在各行業產能相對過剩的今天,無論是過程行業還是離散制造業,都面臨一個如何快速適應市場需求不斷變化的問題。因此,越來越多的企業的生產方式開始由單品種大批量轉向多品種、小批量、差異化生產。而傳統過程控制系統在產品類型及產品數量方面過于死板且價格昂貴,不能隨意添加和減少設備,給實現靈活生產拖了后腿。尤其是一些特定的過程控制領域需要在更短的時間內將新產品推向市場,傳統過程控制系統滿足不了當前應用領域的需求。
為了迎合過程工業的市場發展方向,優化小批量生產過程使之在時間和成本效率上跟大批量生產一致, WAGO公司根據NAMUR(國際過程工業自動化協會)推薦性規范"NE 148"(包括模塊化設備對自控技術的要求),提出了DIMA (Decentralized Intelligence for Modular Applications,分布式智能模塊化系統)理念,并借助DIMA為分布式、智能化的模塊化自動控制系統提供了解決方案。
模塊化、智能化已成為過程行業必然趨勢
在傳統的流程工藝過程控制中,流程設備過程控制系統與操作層、監控層和流程設備附件之間的通信是通過系統專用的總線技術協議來實現的。它雖然是基于標準通信協議基礎之上的通信,但流程設備生產企業對這種應用層有著不同的定義,從而也影響了其開放性。而且對于模塊化結構的流程設備尤其是自動化的流程設備,缺少基本的框架條件。迄今為止,大多數自動化系統設計都落實到了大型流程設備的身上,大都是集中式控制的主控系統,這些系統非常"不靈活",不是真正的"即插即用"。因此,在市場反復變化和流程設備使用壽命不斷縮短的背景條件下,剛性的流程工藝技術方案明顯暴露出了自身的弱點和不足。可以隨意增加或替換特定設備的模塊化控制理念的提出為改變這一難題提供了解決方案。
在實現模塊化之后,未來的控制系統也要求各個模塊是智能化的設備單元,特別是工業4.0的框架內,能夠作為虛擬物理系統的智能化的模塊可以在網絡中利用模擬工具虛擬現實,同時也能夠自檢自查。在流程設備規劃設計時,利用智能化的模塊更加高效。智能化的模塊很容易集成到上一級主控系統中,向主控系統"報告"自己的參數和性能,有哪些功能,這使用戶在系統工程設計和生產運行中更加便捷。當未來要對流程設備進行改造時,也就是智能化模塊原有的功能不再有用時,它的所有歷史記錄和工作數據以及處理的原材料等信息都保存在自己的系統中,因此可以有目的和方便的加以利用。

NAMUR中國區核心組負責人戴小龍
NAMUR中國區核心組負責人戴小龍表示,“2013年NAMUR工作組定義了自動化系統模塊化的挑戰,隨后制定出了推薦性規范NE 148,用于設備單元的智能化、模塊化控制系統可實現更加柔性、高效的生產,從流程工藝技術的角度來看模塊化是能夠帶來經濟效益的,也是在實踐中可以貫徹落實的,因此NAMUR 2015中國年會的主題是分布式智能--過程自動化的新途徑。”
DIMA-分布式智能模塊化系統應用而生
在2014年的第77屆NAMUR全體大會上,WAGO公司首次提出將"DIMA - 分布式智能模塊化系統"作為過程系統分布式模塊化自動化的解決方案,該理念一經推出就引起廣泛矚目。不過,DIMA并不是WAGO專有的理念,它是一種實現模塊化控制的開放式系統,其本身定位為基于開放式標準的解決方案。事實上,NAMUR是這一理念的提倡和主導者。

WAGO 中國總經理彭夫柯先生
"DIMA是對采用過程控制技術的模塊化生產系統進行工程設計的一種新方式,它定義了過程控制領域中連接單個模塊的標準通訊構架及這些模塊的描述方式,實現單個模塊跟整個系統的系統性聯網。" WAGO 中國總經理彭夫柯先生(Volker Palm)說,"相對于傳統過程控制系統的冗繁、高成本,DIMA 所倡導的開放式、模塊化、可視化的理念可使過程設備單元靈活地集成到現有系統中,為用戶提供經濟高效的工程設計。"
DIMA的核心要素之一是采用MTP(模塊類型包)來描述過程設備單元,含集成設備單元所需的各類參數,包括通信接口、過程服務、過程狀態、HMI以及診斷。DIMA集成模塊單元時并非像傳統方式那樣采用單獨變量,而是采用基于IEC 61512 (S88)規范的個性服務。此外,每個模塊單元均能通過專門語義跟上一級系統通信來實現可視化。因此,上級系統可以對所有的模塊采用同樣的可視化元素。每個模塊單元僅為實現跟其相關部分的可視化進行通信。
系統工程師首先在工程軟件中導入所需的MTP以對整個系統進行規劃,然后為需要交換信息的模塊單元創建通信鏈接。過程控制單元所需執行的操作可通過模塊單元描述給出,而模塊單元需要傳輸給上級HMI顯示的參數也同樣可以通過工程軟件創建。
WAGO為實現DIMA提供了最佳組件
WAGO在提出DIMA理念的同時,也在今年的NAMUR中國會議上展示了"DIMA-分布式智能模塊化系統"的過程控制自動化的方案原型。其實WAGO自動化產品模塊化的思路由來已久,目前已經能夠滿足模塊生產商對控制柜的各種產品需求,擁有各類不同性能并帶開放式總線接口的模塊化PLC控制器、500多種能滿足過程工業現場幾乎所有信號和子總線系統的I/O模塊、不同性能等級的開關電源、電源冗余模塊、種類眾多的繼電器模塊及專門為分布式應用設計的緊湊型信號轉換模塊,以及WAGO最具悠久歷史的種類豐富的軌裝式接線端子系列產品。
特別是WAGO最新推出的集項目規劃、編程、可視化以及診斷功能為一體的工程軟件e!Cockpit更是將DIMA理念變成了實際解決方案。e!Cockpit可以直接生成符合NAMUR NE148推薦的MTP,這種方式使進行過程工廠級工程設計時可以直接加載設備單元的MTP,從而使集成設備單元變得非常方便和高效。這種集成方式使模塊化工廠真正具備靈活性和可擴展性,以應對需求多元化和產品個性化的市場要求。
“全球化和個性化需要靈活的生產,生產靈活性來自于模塊化工廠的構建,用戶對模塊化自動化的四個核心要求是:智能模塊、開放式接口、技術保護和IT安全,DIMA能夠很好地滿足用戶的這些要求,而WAGO的自動化產品為實現DIMA的理念提供了最佳的解決方案。”WAGO自動化事業部的翁漢強經理說。