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現(xiàn)今，工業(yè)4.0的理念已逐步從探索走向了實(shí)踐。對(duì)于流程行業(yè)而言，工業(yè)4.0的核心是覆蓋生產(chǎn)過程全生命周期的智能化。過程控制系統(tǒng)作為流程生產(chǎn)的中樞，其應(yīng)用現(xiàn)狀與理想的“智能控制”還存在一定的差距：

1. 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、智能儀表技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)大范圍、大規(guī)模的全廠性應(yīng)用
2. 項(xiàng)目過程中難以避免的變更與調(diào)整，造成了成本增加，甚至是工期的延誤
3. 數(shù)據(jù)集成方面，仍存在跨平臺(tái)支持偏弱，數(shù)據(jù)類型不豐富等問題

想要縮短差距，新的技術(shù)創(chuàng)新勢(shì)在必行。

在3月的《流程工業(yè)》特別策劃數(shù)字化工程中，介紹了ABB在此方面的創(chuàng)新技術(shù)。

Ethernet-APL技術(shù)

Ethernet-APL技術(shù)的目標(biāo)是加速開發(fā)和采用新的以太網(wǎng)物理層開放標(biāo)準(zhǔn)用于過程自動(dòng)化和儀表，實(shí)現(xiàn)在危險(xiǎn)區(qū)域的部署、長(zhǎng)距離連接，以及可選的電纜直接供電。這一新的以太網(wǎng)高級(jí)物理層，稱作“Ethernet-APL”，它將在過程自動(dòng)化到物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字化的進(jìn)程中扮演極其重要的角色。

Ethernet-APL技術(shù)有著以下優(yōu)點(diǎn)：

1. 控制室電子間僅部署交換機(jī)和控制器，電子間至現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)光纜和電源線即可，同時(shí)還支持儀表供電，大幅節(jié)省信號(hào)線纜、橋架、鋪設(shè)施工材料。
2. 實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的高帶寬、快捷的無縫對(duì)接。
3. Ethernet-APL的速度可以達(dá)到10 MBit/s，為功能更豐富的智能設(shè)備管理提供了可能
4. 縮短工程安裝周期，有效降低工程總成本。能夠顯著提升項(xiàng)目投資回報(bào)率。

創(chuàng)新的解決方案

ABB將Ethernet-APL技術(shù)、PROFINET技術(shù)與ABB Ability™ 800xA控制系統(tǒng)相融合，結(jié)合ABB Adaptive Execution™工程執(zhí)行方法，實(shí)現(xiàn)以數(shù)字化和協(xié)作為核心，并通過一致的、標(biāo)準(zhǔn)化的交付降低工程投資項(xiàng)目的成本并提升價(jià)值。

• 標(biāo)準(zhǔn)化流程和工具

標(biāo)準(zhǔn)化可以減少設(shè)計(jì)和工程工作量，可以省略硬件FAT，避免或減少軟硬件設(shè)計(jì)返工，簡(jiǎn)化變更管理過程，縮短安裝、調(diào)試和開車時(shí)間。

• 提供360度項(xiàng)目視角

它提供貫穿整個(gè)項(xiàng)目生命周期——從概念、設(shè)計(jì)、執(zhí)行到運(yùn)營(yíng)的全方位總體可見性。

• 投資優(yōu)化

據(jù)估算，使用Adaptive Execution™工程執(zhí)行方法，客戶將能夠?qū)⑴c自動(dòng)化相關(guān)的資本支出減少多達(dá)40%，將交付時(shí)間壓縮多達(dá)30%，將啟動(dòng)時(shí)間壓縮40%

圖1 融合Ethernet-APL技術(shù)、PROFINET技術(shù)的ABB AbilityTM 800xA控制系統(tǒng)的原理性架構(gòu)

• 全以太網(wǎng)連接和數(shù)字化通信

從管理層、操作層、控制層到現(xiàn)場(chǎng)儀表層，都基于Ethernet-APL技術(shù)；控制器到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或者現(xiàn)場(chǎng)IO柜，采用了PROFINET協(xié)議；現(xiàn)場(chǎng)的APL儀表則通過Ethernet-APL交換機(jī)進(jìn)入控制層網(wǎng)絡(luò)，并且由Ethernet-APL交換機(jī)進(jìn)行供電。

• 控制器與IO模塊的解耦

融合Ethernet-APL技術(shù)的ABB控制系統(tǒng)，采用了新的數(shù)字化布線理念，能夠從設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試等各個(gè)方面提供便利，節(jié)省工程實(shí)施時(shí)間與成本。

• 控制系統(tǒng)的硬件和軟件的解耦

硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)可以并行執(zhí)行、現(xiàn)場(chǎng)接線/測(cè)試可以和軟件測(cè)試并行，大幅節(jié)省了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間。

• 智能設(shè)備的管理

ABB控制系統(tǒng)，支持多種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。ABB FIM智能設(shè)備管理，支持FDI現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備集成技術(shù)。從而實(shí)現(xiàn)了整個(gè)工廠從儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、變頻器、電機(jī)、電氣設(shè)備的高效集成。

• 與管理層的融合

通過OPC UA，ABB控制系統(tǒng)可以將生產(chǎn)流程和設(shè)備的各種數(shù)據(jù)送到上層管理系統(tǒng)，包括制造執(zhí)行系統(tǒng)MES、設(shè)備管理系統(tǒng)等，輔助生產(chǎn)與運(yùn)營(yíng)決策。

成功案例

近日，ABB中國為某國際化工企業(yè)在中國的大型化工項(xiàng)目提供了包括ABB Ability™ System 800xA®分布式控制系統(tǒng)、Ethernet-APL技術(shù)以及ABB Adaptive Execution™工程執(zhí)行方法在內(nèi)的整體解決方案，連接并統(tǒng)籌這個(gè)化工廠區(qū)的9大產(chǎn)業(yè)集群和21家工廠的運(yùn)營(yíng)，使業(yè)主能夠?qū)崟r(shí)審查生產(chǎn)的各個(gè)方面，監(jiān)測(cè)所有資產(chǎn)和流程并視需要調(diào)整和改進(jìn)運(yùn)營(yíng)。

此外，作為主自動(dòng)化供應(yīng)商（MAV），ABB還將幫助業(yè)主項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)管理項(xiàng)目中眾多自動(dòng)化、電氣、儀表、過程分析儀和閥門廠商。并通過應(yīng)用，督促所有供應(yīng)商采用標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的方法，將流程、效率和速度放在首位。