过程控制系统的新未来

过程控制洞见

• 分布式控制系统(dcs)是过程制造操作的核心，并已发展到专注于数字化。
• 使用预先制作和预先测试的自动化软件模块将允许公司更有效地使用dcs。

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近年来，工业公司面临着许多挑战，从大流行及其随之而来的供应链问题和劳动力短缺加剧，到地缘政治争端，以及长期需要减少工业活动对环境的影响。这些事件和趋势的结合正在导致过程工业公司重新审视他们如何运作以及他们用于管理生产的控制系统。

自40多年前出现以来，分布式控制系统(dcs)已经发生了变化，以满足新的需求，其中一个主要发展是数字化。这些新的“数字DCS”允许用户最大限度地提高生产力，找到新的协作方法，并保持操作员的参与，同时保持DCS的核心功能在操作的中心。

适应未来

随着用户需求的变化，数据中心需要变得更加灵活。这种灵活性和对变化的开放性将使他们能够轻松地添加新功能。

逐步发展以满足新的用户需求，并利用新的技术发展，这意味着未来的DCS可以避免“大爆炸”变化的需要，这种变化可能是非常昂贵和破坏性的。模块化方法允许在不替换整个系统的情况下对系统的部分进行更改。

实现这种灵活性的方法是从根本上改变DCS的体系结构。这一变化将使控制系统的核心功能从不太关键的功能中分离出来，从而形成一个扩展的自动化环境，有助于更好地在人、系统和设备之间进行协作。

一个帮助规划这一演变的组织是NAMUR。它创建了开放体系结构(NOA)模型，该模型向DCS添加了一层，以允许额外的功能，如资产和设备管理、优化和规划，同时避免了更改或升级所涉及的中断。这是通过构建一个开放和安全的环境来实现的，该环境可以集成从现场到企业级的IT组件。

其中一个例子就是使用边缘和云计算技术来帮助公司实现支持iiot的传感器的好处。公司可以收集和分析大量数据，同时在整个组织范围内共享这些数据。

由于该方案将非核心功能转移到一个连接但独立的数字环境中，用户的系统可以更容易地适应他们的需求变化。新的和更具创新性的产品可以更快地被采用，而将现有应用程序置于虚拟化的数字原生环境中可以增强网络安全。

项目执行

随着市场的发展，客户的要求越来越高，企业面临着加快新生产设备上线的压力。实现这一点的一种方法是最大限度地减少部署DCS解决方案所需的时间和资源，这可以通过在设置阶段分离自动化硬件和软件工程来实现。这种并行工作的方法可以将项目交付时间缩短10%到40%。

使用预先制作和测试的自动化软件模块还可以节省大量时间。通过减少耗时的任务，未来的dcs将允许公司更有效地使用他们的工程团队。

现代电厂提供了大量的数据，但其中很多并没有被实际利用。企业显然发现很难有效地收集、分析和使用数据来优化工厂的性能。

数字技术有助于应对这些挑战，其中一个例子是人工智能分析。通过将人工智能分析与边缘计算相结合，可以对运营数据进行分析，从而更有效地管理资产，并为预测性维护计划提供信息。

另一个挑战是数据分析，以帮助遵守法规。通过在云端托管持续的排放数据分析，工厂的排放监测仪器可以根据已建立的模型实时评估其性能，并确保设备达到规定的可用性水平。

dcs的新业务模式

指定和购买基于硬件的DCS系统可能成为一项漫长而昂贵的业务。在数字DCS中分离硬件和软件有助于避免这一过程。新的数字生态系统允许以更低的成本更快地做出改变。

新的业务模式，包括软件即服务(SaaS)和平台即服务(PaaS)，缩短了购买和安装DCS的时间，而自助服务免费试用和按需付费方案允许公司挑选应用程序和服务。这些方法帮助DCS用户在遇到新的挑战和需求时，根据需要轻松地调整他们的系统。

自动化系统还在帮助运营商解决劳动力短缺和知识缺口方面发挥了作用。对于更复杂的情况，仍然需要人力，但目标是未来的自动控制系统也将能够处理这些问题。

使用人工智能是提高自主性的主要途径。例如，ABB开发了自己的六级自主权分类法，该分类法考虑了自动化任务的范围以及参与其中的任何人员的角色。分类法从级别0开始，没有自治，而级别5表示系统完全自治。

人工智能和机器学习算法也将为工程师带来好处，为他们提供解决现场工艺问题所需的信息。移动访问数据使他们能够实时评估工艺条件，而增强现实(AR)工具可以将信息覆盖在现实世界视图之上，并提供与专家的联系。

光明的未来

最新一代数字技术的灵活性，加上诸如NOA之类的举措，意味着DCS的前景一片光明。

DCS解决方案在功能和可用性方面变得越来越开放，将为工业运营商提供更多的功能和越来越多的机会，因为他们寻求使他们的运营更有效和可持续。

-这最初出现在欧洲控制工程网站．由网页内容经理克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com．

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