工業(yè)自動(dòng)化是20世紀(jì)以來(lái)現(xiàn)代制造領(lǐng)域中重要的技術(shù)之一，自動(dòng)化技術(shù)的不斷演進(jìn)推動(dòng)著每個(gè)產(chǎn)業(yè)的迭代升級(jí)。無(wú)論是生產(chǎn)工藝、效率、質(zhì)量或是生產(chǎn)安全，無(wú)不會(huì)隨著自動(dòng)化技術(shù)的革新而發(fā)生跳躍式的發(fā)展。
 

　　1975年，它推出了DCS系TDC2000，使得集散控制的理念在流程工業(yè)得到普及，開啟了流程工業(yè)3.0的序幕。2002年，它又發(fā)布Experion過(guò)程知識(shí)系統(tǒng)，將工廠的商業(yè)信息系統(tǒng)與生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)集成到了一個(gè)平臺(tái)上。它，就是在流程工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域幾乎人人皆知的霍尼韋爾。
 
　　如今，隨著云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)的興起，工業(yè)自動(dòng)化正走向智能化為特征的工業(yè)4.0時(shí)代。近日，2019霍尼韋爾科技峰會(huì)在西安舉行，筆者帶著探究的心理參加了這次會(huì)議。讓筆者驚奇的是，近幾年在智能制造領(lǐng)域很少發(fā)聲的霍尼韋爾，其實(shí)已經(jīng)做好了用持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新再一次流程工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的準(zhǔn)備。
 
　　那么Experion PKS HIVE是如何實(shí)現(xiàn)這些的呢？Jason Urso對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)闡述。HIVE包括三個(gè)部分：IO HIVE、Control HIVE和IT HIVE。
 
　　IO HIVE和傳統(tǒng)IO系統(tǒng)的區(qū)別
 
　　IO HIVE先是將IO做成通用IO，IO的每個(gè)道都完全一樣，把非標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)柜轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，只需要用軟件就可以來(lái)設(shè)置每個(gè)通道。然后將IO更加前移到現(xiàn)場(chǎng)，靠近生產(chǎn)設(shè)備，將IO變成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的一部分，這樣可以減少電纜、工程量以及安裝空間，這一點(diǎn)和傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程IO非常相似。在此基礎(chǔ)上，再將這些通用IO通過(guò)一個(gè)高速、容錯(cuò)的以太網(wǎng)組成一個(gè)IO網(wǎng)絡(luò)。核心的是，在這些IO之中，霍尼韋爾采用了一個(gè)自動(dòng)查詢通用IO技術(shù)。有了這個(gè)技術(shù)之后，任何一個(gè)控制器都能夠跟任意一個(gè)IO的通道進(jìn)行通訊，只要這個(gè)IO通道是連接到IO網(wǎng)絡(luò)上面，而不是像以前，控制器只能和它物理上相連的IO進(jìn)行通訊。
 
　　這樣的話，只需通過(guò)軟件進(jìn)行邏輯配置，就可以自動(dòng)查到它使用的IO信號(hào)，從而減少工程組態(tài)和配置的時(shí)間。而且，這樣既可以和傳統(tǒng)方式一樣把控制設(shè)備放在控制中心，也可以把控制設(shè)備放在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)IO這一側(cè)，把控制策略移至現(xiàn)場(chǎng)，十分靈活。甚至可以將IO機(jī)位變成一個(gè)無(wú)線接入熱點(diǎn)，來(lái)連接無(wú)線儀表或者其他無(wú)線設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)人員可以通過(guò)無(wú)線熱點(diǎn)接收生產(chǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用數(shù)字化的工作流程來(lái)提高工作效率。
 
　　有了IO HIVE之后，霍尼韋爾對(duì)控制策略也進(jìn)行了一個(gè)技術(shù)上的創(chuàng)新，提出了Control HIVE。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)有非常多的物理上的連接，根據(jù)物理連接來(lái)固定搭配，分層控制，定義控制器數(shù)量，連接相應(yīng)IO卡件，分配IO通道，定義對(duì)應(yīng)的控制器，這樣的工作非常繁瑣而且工作量很大，更改設(shè)計(jì)需要重新組態(tài)，并手動(dòng)平衡各控制器負(fù)荷。
 
