世界正在以前所未有的速度變化，過程控制技術通過精益項目執行原理、軟件和網絡對此做出響應，使控制應用程序與物理設備分離，控制器與物理輸入/輸出(I/O)分離。模塊化設計允許多個控制器組成一個虛擬控制器。在互聯的全球經濟中，此類技術可幫助業務決策變得更敏捷、更準確。
工藝過程必須快速高效地執行。項目必須在預算內按時完成。工人必須根據可用的精確數據對變化環境做出可信的響應。技術必須促進成功，而不是阻礙成功。
很少有技術環境比工業控制系統(ICS)所需的技術環境復雜。這些環境必須包含關鍵功能、網絡安全、冗余、高速網絡和確定性操作等。這有助于客戶以最高的可靠性，控制對安全至關重要的過程制造設施。
雖然在過程工業領域，過程控制系統已服務了30多年，但是利用新技術的力量仍然還有很多改善收益的機會。通過從定制過渡到標準化，避免不必要的工作，過程制造行業仍有很多機會可以實現成本的降低。利用已安裝的系統將數據轉換為信息，并將信息轉換為更精確的動作來持續改進操作。
這樣，過程制造企業將有更多機會在更短時間內完成項目，同時還可以降低風險、提高產量、改善質量、提高運行的可靠性。數十年的工程實施以及與客戶合作的經驗，積累了大量的第一手資料：有關阻礙項目效率并限制客戶實現和維持最佳運維的痛點。通過集成虛擬環境，幫助客戶克服這些障礙，形成一種用于部署和運行工業控制系統的新方法。
通過對自動化項目應用精益執行方法，可以有效地實現自動化。這種策略通過整合通用I/O設備、虛擬化、虛擬工程和自動化調試，消除了用于強制項目流按順序進行的傳統依賴關系。這樣做將物理設計與功能設計分開，打破任務的依賴關系，同時使用標準化設計，并使工程設計能夠從世界任何地方進行，從而顯著降低風險和成本。
1、降低復雜性的模塊化設計
新一代的控制系統技術，利用精益項目執行原理、軟件和網絡，從而可以將控制應用程序與物理設備分離、控制器與物理I/O分離。這使控制系統的設計和實施時間更短、成本和風險更低，并且具有更簡單的模塊化構造。這改變了控制系統的維護方式，將服務器的日常管理轉移到一個集中的數據中心，在那里專家和既定的協議可以降低網絡安全風險，使工廠工程師能夠更專注于控制系統的優化。
降低復雜性、將控制與物理平臺分離并降低信息技術(IT)成本，從而可以消除阻礙簡化項目操作的控制系統設計、實施和生命周期管理的障礙。
將I/O轉移到現場，可以使過程控制系統更接近生產裝置。控制中心擠滿了定制的系統機柜，以及大量的接線，幾乎沒有文件記錄。將控制系統分配到更靠近過程設備的位置，可以以更小的空間、更少的電纜和工程時間，來節省更多的項目成本。
◆采用新一代控制系統的項目執行：霍尼韋爾Experion過程知識系統(PKS)高度集成虛擬化環境(HIVE)， 使用精益項目執行原理，通過軟件和網絡將控制應用程序與物理設備分離，并將控制器與物理輸入/輸出(I/O)設備分離。模塊化設計允許多個控制器組成一個虛擬控制器。
一些設施已經應用了遠程I/O策略以降低項目成本，但是還可以通過模塊化等方式進一步優化。為受益于新代控制平臺，請考慮高速以太網現場I/O網絡，它可以將控制器連接到安裝在生產區域的通用I/O。此類通信應通過內置防火墻以及必要時通過加密技術增強網絡安全性，同時還需提供技術以支持未來感測數據量不可避免的增加。
2、新一代控制系統架構的優勢
采用新一代控制系統技術的架構具有如下優勢：
①通用I/O的發現功能允許控制器訪問任何網絡I/O模塊和通道。傳統的控制器與I/O的通信方式要求控制器與I/O機柜之間直接一對一的物理連接。聯網后的I/O可以消除大量調度和手動工作。系統設計工程師設計控制策略，并將其分配給控制器，控制器會找到與其相對應的I/O。這會減少項目工程計劃和工程時間。
②整合后的控制功能可提供簡單的軟件選項，并具有高速性能的冗余控制。作為過程控制器的子集，這些控制功能非常適合成套設備，并提供調節、順序和邏輯控制。這樣就不需要復雜的子系統集成。
③通用無線熱點為現場儀表提供有線或無線通信，并允許每個現場I/O盒在需要時成為無線熱點。這使得現場工作人員能夠在調試和運行期間，通過實時訪問控制系統數據來執行數字程序。
④模塊化調試可提供獨立于控制系統調試現場I/O機柜的能力。借助此功能，控制器可以在便攜式計算機上運行，接入模塊場的遠程機柜，并執行一系列調試活動，就像連接到控制系統的其余部分一樣。有了這種靈活性，跨區域模塊化構建將變得簡單。
這些組合功能提供了重要的工程技術，使項目可以在更短的時間內完成且風險更低。例如，消除了后期變更所帶來的固有風險和返工，確保自動化不會成為關鍵路徑的瓶頸。變更后如果添加新的I/O，可以擴展控制系統網絡，而無需對控制系統進行復雜的變更。
在項目執行過程中，傳統的控制工程需要精心計劃，因為它是由嚴格的分層方法驅動的，該方法由控制器和I/O之間的緊密相連的物理關系所定義。在工程實施后期，變更不可避免，需要對系統進行重新配置I/O或控件，這樣不僅效率低下，有時還需要重新返工，并帶來一定的風險。
通過允許多個物理控制器顯示為一個虛擬控制器，控制體系結構將成為一個控制器數據中心。在該數據中心中，過程控制可以在可用的控制器計算資源之間自動進行負載平衡。這樣的架構帶來的優勢非常明顯，特別是應對后期變更時更是如此。它可以避免將控制策略手動分配給特定控制器。
通過采用虛擬化技術消除多達80％的物理IT節點數量來降低IT成本。但是，即使付出了很大的努力，出于可靠性和損失范圍的原因，大型IT基礎架構仍需保留在現場。使用虛擬化技術可降低生命周期成本，虛擬化可將虛擬機文件從非現場復制到現場。這種容錯體系結構允許從中央操作中心或區域數據中心進行操作，它具有與關鍵過程控制相同的高可靠性。
文/Jason Urso
