引領時代的模塊化技術

文/ Lena Kalmer

適合模塊化系統使用的“MTP模塊類型包”——“標準件”的采購速度往往是比較快的，采購價格也是相當經濟的，并且能夠縮短施工工期同時降低投資費用。在流程設備集成自動化模塊的過程中，每節省一天時間，程序員的壓力就會相應地增加。因為他們必須編寫適合自動化模塊的控制程序，幸好現在這種情況已經改善了。

現在市場上已經有利用自動化模塊生產的化工產品了。這種集裝箱式的化工生產模塊都是一個個獨立的、封閉式的流程工藝單元，可以以簡單的方式將其組合成一套完整的全新流程工藝設備。這種多功能的化工生產平臺是中小批量生產過程中最需要的生產設備。為了能夠快速方便地組合模塊就必須要有標準化的接口。MTP模塊類型包就是這種“自動化的接口”，它的任務非常類似打印機的驅動程序。 “MTP模塊類型包有著非常重要的意義，而且也是絕對必要的。” Namur協會主席前董事會成員ThomasTauchnitz博士強調。他所在的Tautomation技術咨詢公司也是模塊化技術方案的發起方之一。

MTP正在走向國際標準

2012年成立的Namur協會專業工作組定義了自動化模塊這一概念。兩年之后，Wago公司推出了包含有MTP模塊類型包概念的Dima解決方案，隨后Namur協會和ZEIV協會就成立了聯合工作組。聯合工作組的任務就是明確在流程工業領域中什么樣的自動化模塊技術最適合使用，并能提出理想的自動化模塊解決的方案。Tauchnitz博士回憶道：“我們把所有對自動化系統編程感到興趣的人都聚集在一起。”這些人組成的團隊工作效率極高，迅速地拿出了符合VDI/VDE和Namur 2658指令的第一份附件“流程工業中模塊化設備的自動化技術”，隨著這一附件的出臺，IEC標準就此誕生。 “我們的最終目標是制定一份國際標準。” Taichnitz博士強調。

為什么不一步到位制定一個國際標準呢？這是因為市場需求是瞬息萬變的，其特點主要表現為交貨時間較短、生產批次較小的產品數量以及投放國際市場的新產品數量越來越多。在這一背景條件下，Thomas Tauchnitz博士介紹他50%的設想時說：“如果我們能夠想辦法將從投資決策開始到流程設備投產運行的時間縮短一半，那么流程設備的價格自然就會更貴一些，因為這樣我們可以更快地把產品投放市場。”因為速度就意味著市場優勢、更高的利潤率和投資回報率ROI。

流程工業適用的開放式系統

流程工藝技術的發展需要能夠跟上時代步伐的流程設備制造技術，因此Thomas先生預計獨立的封閉式自動化流程設備時代即將來臨。未來屬于依托MTP模塊類型包將現有的流程工藝模塊連接成的開放式系統。從概念上講，MTP模塊類型包相當于辦公室環境的打印機驅動程序，安裝了打印機驅動程序實際上就是實現了打印接口的標準化，使所有的打印設備模塊能夠協調一致地完成打印任務。

MTP模塊類型包技術已經在Wago公司的實踐中得到了具體實施。在控制器類產品中，Wago公司已經推出了具有MTP模塊類型包功能的PFC 200和PFC 200 XPR系列的模塊化的自動化產品。同樣，標準版、高級版和軍用版的762系列觸摸屏產品也準備采用MTP技術了，同時也在編寫集中控制的一鍵式工程設計軟件e!Cockpit適用的MTP模塊類型包。對于那些已經出口到國外用戶手中的工程設計軟件，Wago公司擴展了軟件系統的功能范圍，增加了插件，并為模塊工程提供了一個具有功能和圖形的庫。

統一的可視化界面

統一的可視化界面是MTP模塊類型包的重要組成部分。在定義通用標準時，Namur工作組在人機界面的設計中花費了很大的力氣。“流程工業企業使用的流程設備通常都是為現場操作而設計制造的設備，一般都有自己的控件和較小的顯示屏。” Tauchnitz博士說。但由于流程設備通常都是由中央控制室控制的，因此各個設備局部現場的控制和監控并不是必不可少的。現在的問題是如何將不同生產廠家制造的流程設備無縫地接入到中央控制的SCADA數據采集和監控系統中以及需要多少預算才能完成費時費力的編程工作。

“必須告訴模塊控件要導出哪些參數值？哪些要發送到中央控制系統中去？然后就是編程員的工作了，寫出長長的控制參數清單，為了完成這些數據的傳輸。”Thauchintz博士說。如果發生變化需要修改，也要重新編程來調整輸入輸出兩個程序。他還說：“這樣會降低效率。因為每一次模塊化設備的組合調整都要一次又一次地重復這些編程工作。”

可視化技術可以曝光原來這些看不見的額外工作。通常情況下為了能夠在中央控制臺的SCADA數據采集和控制系統中顯示流程設備模塊工作站顯示屏中的數據就必須重新編寫控制程序。而MTP模塊類型包的顯示方法則不同，會在中央控制臺顯示屏的相應位置顯示是哪一控件的數據。“例如中央控制顯示屏的右上角中部顯示的是鍋爐的溫度數據。”Tauchnitz博士說道。而整個可視化的最終顯示方案則是由中央控制系統決定的，MTP模塊類型包僅僅提供所需顯示過程模塊的總體框架。

總結

模塊化結構的流程設備模塊為生產提供了很高的流程工藝自由度，無需費時費力地調整設備和重新編寫中央控制程序就能完成小批量產品的生產任務。MTP模塊類型包使流程設備模塊能夠很方便地連接到中央控制系統中，為自動化技術工程師提供了更多的自由度。在此基礎上，當大批量生產某種基礎化學品材料時，單一的集裝箱式流程設備模塊可以輕松地完成設備調整和實現部分生產領域中的現代化技術改造。MTP模塊類型包確保了能夠將不同控制系統、控制技術的流程設備模塊集成到SCADA數據采集和監控系統中。這一結構促進了“實現最佳”的想法，因為所使用的流程設備模塊沒有控制方式的限制。