访杭州优稳自动化系统有限公司董事长 王文海

嘉宾：杭州优稳自动化系统有限公司 董事长 王文海 访问人：《仪器仪表用户》杂志编辑部主任 曲国利 时间：2018年12月08日 地点：杭州

△ 优稳产业园

关于优稳

杭州优稳自动化系统有限公司（简称“优稳”）与浙江大学工业自动化国家工程研究中心建立联合技术中心，形成自主知识产权的控制系统技术体系，具有领先的创新意识和丰富的技术资源；优稳业务范围涉及智能仪表、可编程控制器、集散控制系统、安全控制系统、控制工程应用软件平台的研究开发、生产制造与工程服务；优稳创立“UWNTEK”产品品牌与“优稳自动化”公司品牌，坚持“优质稳定、共赢分享”的经营理念，用优质稳定的控制系统产品为客户、伙伴、员工、股东及社会创造价值：UWNTEK —— Excellent Automation Control System help U Win。优稳以“打造最优秀的自动化系统产品，成为工业自动化领域领先的产品供应商”为经营目标，专业专注于新一代控制技术的产业化与服务；自主设计开发完成全系列控制系统硬件模块与软件平台，各型控制系统产品已广泛应用于化工、制药、炼油、石化、钢铁、能源、建材、轻工、造纸、环保等行业 5000 余套，控制器应用约 30000 余套。

△ 杭州优稳自动化系统有限公司 董事长 王文海

关于王文海博士

王文海，博士，浙江大学求是特聘教授、浙江大学工业自动化国家工程中心副主任，现为中国自动化学会理事、中国仪器仪表学会理事、中国机电一体化技术应用协会理事、中国自动化学会工业控制系统信息安全专业委员会主任委员、中国自动化学位专家咨询工作委员会副主任委员、中国自动化学会机器人专业委员会委员、全国工业过程测量和控制标准化技术委员会（SAC/TC124/SC4/SC2/SC5）委员、浙江省自动化学会常务理事、浙江省仪器仪表学会常务理事等。

王文海，长期专注于集散控制系统、可编程控制器、智能仪表、工业控制应用软件平台、大型装备工业自动化系统的研究开发与产业化。最终形成独具特色的具有完全自主知识产权的完整计算机控制系统技术体系，领导技术团队开发完成了全系列计算机控制系统产品。并进行大型工业装备自动化系统的应用研究，获得一系列应用创新成果。曾先后主持参与20多项国家“八五”“九五”、高技术产业化、“863”计划、国家重点研发计划等国家级科技攻关项目。作为项目负责人、技术负责人、首席科学家，获国家科技进步一等奖1 项，二等奖 2 项；省部级一等奖 3 项，二等奖 4 项。取得发明专利 16 项，软件著作权 45 项，省部级成果鉴定 21 项。其中多项成果达到国内领先、国际先进水平。共发表论文 90 余篇，其中被SCI、EI收录的论文共 35 篇，编著 2 本。荣获全国优秀科技工作者、国家百千万人才工程、国家创新人才推进计划科技创新创业人才、国家万人计划科技创业领军人才、浙江省特级专家、浙江省万人计划杰出人才、浙江省 151 人才重点资助培养人员等。

前面的话

控制装备及系统是现代工业装备以及冶金、能源、石化、国防等领域重大工程的神经中枢、运行中心和安全屏障；主要功能是监测、控制、优化整个工艺流程和产品质量，是确保重大工程和重大装备安全可靠和高效优化运行的不可或缺的根本保障。所以，必须大力发展重大工程高端控制系统，尤其是高智能化、高安全性、高可靠性、高精确性的国产化高端智能控制装备及系统，它是推动我国传统产业升级的迫切需要，是增强产品市场竞争力的迫切需要，是形成新经济增长点的迫切需要，是确保工业安全与国家安全的迫切需要；是支撑我国智能制造自主可控、安全持续、绿色高效发展的整体产品解决平台与成套方案。

△ 智慧工厂整体自动化体系架构

曲国利 ：

王教授您好！优稳的UW500/600/700集散控制系统凭借其优质稳定的产品性能及专业及时的工程服务，已广泛应用于化工、制药、炼油、钢铁、能源、轻工、环保、造纸等行业,请介绍一下优稳的高端控制装备及内生安全控制系统。

王文海：

UW500/UW600/UW600分布式控制系统，其硬件装置采用控制装备冗余容错、性能退化在线监控、高适应性智能模块等技术，软件平台采用多领域工程对象模型、集群分布式实时数据库、多语言集成编程开发环境、安全控制与安全防范等技术；是具有高可靠性、高安全性、高适应性、大规模化特征，优质稳定的新一代高端主控系统。具体有以下几个特点：

