过程控制系统zenOn在BMW的实际运用

作者：鼎茂兴（上海）控制技术有限公司

欢迎访问e展厅 展厅 7 工业PC/工控机展厅 DCS卡, 平板电脑, 工控板, 单板机, 监控系统, ... 著名汽车制造商宝马（BMW）公司在汽车工业的精密制造倚重于奥地利salzburgian 的COPA－DATA公司提供的zenOn软件，一个强大的、具有调控设备、监视现场和所有文档，且进行智能化通讯的工具。 在德国的格雷斯堡，设在该地的BMW3系列轿车生产厂的能源供应中心负责监控BMW公司所有的能源、压缩空气等物资的供应。 设备完好率在能源供应中心起着关键作用，它负责所有大容量锅炉、热能发电站和热交换器的空气调节和温度控制，以及整个电源的供应（通过10kV中间电压网输入110kV电压转换供应400V输出电压），此外，还承担对压缩空气网、3个天然气网，以及用于车身焊接车间的焊接气体网、氩气供应、氧气供应以及各种水供应网的监控任务。工作人员管理的设备多达3500套左右，尽管这些设备都有各种控制系统在运行，但它们并不负责生产过程的控制管理技术。由于设备完好率在汽车生产领域极其重要，所以为了确保设备正常运行，工作人员必须分5班24h轮流管理。 zenOn软件控制系统的多种功能大大简化了这项工作，工作人员在中央控制室就可以将能源供应中心的所有设备及其生产过程清晰地在屏幕上显示出来。zenOn软件的高度现代化技术因其开放式结构和易于操作达到了设备管理集成化。 TR15部是BMW负责设备管理的一个部门，该部门的Jurgen Straussberger部长告诉我们，在设备投入生产之前的规划阶段，他们就要对采用的系统方案确定要求和标准。他们的标准是：开放式系统——必须可以从现场分散管理层面提升到可集中控制层面上，对于只配有某种操作系统或者必须依赖生产商改进的系统，他们一概不予考虑。他们一贯坚持不依靠单一生产商的产品，由于标准网络信息产品允许随时进行更换，因此他们避免使用专门为他们设计的产品，他们所需要的是标准网络信息技术的硬件产品。 负责与COPA-DATA公司进行合作的项目工程师通过使用zenOn软件可以确保做到这一点。有了TCP/IP协议，整套设备管理技术可以在内部局域网中得到应用，并通过局域网通讯与商务管理系统进行集成。zenOn的客户端可以在Windows Nt环境下运行，智能驱动器允许zenOn客户端和分布于符合SICLIMAT标准现场的所有系统相互通讯。运行之后控制系统易于关闭，废弃的元件得到处理，但是由于还需绘制部分过程界面，所以先前还需采取一些措施。 Strausseberger部长认为，zenOn系统操作方便，因此工作人员只接受2天培训，就能够自行绘制过程界面了。他们可以根据部门工作量变化的情况，自行选择在系统运行时或待命状态时绘制zenOn图像界面。由于所有的绘制工作都是在Windows环境下进行的，因此工作更加简化。此外，就生产过程本身而言，工作人员是这方面的行家，对过程了如指掌，了解哪个数据点应和哪个数值相连接，哪种变化是必要的，哪一点监控是重要的。因此，只要能够做到事先了解过程，就无需向开发商咨询，这样他们就取得了成本上的优势。但对于开发商而言，这些不复杂的标准设备要取决于他们产品价格，因此与开发商一起工作也合乎常理。 zenOn软件方案 为了降低运行成本，早在6年前，通过采用智能化分布连接方式，中央控制技术已经改变了热能发电站的能源供应问题，为过程控制系统产生了50%的电能和热能。由于初次使用zenOn软件就立即取得了令人满意的效果，因此BMW决定选用COPA-DATA的产品。BMW通过数据传送来完成监控，确保了该设备系统的高稳定性。在智能通讯过程中，不是所有3500套设备都需要定期检查，因为一旦发生任何变动，就会成为信息，信息则传送到控制系统，这将会产生大量数据。 面向生产过程的信息管理是方案的关键部分。通过使用目前流行而方便的工具，例如Web浏览器工作人员就可存取大量数据，并不断通过智能化应用集成来实现存取数据，此外，Ethernet在现场层面提升到管理层面的标准化通讯手段方面也起到了非常重要的作用。 每个系统的可测试性是另一个焦点，对COPA-DATA公司也是一样。一些成功应用和案例项目具有很强的说服力和可信性，例如位于Augsburg的Lechwerk通过使用zenOn软件就实现了用一个热泵来供应一个区的热能，这个项目经过大约1年半的筹备，于2年前开始投产并运行良好。与此同时，由于BMW的项目还剩下1/4没有完成，到年底项目才可全部完成，这就意味着每个数据点都要被测试，目前已经测试了采用新中央控制技术的40000个现有数据，当项目完成时，数据点的数量将达到50000个。Strausseberger部长告诉记者，虽然也会有偶尔的故障发生，但项目运行至今，从未导致整厂陷于麻烦。 受控的分布式设备 能源供应中心有200个子站，这些子站主要是用SIMATIC S5 135U采集信息，将来BMW将使用其它生产厂家的PLC。因为许多控制器都配有zenOn软件，因此这些PLC操作也很方便。有了子站，设备就可以独立运行。即使暂时不采用中央控制技术，设备也能操作运行。过程控制网使用了大约250个PLC，一些子站与附加的小型PLC相连接，而VIPA公司组件上的另一些子站可以作为接口。