1引言
2011年对于中国自动化产业来说,真可以作为一个恋曲。我曾在10年前的《PLC&FA》杂志上,发表过一篇关于论述自动化与我国加入世贸组织的文章,而且仅从国际贸易最基本的概念出发,描写了我国低端仪表出口、国外高端仪表进口,以扩大我国自动化产业的巨大利益等等,并没有能预测至10年来的巨大变化。今天,我们看到位纪念中国“入世十年”而发表的对外贸易白皮书,才知道这十年的变化之巨大和深刻。首先是截至2010年底,中国已连续2年成为世界货物贸易第一出口大国和第二进口大国,2010年中国的进出口总额达到2.97万亿美元,是1978年的144倍,年均增长16.8%,中国在过去十年履行了加入世界贸易组织的所有承诺。我国将“促进战略性新兴产业的国际合作等积极措施加快转变外贸发展方式,实现外贸的可持续发展”,加大对新兴经济体的出口等…。仪器仪表进出口的规模也很大,2011年1-9月仪器仪表大行业主要商品,进口为271亿美元,同比增长8.16%,其中工业自动控制系统及装置为100亿美元;出口为137亿美元,同比增长13.42%,其中工业自动控制系统及装置为37亿美元。
更主要的是在理念上有很大提升,由于市场化、信息化、网络化、国际化的深入,自动化行业与国际贸易行业流行着共同的关键词:互连互通、两化(工业化、信息化)融合、一体化、集成化、智能化、服务、客户满意度等,而且逐步付诸实现。
回想改革开放初期,外汇短缺…,当时受中国港澳台同胞、海外华人、国际友人的帮助,历历在目,我们深情地回忆过去,继往开来。
2正文
过去的2011年,是“二十五”规划的头一年,提出了经济发展方式转型的方向,把“好”置于“快”之先,提出了培育发展战略性新兴产业及具体7大产业,提出了发展“高端智能制造装备”,将它与航空装备、卫星及应用、轨道交通装备等并列为重点发展方向,它涵盖了制造技术、装备的研发、设计、制造和应用,所以高端装备的智能化是已经为自动化行业提到议事日程上来了。
高端智能装备应具有感知、分析、推理、决策和控制功能,感知是智能化的第一步其他安全、高效、节能、环保等方面要求也提高了,所以形成了电控仪控一体化、管控一体化、预测性低护、数字工厂、全生命周期管理等理念形成了,这些都是为提高分析、推理、决策和控制能力,实现智能化。我国在检测仪表和其他自动化产品实现灵巧化(smart)方面已很发达,在实现智能控制(Intelligent Control,IC)或人工智能方面,理论工作已有多年积累,在工程实践和商品化方面还需努力,特别是在模糊控制,专家系统、神经网络控制方面还要加大力度,要鼓励年轻的科技人员发掘这座“金山”,为智能化做出贡献。
下面再谈谈2011年热议的三个问题。
2.1关于能效
在节能的范畴内,能效一词热起来了,它源于IEC标准管理局战略组在2010年3月发表的从2010年到2030年后对能源挑战的白皮书,它对“能效与可再生能源”在不同领域的未来工作提出了34项建议,其中包括3项自动化领域的建议:
(1)R#7,建议IEC/TC2,SCZZG,TC65以及ISO/TC184,应该从系统的角度出发,共同制定在工业自动化和工业过程控制领域的能效系统设计与操作的指导性文件;
(2)R#27,在生产系统设计阶段,为了优化自动化和生产过程,建议文件或设备标准包含仿真数据,例如从能效角度对过程进行优化的仿真数据;
(3)R#28,在生产系统设计阶段,为了优化自动化和生产过程,建议TC65及其常委会从系统的角度开发仿真工具,使得工厂自动化和生产过程在能效方面得到优化。
在此形势下,IEC/TC65下的联系工作组TWG14(工业自动化能效,即EEIA工作组)生产负责制定能效先关标准化,在2011年已召开了5此会议。