　　而Control HIVE獨(dú)特地采用了控制容器技術(shù)，將多個(gè)物理控制器組成單個(gè)虛擬HIVE控制器。當(dāng)控制策略發(fā)給Control HIVE容器時(shí)，HIVE容器自動(dòng)將控制策略平均分配到可用的控制器，控制器自動(dòng)連接通用IO，而且自動(dòng)平衡各物理控制器的負(fù)荷。這和數(shù)據(jù)中心、云平臺(tái)的虛擬技術(shù)一樣，物理上有多臺(tái)服務(wù)器，但用戶使用時(shí)就像操作一臺(tái)服務(wù)器一樣。這樣的話，用戶不需要考慮控制策略應(yīng)該放在哪個(gè)物理控制器里面，只需要配置控制策略放在HIVE容器里面，大大減少配置和編程等人工操作，而且設(shè)計(jì)修改也更加容易。
 
　　IT HIVE的目標(biāo)是在通過(guò)虛擬化技術(shù)減少控制系統(tǒng)IT設(shè)施的同時(shí)，保證控制系統(tǒng)的更高的可靠性和安全性，從而保證虛擬化技術(shù)的高可用性�；裟犴f爾五年前引進(jìn)的虛擬化技術(shù)，將控制系統(tǒng)的IT設(shè)備集中到遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)中心，在本地就需要保留瘦客戶端的IT設(shè)備，通過(guò)虛擬化技術(shù)可以減少百分之八十左右物理上的IT設(shè)備。虛擬化技術(shù)為設(shè)施分散的一些應(yīng)用場(chǎng)景，比如油井、管道、以及采礦等是較好解決方案。而IT HIVE技術(shù)是讓虛擬化技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，在把IT設(shè)備集中到數(shù)據(jù)中心的同時(shí)，在本地仍然保留一些比較關(guān)鍵的服務(wù)器。
 
　　在正常運(yùn)行時(shí)，可以在遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)中心或者本地的控制中心做控制操作，而當(dāng)發(fā)生通訊故障時(shí)，IT HIVE冗余技術(shù)就會(huì)就地啟動(dòng)虛擬機(jī)鏡像，所有的功能都能夠在就地進(jìn)行操作。對(duì)于一個(gè)企業(yè)有多個(gè)地點(diǎn)的控制場(chǎng)景，或者一個(gè)地點(diǎn)有多個(gè)控制中心的場(chǎng)景，IT HIVE就尤其適用。比如在油庫(kù)灌區(qū)自動(dòng)化中，IT HIVE已經(jīng)得到應(yīng)用，把罐區(qū)的IT設(shè)施集中到數(shù)據(jù)中心，而把每個(gè)罐區(qū)IT設(shè)備減少，但保留一些關(guān)鍵服務(wù)器，以便遇到故障時(shí)無(wú)縫替代數(shù)據(jù)中心進(jìn)行控制操作，這已經(jīng)帶來(lái)實(shí)實(shí)在在的效益。
 
　　IO HIVE、Control HIVE和IT HIVE雖然是Experion PKS HIVE的三個(gè)組成部分，但是這三個(gè)部分是相互獨(dú)立的，用戶可以根據(jù)需要分布來(lái)實(shí)施。目前IT HIVE和IO HIVE已經(jīng)上市，而Control HIVE將于2020年下半年上市。
 
　　互聯(lián)工廠：讓工廠運(yùn)行狀態(tài)
 
　　霍尼韋爾的互聯(lián)工廠包括三個(gè)核心：過(guò)程互聯(lián)、資產(chǎn)互聯(lián)和人員互聯(lián)。過(guò)程互聯(lián)是指通過(guò)生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)、互聯(lián)運(yùn)營(yíng)服務(wù)、先進(jìn)控制、實(shí)時(shí)優(yōu)化、互聯(lián)燃燒器等來(lái)實(shí)現(xiàn)與云端的互聯(lián)。資產(chǎn)互聯(lián)是指通過(guò)將工廠核心設(shè)備、智能儀表接入云端，實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)與分析。而人員互聯(lián)指，通過(guò)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的報(bào)警管理、人員實(shí)時(shí)定位、互聯(lián)的智能可穿戴設(shè)備以及AR/VR沉浸式仿真技能培訓(xùn)等。
 
　　霍尼韋爾使用這樣一個(gè)互聯(lián)工廠的方案，可以幫助用戶始終如一的、不折不扣的運(yùn)用知識(shí)來(lái)提高工廠的運(yùn)行效率。知識(shí)通常以數(shù)據(jù)的形似存在于不同的系統(tǒng)當(dāng)中、表格之中，以及存在于各人員經(jīng)驗(yàn)當(dāng)中，需要將這些數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)互聯(lián)化、數(shù)字化，轉(zhuǎn)化成知識(shí)，形成模型及規(guī)程，從而指導(dǎo)行動(dòng)。
 
