，I/O模塊、控制網(wǎng)絡(luò)通信接口。這個(gè)等級(jí)還包括到現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的連接設(shè)備和任何由Logix控制器支持的I/O產(chǎn)品。在這個(gè)等級(jí)執(zhí)行I/O處理、PID調(diào)節(jié)和先進(jìn)控制、互鎖和聯(lián)鎖、面向單元的批處理。在這個(gè)級(jí)別使用工程師站（EWS）和維護(hù)工作站（MWS）創(chuàng)建和管理控制策略 與基本系統(tǒng)組態(tài)。
等級(jí)2－系統(tǒng)組件（典型為軟件）是加載到專(zhuān)用工作站和提供系統(tǒng)的監(jiān)督控制。這個(gè)等級(jí)包括進(jìn)行監(jiān)督級(jí)和控制級(jí)組件之間的通信。在這個(gè)等級(jí)，操作員與PID調(diào)節(jié)、先進(jìn)控制和批處理控制進(jìn)行交互，還進(jìn)行批處理的管理。
等級(jí)3－系統(tǒng)組件（典型為軟件）是工作站提供生產(chǎn)管理和性能監(jiān)視（制造運(yùn)行）。這個(gè)等級(jí)包括實(shí)現(xiàn)制造級(jí)工作站和監(jiān)督組件之間的通信。在這個(gè)等級(jí)，管理的功能有：區(qū)域、生產(chǎn)線(xiàn)和單元的排產(chǎn)；通用系統(tǒng)維護(hù)；資產(chǎn)管理；生產(chǎn)模擬；性能分析、報(bào)告和優(yōu)化。生產(chǎn)（工程）工作站（PWS）用來(lái)管理和組態(tài)系統(tǒng)的制造運(yùn)行。
等級(jí)4－系統(tǒng)組件典型為在本地訪(fǎng)問(wèn)外部業(yè)務(wù)部分和生產(chǎn)計(jì)劃功能。這個(gè)等級(jí)要連接ERP系統(tǒng)，諸如：SAP或者Oracle，用于及時(shí)的供應(yīng)鏈管理，庫(kù)存管理、維護(hù)計(jì)劃和其他重要業(yè)務(wù)計(jì)劃。
