贝加莱推出APROL R3.6领先新一代DCS系统

2019-05-28 11:49

  奥地利贝加莱公司(BR)最新推出了APROL R3.6 Process Control System,它基于BR的自动化和控制平台硬件,并采用了重新设计的创新软件技术,是特点鲜明、技术领先的新一代DCS系统。

APROL R3.6 DCS系统(如下图)由三个核心部件组成:

  1. 工程服务器

  工程服务器包含系统全局工程数据库,即所有的对象都是在工程工具CaeManager中创建和配置的。所有的过程系统对象都是从全局工程数据库下载到指定目标区域(如DPU站、OS站、运行服务器等)。

  2. 运行服务器

  运行服务器就是过程控制系统中的一个实时数据库,存储了所有的过程值、系统值、消息和报警等信息,并对数据库中的过程值和事件等信息进行归档。

  APROL DCS系统结构示意

  3. 操作站

  操作站具有人机交互功能,通过它可以实现整个生产过程的在线监控,并显示所有的存档数据。

  新一代DCS系统体系结构大致可分为四层:现场仪表层、控制装置单元层、工厂(车间)层和企业管理层。BR APROL DCS产品覆盖控制装置单元层和工厂(车间)层;与此同时,向上提供企业管理信息系统接口;向下以硬接线、通讯等方式接入现场仪表的信号。

BR APROL DCS的主要特色如下:

  上位计算机采用NOVELL Suse Linux操作系统;

  下位控制器采用BR RUNTIME定性、分时、多任务操作系统;

  上下位及过程层的通讯采用POWERLINK实时工业以太网;

  提供全局数据库,版本管理,支持多人并行开发;

  提供各个层面的开放性及连接性;

  一个组态工具支持所有的工程开发;

  内嵌WEB SERVER功能,提供方便的远程诊断及维护功能;

  丰富的通讯功能及海量的就地数据存储能力。

系统的显著优势包括:

  集流程控制、离散控制、运动控制于一体,提供唯一的工程应用及管理平台,包含C、C++等高级语言编程环境及Matlab/Simulink模型仿真接口;

  极高的系统安全性,防止控制器网络发生消息泛滥及拒绝服务攻击;

  新的X20系列控制器及IO提供超强处理能力,使布线和远程诊断及维护更加简便,节能环保,在最小安装空间实现最大可能;

  可以无缝集成BR 2005系统,接入HART、FF、Profibus、CAN、DeviceNet、PowerLink及ModbusTCP设备,并精密集成BR SafeDesigner,提供经过TV SIL3认证的一体化安全系统;

  集成审计追踪功能,符合FDA 21CFR PART11及GAMP4规定。

  以一个典型的污水处理系统案例,来阐明APROL DCS的实际应用效果:

  对于污水处理系统,改造过程要满足很多严格的要求,在PCS系统组件相互远离的情况下,系统必须保持正常不间断运行。在现有设施的改造过程中,原有的Contronic P/S5组合被贝加莱APROL R3.0取代,APROL是一个分布式、基于Ethernet POWERLINK和Linux的过程控制系统。

  对系统操作员来说,最大的挑战是在无明显中断的情况下确保工厂的正常有序运作,在某些极端情况下,系统中断和不稳定性会造成化工厂的生产设备的停机,因为在任何情况下都不能超出操作许可的过程值范围。

  公司认为新的过程控制系统必须满足以下的条件:控制器及I/O远程方案;总部客户服务;使用标准网络组件;不同地点同步操作;统一的过程控制系统,无SCADA方案。采用制造商自己的I/O远程方案,并且具备一个清晰的价格政策,成为选择贝加莱ARPOL R3.0方案的决定性因素。

  最终的选择是基于Linux的过程控制系统APROL R3.0,在演示过程中,系统的外观和触感非常受操作员的欢迎,特别是宽泛的诊断和文本帮助功能使得系统非常透明,例如,控制系统中的互锁功能块会确切告诉操作员在某些情况下,为什么电机会不能启动。除了技术方面,用户对这个方案的透明度青睐有加,APROL R3.0获得了用户的高度认可。

  毋庸置疑,经过近20年的发展,国产DCS系统在速度、可靠性、功能和通讯等方面取得了巨大的进步,市场份额逐年提升,在某些行业甚至取得了领导地位。但是我们应该清醒地认识到与国外DCS相比,我们还存在不小的差距。主要体现在以下几个方面:

  质量波动较大,这直接导致国产DCS的主体业务在中低端市场;

  标准化程度不够,国产DCS厂商惯常贴近客户提供定制化的服务,这在另一方面限制了其产品的标准化,不利于客户对系统的维护。

  DCS系统技术含量较高,贝加莱APROL研发团队10多年来一直致力于系统的维护升级,以保持系统的生命力。常常令我们感到困惑的是新老系统的兼容,硬件和软件方面都会面临严峻的挑战。另外,行业KNOW-HOW(专用算法)也是制约DCS发展的瓶颈。尽管从理论上讲DCS提供的是一个通用平台,可以适合各行各业应用;但对用户行业的理解及相应的控制策略直接决定了DCS方案的适用性。这也是我们今天看到DCS市场供应商几乎都是老面孔的原因进入行业的技术壁垒很高。

  有人预测DCS将被FCS所取代,在我看来,FCS作为后来者,其与DCS不是相互对立的关系,而是很好的补充。我个人认为,从长远看,DCS将包容FCS。原因有两个:其一,FCS和DCS的用户和供应商的重合性很高,两者针对的市场几乎相同,而真正推动FCS进步的仍是世界上几家主要DCS厂家;其二,随着技术的进步,新一代的DCS系统在性能和功能上都远非30年前的系统可比,其在开放性、互联性、分布性以及现场总线应用等方面取得了巨大的进步。很多在以前DCS系统中不可想象的功能现在已经司空见惯,如DCS对多种现场总线的支持以及对分布式远程IO的支持等。

  BR非常重视APROL DCS系统的研发,近两年更是加大投入,目前奥地利总部APROL研发团队人员接近30人,软件升级周期基本控制在3个月(最新版本为APROL R3.6-05,2011年7月20日发布)。一直以来,BR力图平衡DCS系统的通用性和定制性,打造一款适合多个行业方便使用的DCS产品。APROL R3.6正体现了这一特点,在遵守国际标准的同时,又不失对行业工程惯例的适应。这使得APROL系统在电力、化工、冶金、矿山、造纸、水泥、食品饮料、油气、市政、楼宇以及新能源等行业取得了越来越广泛的应用。

  随着技术的发展,目前市场上DCS、PLC、RTU以及FCS等系统的界限越来越不明显,这就使得客户对DCS产品的开放性和互联性提出了更高的要求。DCS不再局限于控制层,而是增加了更多的管理功能,向上提供与企业管理系统的接口;与此同时,DCS向下不再限于主要工艺装置流程的控制,而是将更多千差万别的辅助系统纳入到整个DCS系统。

  另外,无线通信技术应用于工业区域组网也将是一个趋势。根据市场需求,BR APROL DCS系统在灵活性、开放性和易连接性上进行了创新研发,目前其DCS系统可以连接市场上所有主流的现场总线产品。另外,BR还尝试将其符合SIL3认证的安全产品融入其APROL DCS系统,进而形成一体化的集成安全系统。

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