[大佬]以工艺人员视角去看待被控对像2

[大佬]以工艺人员视角去看待被控对像1

回顾完了传统工程方式，我们需要来看看西门子提供的数字化工程方案如何，根据之前介绍，西门子实现的是一个非常宏伟的目标，它可能会解决之前我们在工厂建设过程中不同阶段，不同人员，不同工具，不同格式，各类数据分散各处，交互困难，效率低下等等长期存在的问题。我们来畅想一个理想工程的模式，所有相关的设计人员通过各种方式工作在同一个平台上，所有阶段的各类数据在整个平台上畅通流动，前端设计人员可以把工艺设计的不同工况下仿真数据导入，那么可以自动生成相关的工艺流程图里的设备，物料信息，工艺参数等，并快速生成工艺流程图，工艺流程图还可以依靠预设的模板直接转换为管道仪表流程图，而我们的仪表电气专业设计人员可以通过此设计平台自动获取来自前端设计的工艺数据，完善我们的设备和仪表的规格书，仪表回路图，电气一次回路，二次回路图，柜体设计图，模块接线图，电缆敷设表，单线图，材料清单等等。当然不可忽视的是，还可以在这个统一平台上去集成我们自动化工程师最关注的的硬件组态，程序组态，程序连锁等编程方面的工作。而受益于统一的数据库及平台，所有的前端设计的工艺数据，都可被硬件组态和程序组态直接利用。而假如出现了之前的设计变更，我们只需要在统一平台上提出，那么相关的变更需求便会在各阶段相关设计人员面前呈现，通过数字化手段确认后，快速传递到各阶段设计人员处。当然，这里面还是有技术屏障需要考虑的，那就是数据以什么形式来传递。嗯，总体这个西门子的方案确实很好，但是理解起来非常困难，也感觉对于我们自动化工程师来说感觉用处不大，无处着手。因为毕竟我们大多数自动化工程师是没有任何设计相关经验，也很难理解之前的一些设计阶段的技术需求和我们自动化编程调试具体有什么特别密切的关系。或者更简单点，在这个解决方案下，我们自动化工程师怎么应对其改变？

那么我们从自动化工程师角度反推，我们以之前文章中提到的反应釜为例，如图4，我们操作人员最终需要监控这个反应釜，那么最后在HMI画面上显示的应该就是这个反应釜，如图5的PCS 7 界面。我们自动化工程师需要做的工作是编程调试，如果要对其进行编程，那么之前还需要给这个反应釜中的所有控制对象设计相关的IO信号，包括模块，接线，柜子设计，再往前当然还需要考虑电气柜，电气回路，仪表回路等，也就是我们在之前E&IC涉及到的部分，继续往前还会涉及到P&ID，可以看到图4和图5高度一致，那还会涉及到工艺设计仿真时针对这个反应釜所涉及的标称流量，最大最小流量等相关数值。而这些最大值，最小值等其实也是我们在P&ID设计或是在自动化设计阶段进行硬件组态，程序组态，画面显示时所需要使用的。而这些数据的传递目前来看是完全靠人为处理来实现的。

假设一下，所有这些数据在一个统一的COMOS设计平台上进行传递，那我们在各个阶段都能利用上，并且所有的数据是同一个数据库来源，因此，在任何一个设计阶段进行修改，此数据都会同步到其他设计阶段，因为他们都是同一个元素。也就意味着也许工艺设计仿真出来的反应釜的入口管道流量的最大值，最小值，可以直接作为我们最终程序中F201的高限值和低限值，而且这个值会贯穿工程始终，任意环节这两个值都是相同的数值，在任何地方进行修改，都可以反馈到各个设计环节。需要强调的一点是COMOS本身是支持数据导览功能，也就是无论你在任何一个设计环节图纸中的任何元素，通过右键导览，都可以直接查找并跳转到此元素在整个全生命设计周期的任意一个环节中。

图5 PCS 7的反应釜画面

通过之前的反推过程，我们可以看到，其实大家工作对象都是同样一个目标，只是不同人员在不同阶段考虑的事情不太一样，工艺人员和我们自动化工程师看待同一个对象，角度是不一样的。例如我们所提的P201，大家应该都有体会，工艺人员和我们谈的时候，都会去说这个P201，是个压力表测量，它的高低限如何，他的工作点应该在多少之间波动，此工艺对象在整个设计阶段都是这样去描述。而在最后的自动化编程设计阶段也是同样一个对象，而我们说的可能却是另外一种语言，我们会说，P201的地址EW532这个模拟量输入点如何如何，模块如何接线，是4-20毫安还是1-5V，我们如何编程实现高底限报警或者量程转换。这样会导致我们和工艺人员说的同一件事可能出现偏差。对于工艺人员来说，其实他们并不关心你模块如何接线，你用的是什么AI模块，什么信号。他们只希望你能让这个信号测量正常，并且保证压力值在哪个范围。而这个沟通偏差长期以来一直存在，好像大家也不觉得有什么问题，就是沟通起来麻烦些，感觉大家关注点不一样，但是在数字化工程里就会成为一个比较严肃的问题，如果我们不能以同样角度和同一种语言去交流，那么就会出现数据沟通障碍。

