模块化时代到来了吗？

文/ Sabine Mühlenkamp

过程自动化 Process Automation

模块化时代到来了吗？

文/ Sabine Mühlenkamp

模块的自动化——这种设备类型是流程工业中的一个权宜之计吗？不是，当你听到去年SPS IPC2016驱动技术交流会上的发言之后您就会清楚，关注这一话题的不仅仅是制药领域和精细化工领域的企业，而且石油天然气工业领域的Brownfield公司也对这一话题极为关注。

尽管流程工业领域中自动化部件的用户不厌其烦地强调，传统的自动化金字塔是非常成熟可靠的自动化技术，却没有彻底解决问题，但是还是感觉到了这一领域中的技术更新和变化。不仅是在去年德国Namur大会上，在PROCESS杂志执行主编Anke Geipel-Kern女士2016年11月底主持的ZVEI德国电气和电子制造商协会和VDMA德国机械设备制造业协会联合举办的研讨会上，用户、自动化技术供应商和模块生产厂家都一致认为：模块化设备的时代已经到来了。

Invite、拜耳公司和多特蒙德技术大学合办的研究中心，几年来就一直围绕着未来的流程设备应该是什么样的在忙碌着，想把批次生产与连续性生产两种不同的流程工艺生产过程合二为一。然而他们的努力却因目前的自动化而阻力重重。“当机械方面大功告成的时候，自动化技术方面却问题如山。”Invite研究所的Jens Bernshausen博士说道。由于各个模块之间缺少与上一级主控系统的集成性，因此在模块更换中就谈不上什么灵活性。

虽然总是不断涌现一些新的模块，但它们很难集成到一起；正如Sartorius Stedim系统公司的Johannes Wagner博士根据他多年来的经验所讲的那样：“目前我们能够把模块化单元按照远程控制方式集成到流程工艺系统中去，但这是一件非常艰苦的攻关。”这并不是自动化技术供应商自己的问题。ABB公司Axel Haller博士，ZVEI德国电气和电子制造商协会的发言人说的非常清楚，“模块的自动化”就是今天流程设备主控系统遇到的一些挑战，例如在流程设备灵活性和快速调整方面。“我们需要的是智能化的、能够相互通信对话的模块。” Haller先生说。

来自工业领域的压力

尤其是来自制药工业领域和生物技术领域的压力，实时上市的时间越来越短，而且越来越多的是用户定制特殊解决方案。“我们不仅要考虑部件，而且还要考虑设备方面的问题。”GEA公司的Thomas Mader先生强调说道。他坚信这里就要讨论自动化领域的一些基本问题。模块化设备的自动化方案，就像他在有关工作组中所说的那样，自动化解决方案不能只在小型的、灵活性的设备模块中实现，而是要在Brownf i eld公司生产的大型流程设备中实现。“在石油—天然气领域中总是不断地出现这样的情况，我们总是要更换一些用了很长时间的流程设备部件。目前我们是1：1的更换，而有着新功能的新模块总是要很费力才能与老控制系统匹配连接起来。”Clariant公司的Michael Pelz先生，Namur协会工作组的成员确认说道。当前讨论的模块化方案将来要取代老设备中的旧设备，新模块的新功能在编程工作量不大的情况下与流程设备的主控系统相互连接，通过程序工程师的工作站就能完成任务。

SPS 2016模块自动化交流会的参加者，主持人Anke Geipel-Kern女士（PROCESS执行主编），从左至右：Michael Pelz先生（Clariant公司）、Johannes Wagner博士（Sartorius公司）、Axel Haller博士（ABB公司）、Thomas Mader先生（Gea公司）、Jens Bernshausen博士（Invite研究所）

工业4.0的模块化流程设备也个令人感兴趣的东西，因为这是一种智能化的设备方案。或者正像流程设备用户Pelz先生一针见血指出的那样：“当前的工业4.0解决方案是在单片机基础上讨论的解决方案，这根本就是一个矛盾。”参加讨论的人员对这一问题都持乐观的态度。一方面，这种想法，对互换性和可比性的担忧早在几年前与自动化技术企业的第一次大讨论中就已经解决了；另一方面，在过去5年里市场提出的要求已经发生了巨大的变化，例如：目前的制药企业正面临着巨大的动荡，因此它们在机械技术领域的模块化方面下了很大的功夫。机械技术领域中的每一项发明都推动着模块化技术的发展。

展望未来

与会者一致认为Namur协会的MTP模块类型包是一个突破性的飞跃。将来，MTP模块类型包技术将有可能改变工程项目的施工方案。因为Namur的MTP模块化类型包非常简单、易于操作。可以想象，它会让流程工艺技术人员只依靠自己的力量就能实现流程设备的自动化。

让智能进入模块

过去，传统的流程设备模块都是由上一级主控系统控制的；主控系统控制着模块化设备中的执行器和传感器，与它们进行通信联系。这种控制方法要求在流程设备控制系统中编写一些控制程序。现在，人们想着把这样的智能化控制植入到设备模块中去。MTP就是模块类型包的英文（Module Type Package）缩写，表示的是各个模块之间能够交换信息的智能化。这里具有决定性意义的是：这里的信息交换是在标准化格式中进行的。也就是说，不论是哪一家公司研发生产的控制系统，每一个都能读懂这些信息。2016年度的Namur大会上展示了一个这样的MTP模块类型样机，样机是由7家生产厂家生产的（Yokogawa公司、ABB公 司、Wago公 司、Phoenix Contact公司、西门子公司、Emerson公司、Pepperl+Fuchs公司、Hima公司和Festo公司）；例如，它能够在一个公共的HMI人机界面中交换不同生产厂家控制系统的图像信息。

本文作者系PROCESS德文版自由撰稿人。