高精度 智能化 浅析工业仪表发展趋势

智能化
　　从工业，自动化仪表的发展趋势看，智能化是其核心部分，所谓智能化表现在其具有多种新功能。例如过去当流量仪表需要进行温度，压力的补偿时需要分别测量流量，温度和压力的三台变送器，并且需要运算器来计算，而现在一台智能化的流量变送器就可以包揽这一任务；又如一台智能化执行器，由于具有多种的自诊断功能，使维修预报成为可能。如当执行器调节阀的阀杆行程累计超过一定长度时，就会发出信号通知维修人员进行密封填料的更换；又当阀门的动作过于频繁时也可通知工作人员进行干预，以免发生事故；当用于具有腐蚀介质时，如超过一定流量及工作时间时，也能发出信号，以便及时更换，因为绝不会发生腐蚀的材质是没有的。
　　在工控方面，过去控制的算法，只能由调节器或DCS来完成，如今一台智能化的变送器或者执行器，只要植入PID模块，就可以与有关的现场仪表在一起，在现场实现自主调节；从而实现控制的彻底分散，从而减轻了DCS主机的负担，使调节更加及时，并提高了整个系统的可靠性。
高精度化
　　由于工业生产对成品质量的要求日益提高，国家的政策和法令对节能减排也有具体的要求和规定，因此提高测量仪表与控制系统的精度就被提上了议事日程。例如变送器的精度，普遍从百分之零点七五提高到百分之零点零四。用于贸易交换计量的科氏质量流量计，精度已达到百分之零点零五，部分气体超声波流量计的准确度已达到百分之零点五，同时新一的DCS也以此作为一个重要的指标。
　　当前一些新建的大型项目，在招标时，对有关产品的精度已提出明确的要求，这既是一个门槛，也是一种对制造厂商的资源要求。
无线化
　　现场总线本来是一种非常有前途的技术，理应得到迅速的发展和推广，但由于国际标准的过多，影响了推广，例如第一代总线型的现场总线的国际标准已达到10多种，加上第二代的实时工业以太网，其国际标准可能会有20多种，而第三代的总线通信方案又在兴起，而且各大跨国公司和有关组织都在制定各自的标准，目前知道的就有HART无线，ISA的SP100，IEC，还有艾默生，西门子等一些大公司都在制定各自的无线标准。标准过多，对用户来讲，实在不是一个好兆头，用户希望能够通过努力，制订出单一的国际的标准。
　　工业生产要求高产，稳定，优质，低耗，安全，环保。随着生产规模越来越大，如火电机组已有100万KW的超临界机组；炼油企业达到了1000万吨级，乙烯装置也达到了100万吨的规模，测量和控制的点数不断增加，一般已达万点以上。如果现场仪表能够实现通信无线化，电缆和维护的工人量都会大大减少，施工设计部门和最终用户都是会欢迎的，因此研发近距离，低功耗可靠的无线通信是当前的一个亮点。
　　随着生产规模的日益扩大，一旦发生事故，不但在经济上会造成巨大的损失，而且人员伤亡和对环境的影响均非同小可，因此生产的安全问题日益受重视。
　　目前，一些化工企业或石化企业的安全系统，如ESD紧急停车是由专门的PLC如TRICONES来负责管理，这样企业的控制系统就由两大部分组成，即DCS与专门的PLC。
　　由于新型DCS的功能不断扩大，已经有了安全仪表系统（SIS），因此也可以用一套具有SIS功能的DCS来统一管理，这样业主当然欢迎。但保险公司需要第三方的认证，而认证就要有量化的概念，因此IEC制定了标准，将安全等能分为四级，所谓SIL全名为安全完整性等级。根据目前的制造水平，变送器的安全等级仅为SIL2，若要满足SIL3的要求，可采取冗余措施，至于DCS，目前一些大的DCS制造商都已通过了TUV认证，达到了SIL3。按照目前的社会的生产水平，只要符合SIL3的标准就可以满足化工及重石化行业的安全要求了。
　　因此越来越多的仪表制造厂商使其产品具有SIS的功能，这是当前的一个热点。
科学仪器的在线化
　　随着科技的进步，科学仪器的结构，日益简化，体积缩小，重量减轻，操作也更方便，价格也逐步降低，而且能在工业条件下操作。因此在过去只能在实验室内进行离线操作的科学仪器，现在可以在生产现场进行在线运行了。例如质谱仪居武钢的高炉上试用，用来分析炉顶煤气的成分。从应用的角度来看，这种仪器也可看成工业自动化仪表中的一员了。今后这种趋势还会加速发展。
　　新型仪表不断涌现过去认为不能检测的禁区，现在有了突破。如二相流的测量已有产品处于实用阶段，如德国SWR公司的微波气，固二相流量计，英国SOLARTRON公司的DUALSTR-EAMMKI气液二相流量计，美国MALFIAID公司的LP多相流量计等。而SWR公司的气，固二相流量计已在武钢高炉喷煤粉系统上试用。
软测量技术正在发展。
　　由于生产工艺的复杂性：工业环境的恶劣性，使得有些重要的或者关键性的参数不能进行直接测量，只能借助计算机技术，依靠其他相关能测得的参数进行推导。用这样间接测量的方法，有人称之为虚拟仪表。
　　实现软测量技术的关键在于研发人员首先要了解工艺生产，熟悉工艺操作，同时还要掌握测量和计算机的技术，才能取得事半功倍的功效。
MIV模式
　　目前新建的一些大型石化装置如乙烯项目都采用了MIV承包模式，所谓MIV就是主要仪表承包商。这种做法利于大型工程的建设，保证项目顺利按时投产，如百万吨级的乙烯项目，其下产品很多，一般有十几个装置，需要同时投产。否则误工一天，就会上亿元的损失。为了便于管理，工程公司和企业都愿意这样做。但这种模式也不是一成不变的，例如上海SECCO的乙烯装置采用的是MIV，南海的CSPC乙烯项目采用的是NAC模式，福建的乙烯项目采用的是NICC，而新疆独山子乙烯则10套DCS由家公司总承包，2.5万台场仪表则由另一家公司承包。对于承包的仪表厂商来讲这是一种增值的服务。作为MIV的公司也需要一定的资源质，即除了能提供一定水平的DCS外，还要有较广泛的，质量过硬的现场仪表，而且还要熟悉工艺或有这个方面的业绩。
　　国内的一些大型DCS制造厂，也应向该方向努力。以上就是工业自动化仪表行业一些主要发展趋势。随着科技的发展，生产的进步，还会有新的需求对发展的趋势产生影响。
 

2007-12-15