DI Thorsten Hegel先生是Prozesstechnik Kropf项目负责人，他认为，通过zenOn软件，实现了雷根斯堡工厂内不同子站（如：RLT、ELT、中间电压等）与控制系统相连接。经BMW、COPA-DATA和VIPA公司提议，他们共同开发了智能化过程技术。 计算机冗余技术，这是zenOn软件标准化功能又一大特点。这意味着只有在自动化站发生了变化的数据或者在用户定义滞后范围内的数据可以被传送。这将意味着什么呢？ 为了降低数据传输量和提高网络性能，要为每个数据点在百分比和绝对值方面定义(滞后)值。若数值（比如温度）在所定义的范围内发生变化，数据就不再传送。假如数据继续发生相应地变化，超过定义范围，才会被传送到过程控制计算机。与模拟值一起出现在计算机上的开关量就是以上述的方式筛选出来的，且不作为变值传送。因此即使拥有上述的数据点量的网络负载也是很低的。由于大多数生产厂家的自动化设备中都含有智能过程控制所兼容的组件，因此位于德国慕尼黑的BMW中央厂区也已经将zenOn软件与智能过程技术一起运用，通过通讯技术运行于不同生产厂家的PLC。 WEB最重要的功能 使用zenOn WEB服务器，在局域网可浏览整个过程。这意味着BMW可以通过标准的网络浏缆器（MS Internet Explorer、Netscape Navigator）来存取过程数据。使用zenOn Web服务器还可以在局域网内浏览到目前所有的过程界面，在网络上完成过程数据的显示，而无需在项目里进行改动，仅此一项大大就节省了BMW投资成本和运行成本。 德国雷根斯堡的BMW厂区所使用的zenOn软件，不仅仅作为生产过程控制系统与传统的客户端/服务器结构一起使用，它还是运用于许多设备的可视化工具。BMW从zenOn软件受益最大的就是：先前所创建的数据基础都可以集成于控制室里的生产过程控制系统，因此不必花大量时间对生产过程控制系统进行数据接口转换。同时，zenOn软件作为标准组件和可测量产品是世界上唯一可支持包括从Windows CE到Windows 2000 的、基于Windows运行环境下的应用系统软件。由于所有采用zenOn软件的系统都配有如此相同的数据基础，因此尽管可视化费用会增加相应成本，但是即使最小型的设备也可方便地集成于整个系统，便于控制且成本低廉。 另一个特点就是zenOn软件支持的LAN/WAN网中的分布式等级结构。该系统里的多项目管理功能是重要的基础，一个客户端不仅可以存取于一个服务器（典型的客户端/服务器结构），还可以存取分布于网络的几个服务器（分布式客户端/服务器结构）。从控制室内的一个项目，可以同时对几个子项目独立进行管理。大的项目可以拆分成几个小的项目，这易于对项目进行检测。 如果当地服务器之间相互冗余，两个服务器可通过现有的网络连接使他们的数据保持一致。而如果主服务器（数据处理服务器）发生了故障，备用服务器可以马上接替主服务器，这样一来就避免了数据遗失。 服务器是工业计算机服务器还是zenOn服务器无关紧要，因为软件结构对这两种服务器都支持。BMW使用了网络客户端管理器，该管理器可以同时运行500个转换程序，这一客户端是由BMW提议而开发并改进的，所以它可以用于大型工厂。COPA-DATA公司证实这种客户端可以根据客户的需要马上作出反应。 各种警报管理 警报管理是通过控制室监控系统来实现的。它是zenOn过程控制系统不可分割的一部分，因此控制室的工作人员可以对输入过程进行确认和分类。控制室监控系统基于SQL兼容数据库，通过数据库对话，可以在局域网里显示和统计设备警报的数据报表。在预防维修区域，可以较早地发现故障频率，并消除它们。 根据信息的类型和重要性，信息通过现存的Ethernet被传送到设备管理系统。生产商Datastream的MP5管理着负责维护的公司所分类的指令。关键性的因素是通过该信息，可以了解每件设备的成本。这为将来的经济规划和设备优化打下了良好的基础。现在很明显的是，数据也可以来自常规的Internet工具，网络不是接受系统信息的唯一途径，工作人员还可以通过WAP手机接受系统信息。 有效的能量数据管理 通过过程控制系统的另一个过程控制系统的开放式接口，VA-TECH ELIN EBG,Linz的数据可融合成信息带。这种软件以zenOn软件为基础，通过了在能源供应领域的测试。 VA-TECH ELIN EBG公司本身就是COPA-DATA公司的股东，它提供了大量的过程技术支持。Dipl Ing. Rudolf Traxler是BMW公司数据整合负责人，他告诉我们，他们在自己的领域工作，创建了控制技术项目。尤其是有了能源管理系统，他们才能向BMW公司提供专业技术，让过程控制系统与其他不同的系统相连接。例如：控制系统的档案作为传送资源，由于接口高度整合，数据点和所有的参数将一起被传送至更高策略级别。过程数据从与有关时间和安全的过程控制系统传送至关系数据库，并在那里进一步加工。 因此，可以合理安全地使用现有的和过去的管理任务运行数据，可轻易地获取管理层快速决策所需要的重要的特征值。例如：在雷根斯堡BMW的厂区里，能流的显示透明度高，这样就为成本核算提供了依据。Webserver是该系统的一个重要优点，该系统可以允许网络服务器带有浏览器作为信息观察仪。 AI《汽车制造业》(end)

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