能效是能量效率的简称,英文为Energy Efficiency,广义的说,一般设备的能效是用性能(主要性能)除从能耗来计算。工业上耗能设备份两类,即能源消耗设备(泵、压缩机、加热机、烘干机等)和能源转换设备(锅炉、蒸汽轮机、燃气轮机、电动机、发电机等),因输入能量、输出能量、补充能量、消耗能量方式不同而定义和相关模型不同,又工业自动化能效要从设备和系统单元运行、调度管理等多方面考虑,所以能效的绩效管理中定义了关键性能指标KPI(Key Performance Indicator),KPI又分四个类型:身背KPI、过程单元KPI、产品KPI、企业能源KPI。
从标准化的角度,对KPI定义、建模、优化、技术方法、通用要求、应用特定路线图等都做了相关知道性文件。
我国除积极参与标准制定外,也在能源管理方面进行了大量实践,能源测量、控制、监控、调度,从传感器到系统,与生产系统想融合和单独搞的形式都存在,现在到了要总结经验决定下一步该怎么干的时候了!笔者暂不对有争议性的事项发表意见,只是对一些基础性的测量问题,捉出应该先行先试,流量的交接和贸易交接,应从标准、校验、设计选型、安装调试、验收、运行维护等方面有所作为,这是我们仪表专业、自动化专业人士的第一要务。
自动化专业人士应该深入了解控制对象,这是人所共知的道理,同样,对节能,也应对热工学等夹点(Pinch)(或称窄点)技术有所了解,为工艺服务,打破专业界限,要搞节能的技术含量高的专利,应在设备大型化…之外,搞出节能技术的精品来,应该少投入、多产出,应该量的准、算的精,…。目前国内在天燃气、石油制品、水等方面技术进步很快,超声波流量计、电磁流量计、科氏力质量流量计、多变量变送器等方面已经逐步普及,湿标定技术以外,干标定技术也受到了重视。一些专用的流量测量如用于居民取暖收费的热量表及其抄表系统已形成产品逐步推广,这是继“三表”(水表、电表、煤气表)之外的第四表,是民生工程,更是节能工程。节能是长远的事,一定要打好基础,检测是自动化技术的第一关。
2.2关于远程测控系统
中国控制工程(CEC),杂志总第72期发表了IEEE802.22工作组主席Apurva Mody先生的无线区域网WRAN的文章,这是2011年的一件大事,它为物联网、只能电网指出了方向,同样也为自动化专业中历史悠久、覆盖面更广的远程测控系统指出了方向。原来远程测控系统知识相对控制为主的控制系统的一个分支,但具有检测元件地域,只是需要相对监督等特点的行业出发,逐渐兴起了三遥或运动系统、数据采集系统(SCAODA)及远方中端单元(RTU)、远方I/O等产品形态,但由于数据通信技术的发展,逐渐形成了近代的远程测控系统(RMCS),它的现场层涵盖了RTV、现场总线、无线现场仪表等项技术相关产品,也兼容物联网TCP/IP及OPC UA等项技术,它是当今所指的SCADA软件和系统的核心;它的管理层则有监控层中央控制室扩大至城域网(MAN,IEEE802.6)及多媒体技术、无线通信的无线局域网(WLAN,IEEE802.11)无限个人局域网(WPAN,IEEE802.15)、宽带无线城域网(WPAN,IEEE802.16),直至本节开头说的无线区域网(这事关地域分散的农村,矿山等人口密度地区,测点、观测点低密度地区)。
目前国内自动化专业人士在无线系统个人区域网(WPAN,IEEE802.15)特别是其中ZigBee的应用方面有所突破,中科院沈阳自动化所为主推出了WIA系列产品,而且载入国际标准。
作为信息技术IT的一部分,自动化行业应该在3G时代,利用两化融合的大好形势把远程测控系统做一个新的增长点搞下去,据说国际现场总线基金会,已提出ROM(Romote Operations Management)的工作进程,可能在不久的将来进行相关DEMO演示,还传达了一个信息:佛劳斯特和沙利文的市场预测全球SCADA市场为45亿美元。
2.3关于工业自动化仪表系统及传感器
