随着今年来全球经济的发展和现代工业的日新月异，人们对工业生产设备的自动化水平、对自动化产品的综合功能及可靠性、对新产品的上市速度、对根据客户和市场要求修改配方的灵活性均提出了更高的要求。在这样的大环境下，批量（BATCH）控制管理软件作为一个十分重要的产品，在越来越多的工业控制过程（尤其是精细化工、制药和食品行业）中得到了广泛的应用。
本文以Invensys集团下美国Foxboro公司的I/A Batch软件在国内某一精细化工厂的生产装置上的应用为例，综述了该控制管理软件的全貌，并结合自己的实际工作经验详细叙述了应用要点，以飨读者。
I/A Batch是一套具有很大灵活性的批量生产管理软件，它主要是针对生产过程中的建模和实现批量生产的自动化控制而设计的，完全符合ISA S88.01标准，具有模块化的特点。用I/A Batch软件，用户可以很方便地创建配方，用批量离线组态环境模拟新配方的运行过程，查询到有关产品的丰富历史数据，并得到一些产品物料汇总信息。可以这样讲，它是一个“成品化”的批量控制的引擎，如果和I/A DCS系统联合使用，还有参数自动连接生成、便于组态集成等特点。
I/A Batch的发展回顾及主要特点
纵观Foxboro的I/A Batch发展历史，可以追溯到1969年首个冗余批量控制器的的发布。早在上世纪90年代前，伴随着不同的DCS系统发展阶段，Foxboro的批量控制软件也分别经历了Large Scale Batch、EasyBatch、Batch Plant Manager、R-Batch四个不同时期。一直到1992年，基于Unix平台、并和I/A系统集成在一起的Foxbatch才诞生，被称
为核心Batch V1.0。1996年开始，著名的工业软件公司Wonderware开始为Foxbatch编写具有更友好客户界面的批量软件，该软件基于WindowsNT平台，可以和工厂管理软件集成在一起使用，亦可以同时被Foxboro公司I/A系统外的其它控制系统使用。1998年，Foxbatch正式更名为I/A Batch，之后分别经历了Ver 6.2、Ver 7.1等，直到现在被广泛运用于Windows XP平台上的I/A Batch Ver 8.1。
图1：国内某精细化工装置工艺流程图。
国内某精细化工装置的工艺流程及控制要求
I/A Batch具有十分广阔的运用范围，小到一个最简单的加料混合过程，大到十几条批量生产线几十个反应釜的生产过程，均可以用这套软件来组态实现。
以某精细化工装置为例，共有两条生产线并行生产两种相关联的化工产品A和B。由于该化工产品具有很强的季节性，在连续生产两三个月后要清洗设备，重新更换原料（包括调整原料比），生产另两种相关产品C和D。比较幸运的是，前二者的基本工艺过程是一致的。整套装置有两个进料贮槽、两个反应釜、两个成品槽，有模拟量输入100点、模拟量输出50点、数字量输入200点、数字量输出250点。
从同时投入生产的两条生产线来看，在A线进入到该线反应釜初始阶段前，必须检查B线是否已经正常完成了KOH的进料，并且反应釜内的压力、温度达到了工艺工程师的预定的值。每条生产线的每一生产步骤中都有很严格的反应条件检测，一旦有连锁发生，工艺会要求控制程序根据不同的连锁原因转入到不同的子步中去，直到连锁条件完全解除，继续该条生产线的运行，具体的工艺流程如图1所示。
I/A Batch在该精细化工装置中的具体应用
用户根据自身的情况，考察了众多的DCS厂商，最后选定了美国Foxboro公司的I/A系统及批量控制软件，来完成以上提出的工艺流程及控制要求。
1． I/A Batch的硬件构架
结合需要控制的I/O点数及批量控制的复杂性，还有现场操作该工艺装置的操作员的特点，该项目的系统工程师选定了基于WindowXP的操作平台，其具体的硬件系统结构如图2所示。
图2：硬件系统结构图。
控制处理器是完成现场测控的主要部分，为AMD DX5处理器、133MHZ主频、8MB内存，其中下载了所有的连续量控制、逻辑
整个系统中包括两个层次的网络，节点总线网络及遵循TCP/IP的工厂以太网。安装运行在AW、WP上的I/A Batch软件通过节点总线网络直接控制批量生产第一线的设备（如搅拌器的运转速度、物料阀门的开关时间、排料连续阀的开度等），同时也通过工厂以太网把当前批量运行的情况、批量历史数据库的内容等实时或历史的数据上传，参加工厂MIS网的一些优化运算及处理。也正是由于I/A Batch的这种良好的承上启下性，便于企业的上层管理者可以在第一时间内掌握第一手数据，从而针对市场的要求作出及时调整产品配方、甚至是调整产品结构的决策。
2． I/A Batch的软件组成