所以，我们需要尝试以工艺人员这个角度来重新看待工艺对象PO，我们把重点放在工艺对象本身，重新回顾整个过程，因为自动化编程调试其实最终还是为了实现工艺需求所做的一系列工作。从P&ID开始可以看到相应的工艺对象，比如之前介绍到的图3的P201，对于工艺工程师来说，他关注的信息就是由于工艺需求，在这个反应釜，需要有一个压力测点P201。对于仪表设计工程师来说，他关注的是有一个压力表P201，这个压力表是用来检测反应釜压力的，型号是什么，厂家是什么，测量范围及测量的物质等信息，而对于电气工程师来说，需要考虑的是P201可以通过回路图可以清晰查看到这个具体仪表通过现场哪些端子连接到控制柜哪些端子，如何供电，再连接到具体的IO哪两个管脚，而此IO的型号是什么，隶属于哪个控制器，哪个控制柜等信息。如图6，图7。

图6 P201回路图端子及对应测量信号IO地址

图7 P201回路图端子及对应IO模块地址

而对于自动化编程调试工程师来说要考虑的是这个P201是通过哪个AI模块，哪个地址连接进来，我们需要如何编程以满足监控要求，而IO接线，仪表信号类型这些外部条件和信息是用来服务于P201这个工艺对象PO的自动化层面特征需求的。因此，当我们进行自动化编程的时候，我们根据之前P&ID图纸，我们需要编写一个P201压力监视的工艺对象，而此工艺对象在COMOS的自动化设计中和PCS 7中只是长的不一样，但是是同一个的控制对象，如图8和图9 中的P201。程序中的P201需要连接的输入PV管脚链接的IO就是之前图6和图7中的EW532和相应的连线。而此过程对象，反映到PCS 7运行画面时，就是图5中的P201。在PCS 7程序中就是图9体现出来的连接了IW532管脚的P201过程控制对象。

图8 COMOS的自动化设计中P201

图9 PCS 7的CFC程序中P201

当我们用以上工艺对象角度来看待整个工厂里的一个对象时，我们就可以和工艺人员用同一个角度和语音去沟通和描述同样一个设备了。我们针对的都是P201这个工艺对象，前端工艺设计人员关心的是P201可能涉及的管径，材质等，仪表设计人员关心的是P201对应的仪表本身，电气设计人员关心的是P201的供电等，自动化设计人员关心的是P201的接线编程调试等。但是实质上我们说的都是同一个工艺对象P201，而这个工艺对象在整个设计过程各个阶段涉及到的不同信息都是这个工艺对象的其中一个方面而已。大家听到这里是不是觉得有些耳熟，没错，这其实也是PCS neo的新PO概念。如图10和图11，分别是COMOS中面向对象的示意图及PCS neo中新PO的示意图，可以看到他们是有共通的地方，也是基于相同的目的。再稍微拓展一下，当我们去使用PCS 7 BATCH进行批处理编程时，我们会更加体会到工艺人员的视角到底是怎样的。工艺人员不会关心你具体如何编程，只是描述他们需要实现如何的工艺处理，需要那几个设备做什么样的组合，至于这些设备具体如何实现连锁，如何进行编程，工艺人员并不关心，他们只关心最小的一个控制单元如何更加方便工艺生产使用，他们需要对这些控制单元去进行灵活调整组合满足不同工艺需求。而我们编程就是为了实现工艺人员的这个目的而进行的自动化方面工作，基于此要求，去编写出符合此要求的程序。

图10 COMOS中面向对象概念示意图

图11 PCS neo中新PO概念示意图

到此为止，我们可以看到，当我们用工艺对象的角度，我们自动化工程师可以很容易的把前端设计结果转换为我们自动化设计的素材，并快速进行转换，同一个对象在整个生命周期中传递，只是不同阶段体现不一样的特征面。对自动化工程师来说，每个工艺对象就是一个我们自动化工程师需要去通过编程实现控制的控制对象，之前提到的PCS neo已经很完美的诠释了这点。而PCS 7中基于APL库设计的CMT/CM（控制模板类型/控制模板）等，其实针对的就是数字化转型过程中，一体化工程所需要的工艺对象基本单元要求而作出的改变。当我们把视角转为以工艺对象去对待工厂中的设备，那么我们就会以全局眼光去看待整个工程建设中的工艺对象（设备），也就是在工程建设各个阶段，其实都是针对同一个工艺对象在不同设计阶段面对不同工艺人员需要表现出来的某些外部特征而已，工程各阶段人员只需要完成对这个统一对象在相应阶段的外部特征设计即可。而自动化编程调试人员据此设计出最符合现代化要求的控制对象程序，以满足数字化工程在自动化阶段的需求。

而这就是我们自动化工程师在应对数字化工程发展需具备的第一个技能，我们需要用工艺人员视角，以工艺对象来看待我们的控制对象