2011年我国经济可称得上“风景这边独好”。就拿去年来说,和利时公司年产值已达到30亿元人民币;浙江中控公司年产值达22亿元人民币;横河川仪公司仅EJA压力、差压、变频器2010年的年销量就超过20万台,而2009年前10年总销量为100万台。这充分证明了我国制造能力了得,市场打;这说明我们自动化行业应作出更大的政绩来。
2011年我国经济可称得上“风景这边独好”。就拿去年来说,和利时公司年产值已达到30亿元人民币;浙江中控公司年产值达22亿元人民币;横河川仪公司仅EJA压力、差压、变频器2010年的年销量就超过20万台,而2009年前10年总销量为100万台。这充分证明了我国制造能力了得,市场打;这说明我们自动化行业应作出更大的政绩来。
(1)已发展十多年的多种现场总线技术,国内已能生产多种现场仪表,仅FF现场仪表国内就有10多种通过了国际注册认证,其他HART、Profibus等更多,又在系统方面,DCS生产商已能做到HART、FF、Profibus-PA同时融入-JDCS系统,如浙江中控的DCS已生产FFHI接口卡件AM712模块,高网段可接入16个FF现场仪表,还配套有FF Buider硬件组态软件、FBD控制策略组态软件、报警和事件测览软件、诊断软件、SAMS设备管理软件(该软件通过EDDL和FDT/DTM接口技术,可以连接各种智能设备),另外,还可以实现FF技术中的CIF现场控制功能。
(2)在功能安全方面,除去采用专用SIS系统形式外,SIS与DCS相融合的形式以为人们所接受,国内DCS厂家也正在想这方面努力。关于功能安全的应用技术已得到普及,在工程应用中已有标准、认证、培训、设计、安装调试、验收等方面的技术队伍。
(3)在管理控制一体化方面,大多数DCS产品中已融入设备管理功能,如和利时公司已有AMS设备管理软件,可以兼容多国的HART、FF县城设备,且在工程中得到应用。ERP/MES/PCS三层结构也在不断完善中。
(4)由于节能、环保、油田、输气/输油管线轨道交通等方面的需求旺盛,各种控制系统得到了发展。
(5)传感器技术得到了发展。气体传感器由于很多工厂都采用了FGS火气系统,参量目前很大,如郑州炜盛电子科技公司现年为全球提供350万只各类气体传感器,为国内第一家上市公司,产品包括红外气体传感器等八大系列 130多种产品。我国现在还能生产多种工业用、矿用、民用等气体传感器。
流量传感器当然是一个热点,除去本文第一届所说到的流量计意外,声纳流量计如SONAR Trac等可用于监视单项流和多想流以及浆料的精确流行或实时测量夹带空气/气体等用于体积含气率检测系统。关于质量流量计,热式和科氏力式2种中,后者应用较广,科氏力式国内生产商亦较多,现在也有外伤把其核心部分做传感器方式,如西门子的MASS2100 DI1.5/1/16“FC300DN4/1/16”、MASS2100 DI3—DI4/1/8----2MCN等,便于更多仪表制造商惊醒OEM生产。
3结束语
大量的压力传感器,出去用于流程工业工厂生产线外,汽车、工程机械等方面需求旺盛,所有国内制造厂(OEM)很多。物位仪表中雷达物位、欧克物位仪表也得到发展,电化学仪器(PH计、TOC计)物性和成分量(浓度计)传感器也得到发展。另外、就是与工厂自动化相关的离散量传感器方兴未艾,如智能型接近传感器、阀门传感器、智能型观点传感器、位移式电感传感器、电容传感器、控制开关等,这个领域很宽广,有待在应用中开拓市场,服务于民生和安全。
作者简介
卞正岗(1936-)男教授级工程师,中国自动化学会科普工作委员会委员,1961年清华大学电机系毕业,早年从事电机及微型电机研究,后从事工业自动化仪表、集散系统和现场总线的研制和自动化系统集成的工程实践。享受政府特殊津贴,曾获得有色总公司科技进步一等奖和国家机械总局科技进步三等奖。
参考文献(略)
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