　　霍尼韋爾互聯(lián)工廠不僅僅是可視化的一個(gè)技術(shù)，而是把可視化的技術(shù)和數(shù)據(jù)分析的技術(shù)結(jié)合在了一起，而數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)，就是霍尼韋爾幾十多年來(lái)積累的工藝知識(shí)、機(jī)理模型和過(guò)程模型等，這也是霍尼韋爾能夠利用互聯(lián)工廠提升運(yùn)行效率的核心原因。
 
　　Jason Urso接受專訪時(shí)表示，霍尼韋爾互聯(lián)工廠所有技術(shù)都已經(jīng)就緒，并且已經(jīng)在全球很多地方都已經(jīng)實(shí)際安裝和實(shí)施了，這其中包含霍尼韋爾自己的工廠。在企業(yè)績(jī)效管理、設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)管理、提升工藝過(guò)程和設(shè)備的性能和風(fēng)險(xiǎn)控制管理等方面，霍尼韋爾互聯(lián)工廠正發(fā)揮不可替代的作用。
 
　　無(wú)縫升級(jí)：延長(zhǎng)控制系統(tǒng)的壽命
 
　　流程工業(yè)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)已經(jīng)有四十多年的歷史了，從1975年的TDC2000到1985年的TDC3000，再到1995年的PlantScape和現(xiàn)在的Experion PKS，無(wú)論是硬件還是軟件都發(fā)生了很大的變化。然而由于流程工業(yè)的產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)決定了其控制系統(tǒng)不能像IT的硬件和軟件一樣，更新?lián)Q代如此頻繁而且可以逐漸被淘汰而停止使用。至今，仍有不少用戶還在使用TDC2000和TDC3000這些幾十年前的控制系統(tǒng)，比如中石化有些工廠還在使用TDC2000，而在使用中的TDC3000更是眾多。
 
　　那么，作為一個(gè)流程工業(yè)自動(dòng)化演進(jìn)的廠商，霍尼韋爾能否對(duì)這些老舊系統(tǒng)負(fù)責(zé)到底呢？特別是在Windows NT、Windows Server 2003、Windows Server 2008以及Windows 7之前各版本的操作系統(tǒng)軟件停止支持的今天，基于這些操作系統(tǒng)的各版本控制系統(tǒng)亟需進(jìn)行升級(jí)迭代，但又不能對(duì)工廠的正常生產(chǎn)造成大的影響。
 
　　霍尼韋爾其實(shí)已經(jīng)利用一些獨(dú)特的創(chuàng)新技術(shù)，做好了為這些老舊系統(tǒng)無(wú)縫升級(jí)準(zhǔn)備。對(duì)于TDC2000，會(huì)一直有備品備件的支持，對(duì)于TDC3000及以上的系統(tǒng)，可以升級(jí)到現(xiàn)在的Experion系統(tǒng)。Jason Urso表示，老舊系統(tǒng)的升級(jí)操作十分簡(jiǎn)單。
 
　　第一步是將老的運(yùn)行界面，換成新的Experion的工作站，Experion工作站擁有所有Experion的能力，也可以運(yùn)行以前的老的操作界面，同時(shí)也保留以前相應(yīng)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
 
　　第二步是把HPM控制器，升級(jí)成EHPM控制器(增強(qiáng)型高性能過(guò)程管理器)。EHPM是一款新的Experion控制器，但是它能夠完全運(yùn)行以前的和現(xiàn)在的控制策略。這是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的電子硬件的更換操作，只需要把HPM拔出來(lái)，插入EHPM卡件，這樣還能完全保留原先的控制邏輯以及IO。
 
　　第三步就是把剩下的其他所有的特殊硬件進(jìn)行升級(jí)。用軟件模擬器的方式，把這些硬件轉(zhuǎn)化成軟件，這就意味著以前所有的控制器的硬件都完全由軟件來(lái)代替，并保留原來(lái)的所有知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
 
　　當(dāng)所有的步驟都完成后，TDC3000這些老的系統(tǒng)就升級(jí)到了新的Experion系統(tǒng)。這些操作都是可以在線完成，同時(shí)完全保留原來(lái)的知識(shí)體系。這樣的話，不但無(wú)縫升級(jí)而且可以升級(jí)成一個(gè)幾乎具有無(wú)限生命周期的Experion系統(tǒng)。