模塊化時代到來了嗎？

文/ Sabine Mühlenkamp

過程自動化 Process Automation

模塊化時代到來了嗎？

文/ Sabine Mühlenkamp

模塊的自動化——這種設備類型是流程工業中的一個權宜之計嗎？不是，當你聽到去年SPS IPC2016驅動技術交流會上的發言之后您就會清楚，關注這一話題的不僅僅是制藥領域和精細化工領域的企業，而且石油天然氣工業領域的Brownfield公司也對這一話題極為關注。

盡管流程工業領域中自動化部件的用戶不厭其煩地強調，傳統的自動化金字塔是非常成熟可靠的自動化技術，卻沒有徹底解決問題，但是還是感覺到了這一領域中的技術更新和變化。不僅是在去年德國Namur大會上，在PROCESS雜志執行主編Anke Geipel-Kern女士2016年11月底主持的ZVEI德國電氣和電子制造商協會和VDMA德國機械設備制造業協會聯合舉辦的研討會上，用戶、自動化技術供應商和模塊生產廠家都一致認為：模塊化設備的時代已經到來了。

Invite、拜耳公司和多特蒙德技術大學合辦的研究中心，幾年來就一直圍繞著未來的流程設備應該是什么樣的在忙碌著，想把批次生產與連續性生產兩種不同的流程工藝生產過程合二為一。然而他們的努力卻因目前的自動化而阻力重重。“當機械方面大功告成的時候，自動化技術方面卻問題如山。”Invite研究所的Jens Bernshausen博士說道。由于各個模塊之間缺少與上一級主控系統的集成性，因此在模塊更換中就談不上什么靈活性。

雖然總是不斷涌現一些新的模塊，但它們很難集成到一起；正如Sartorius Stedim系統公司的Johannes Wagner博士根據他多年來的經驗所講的那樣：“目前我們能夠把模塊化單元按照遠程控制方式集成到流程工藝系統中去，但這是一件非常艱苦的攻關。”這并不是自動化技術供應商自己的問題。ABB公司Axel Haller博士，ZVEI德國電氣和電子制造商協會的發言人說的非常清楚，“模塊的自動化”就是今天流程設備主控系統遇到的一些挑戰，例如在流程設備靈活性和快速調整方面。“我們需要的是智能化的、能夠相互通信對話的模塊。” Haller先生說。

來自工業領域的壓力

尤其是來自制藥工業領域和生物技術領域的壓力，實時上市的時間越來越短，而且越來越多的是用戶定制特殊解決方案。“我們不僅要考慮部件，而且還要考慮設備方面的問題。”GEA公司的Thomas Mader先生強調說道。他堅信這里就要討論自動化領域的一些基本問題。模塊化設備的自動化方案，就像他在有關工作組中所說的那樣，自動化解決方案不能只在小型的、靈活性的設備模塊中實現，而是要在Brownf i eld公司生產的大型流程設備中實現。“在石油—天然氣領域中總是不斷地出現這樣的情況，我們總是要更換一些用了很長時間的流程設備部件。目前我們是1：1的更換，而有著新功能的新模塊總是要很費力才能與老控制系統匹配連接起來。”Clariant公司的Michael Pelz先生，Namur協會工作組的成員確認說道。當前討論的模塊化方案將來要取代老設備中的舊設備，新模塊的新功能在編程工作量不大的情況下與流程設備的主控系統相互連接，通過程序工程師的工作站就能完成任務。

SPS 2016模塊自動化交流會的參加者，主持人Anke Geipel-Kern女士（PROCESS執行主編），從左至右：Michael Pelz先生（Clariant公司）、Johannes Wagner博士（Sartorius公司）、Axel Haller博士（ABB公司）、Thomas Mader先生（Gea公司）、Jens Bernshausen博士（Invite研究所）

工業4.0的模塊化流程設備也個令人感興趣的東西，因為這是一種智能化的設備方案。或者正像流程設備用戶Pelz先生一針見血指出的那樣：“當前的工業4.0解決方案是在單片機基礎上討論的解決方案，這根本就是一個矛盾。”參加討論的人員對這一問題都持樂觀的態度。一方面，這種想法，對互換性和可比性的擔憂早在幾年前與自動化技術企業的第一次大討論中就已經解決了；另一方面，在過去5年里市場提出的要求已經發生了巨大的變化，例如：目前的制藥企業正面臨著巨大的動蕩，因此它們在機械技術領域的模塊化方面下了很大的功夫。機械技術領域中的每一項發明都推動著模塊化技術的發展。

展望未來

與會者一致認為Namur協會的MTP模塊類型包是一個突破性的飛躍。將來，MTP模塊類型包技術將有可能改變工程項目的施工方案。因為Namur的MTP模塊化類型包非常簡單、易于操作。可以想象，它會讓流程工藝技術人員只依靠自己的力量就能實現流程設備的自動化。

讓智能進入模塊

過去，傳統的流程設備模塊都是由上一級主控系統控制的；主控系統控制著模塊化設備中的執行器和傳感器，與它們進行通信聯系。這種控制方法要求在流程設備控制系統中編寫一些控制程序。現在，人們想著把這樣的智能化控制植入到設備模塊中去。MTP就是模塊類型包的英文（Module Type Package）縮寫，表示的是各個模塊之間能夠交換信息的智能化。這里具有決定性意義的是：這里的信息交換是在標準化格式中進行的。也就是說，不論是哪一家公司研發生產的控制系統，每一個都能讀懂這些信息。2016年度的Namur大會上展示了一個這樣的MTP模塊類型樣機，樣機是由7家生產廠家生產的（Yokogawa公司、ABB公 司、Wago公 司、Phoenix Contact公司、西門子公司、Emerson公司、Pepperl+Fuchs公司、Hima公司和Festo公司）；例如，它能夠在一個公共的HMI人機界面中交換不同生產廠家控制系統的圖像信息。

本文作者系PROCESS德文版自由撰稿人。