I/A Batch软件主要由以下几个组件构成：建模（ModelEdit）、安全等级管理（SecEdit）、水晶报表（Crystal Report）、物料管理（MtlEdit）、日志（LogEdit）、报表编辑器（RptEdit）、批量监控窗口（BatchView）、配方管理（RecipeEdit）、全厂管理（TrainEdit）、报表显示（Re
结合上述精细化工装置批量生产的例子，主要说明一下建模、配方制作的过程及批量控制的核心PHASE逻辑的基本内容。
■ 建模（ModelEdit）
如何根据批量生产的工艺要求，建立适当的模型，是所有的批量软件工程师要面临的一个至关重要的问题。模型的好坏会直接影响到今后日常应用中工艺工程师对批量牌号库、参数修改的便捷性，还有新产品、新配方的创建。
在运用I/A Batch建模的过程中，不仅要定义好装置的名称（UNIT，如REACTOR1/REACTOR2）、装置之间的联系（Connections/Segments，如BLK1_RX1/ BLK2_RX2）、还要将装置按照相似的性质及生产能力进行过程级别分类（Process Class，如REACTORS）。如果有需要的话，在相应的过程级别下还可以定义若干个PHASE，PHASE直接作用于过程控制，根据测量条件控制阀门的开关、阀位的变化。
为确保用户建模的基本准确性，I/A Batch软件要求Batch软件组态工程师在不同的组态阶段，用软件提供的途径做好有效性的验证工作。
■ PHASE逻辑
I/A Batch软件本身是一个数据管理软件，它可以向下基于过程控制系统（如，这里的I/A Ver7.1 DCS系统），上接工厂管理网中的ERP系统、SAP系统。批量管理控制则是通过设备的PHASE来控制和监视批量的执行的。
PHASE是独立的一段过程控制动作，它可以存在于工程师站、操作员站、PLC、控制处理器（CP）等不同的设备中，直接作用生产设备的行为。尽管PHASE存在于不同的地方，但批量管理系统和PHASE之间的接口是一定的，具体如图3所示：
图3：PHASE逻辑图。
以该项目的实际运用为例，REACTORS的过程级别中就有VAC_CHECK、VAC_BREAK、RM_CHARGE、KOH_CHARGE、PRES_CHECK、AGITATOR、 HEAT、OXIDE_ADD、POST_COOK、COOL、TRANSFER、 N2_PURGE等十几个PHASE，所以一个过程级别可以对应多个PHASE。每个PHASE可以对应一个包含多步执行命令的独立的软件功能块，实际它也可以被多个过程级别调用。如实例中，PHASE逻辑AGITATOR既可以用于反应釜过程级别也可以运用在成品接收过程，因为从逻辑本身来讲，实现过程和结果都是一样的。
I/A Batch软件对应的PHASE逻辑的编辑方式常见的有两中SFC及HLBL，目前国内用户使用较多的是HLBL方式。
■ 配方管理RECIPE
I/A Batch软件的配方编辑的结构、软件管理方式完全符合ISA S88.01标准（美国仪表协会）。每个配方有四部分构成：配方头（Header）、设备要求（Equipment Requirements，）、公式（Formula）、过程（Pro-cedure）。
配方编辑器采用的是用图形化的方式，给用户创建了一个极其直观、自如的组态环境。在这样的环境中，工艺人员可以根据当前的产品质量、市场情况及工厂决策层的要求，在第一时间内快速改变相关配方的参数及流程，达到预想的目标。
I/A Batch从8.0版本以后，编辑器具的配方层次定义功能从两层升级为了三层。在该精细化工厂的项目中，用户选用的是8.1的软件版本。
应用I/A Batch后取得的创新点
该厂的精细化工装置正式投运到现在已经有一年多的时间，I/A Batc
该批量软件不仅帮助操作员更方便地查询现场的数据、应对生产过程中的突发事件，而且也降低了仪表工程师对系统的维护量。对工艺工程师来讲，I/A Batch更可以使他们独立于仪表专业编程人员，自己随心所欲修改配方。
据统计，自从此工厂使用批量软件以来，新产品的试制时间平均减少了百分之四十，稳定、可记录的工艺参数及完整的历史数据使产品质量也得到了很大的提高，工厂效益得到了直接的提高。工厂决策层更是不断实时地从管理MIS网上监视到第一线最新的生产状况，从而作出正确的评价及判断。
结语及发展远景
早在上世纪90年代，I/A Batch就在欧洲、北美洲及澳洲得到了普遍的使用，它为BASF等一些国际知名企业实现了大量繁琐的批量控制工作，提高了工厂的生产效率，这些系统至今仍处于正常运行阶段。
近几年来，国内化工企业（如PVC厂）对化工装置的新建和扩产如雨后春笋，其投资的装置的规模也越来越大。此外，其他行业对自动化批量生产的要求也达到了一定的高度。I/A Batch以便捷友好的组态方式、灵活
文章编号：050906
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