1） 全硬件冗余容错，无单点故障失效；单重化、多重化硬件冗余表决，切换时间5ms；高适应性智能模块，多功能，软件选择信号类型，在线校正，自动补偿温漂时漂；

2） 本质安全型总线IO模块系列，节省安全栅、隔离栅、安装空间与接线维护工作量；

3） 全覆盖诊断与防错保护，支持外部线路诊断，支持过流、过压、错接等过失保护；

4） 多领域工程对象模型，行业算法库重构复用机制，控制程序自动生成，提高编程效率80%；

5） 多语言优化编译器，多用户协同编程、在线编程、模拟调试、远程更新，降低维护成本；

6） 分布式全局实时数据库，域数据规模30万点，驱动池，系统数据与外部数据直接引用；

7） 集群分布式实时数据库，集群数据规模200～1000万点，数据容量：100TB～10PB；

8） 内生安全主动防御机制，结合功能安全与信息安全，支持控制工程全生命周期安全防护。

曲国利 ：

王教授您具体谈谈优稳控制装备高可靠性的硬件冗余容错技术。

王文海：

优稳系列UW500/600/700分布式控制系统采用全硬件冗余容错机制，实现控制、网络、I/O、电源、监控的各节点、各模块、各通道及各信号类型的双重化或多重化硬件冗余；无单点故障失效，支持同构或异构冗余，增强系统防范共因故障失效能力；系统内置所有的开关量和模拟量的输入表决算法、输出表决算法、输入输出自检和故障报告机制，无需用户编程，只要组态配置即可自动实现冗余设计；控制冗余基于实时状态信息与静动态完整性检测实现综合诊断、信息同步与表决输出，冗余切换时间5ms；AI模拟量输入与DI数字量输入，冗余切换时间0ms；AO模拟量输出冗余采用通道隔离供电与低频脉冲复合状态传递，失效检测与回采诊断，互斥选择输出，冗余切换时间2ms；DO数字量输出冗余基于数据完整性校验、失电保护、实时回采等多源数据融合实现快速诊断与表决输出，冗余切换时间1ms；保障控制系统的可靠性与稳定性，冗余切换对现场不会带来任何影响，保证控制的连续性。

△ 控制系统硬件冗余容错结构图

曲国利 ：

王教授您再谈谈优稳控制装备“免维护的智能IO处理技术”。

王文海：

集成型IO模件实现通道间路路隔离，相比常规的分组隔离或分模块隔离，具有更强的抗干扰性；在实现故障隔离的同时，可以把故障限制在最小范围内（单个通道），并精确定位故障点，给维护人员带来方便。

单点混合型IO模件，我们称之为单点卡，具备单通道模块热插拔设计，是优稳自动化的独特设计，国内仅此一家；支持模拟量通用输入，又称万能输入的设计，具有强大的现场适应性，支持模拟量（电压/电流/热电阻/热电偶）通用输入，无需硬件跳线的软件配置信号类型技术，具备全量程高精度，可以帮助客户减少备品备件，消除配置浪费，当现场需要改变信号类型的时候，也变得轻而易举；单点模块支持单通道的热插拔更换，维修更换完全不会影响到其它通道，还能支持对外部III型现场变送器或仪表的DC24V配电，降低用户维护成本。

内置隔离栅强抗干扰度的I/O模块，在工业生产过程中实现监视和控制需要用到各种自动化仪表、控制系统和执行机构，它们之间的信号传输既有微弱到毫伏级、微安级的小信号，又有几十伏，甚至数千伏、数百安培的大信号等，构成系统后往往发现在仪表和设备之间信号传输互相干扰，造成系统不稳定甚至误操作。这时我们就需要用到信号隔离器，将一次测的电量信号，滤出现场各种高频，电磁等干扰信号后转换成线性的标准4～20mA或者0～10V信号传送给DCS/PLC等工控系统使用。然而，实际的情况是，很多客户为了节约成本，在设计和安装的时候并没有配置隔离器，导致在调试的过程中，通道的干扰很难去掉，严重地还会造成经济损失和事故灾难。优稳公司开发的独具特色的内置隔离栅功能IO模块，相较于普通的IO模块，具有极强的抗干扰性能，达到工业抗干扰等级4级a水平，普通IO模块虽也有隔离性能，但在干扰大的场合，其隔离强度远远不够，必须配合隔离器使用。而优稳的内置隔离栅功能IO模块可以不需要配置隔离器，也能保证信号的准确可靠，为客户节约大量成本，后期维护也更加方便。

△ 免维护的智能IO

本质安全型总线IO模块，包括AI/AO/DI/DO系列本质安全IO模块，支持现场模拟量信号的本安通用输入与本安配电，节省安全栅，节省安装空间与接线维护工作量；支持多种现场总线通讯模块的二重化或三重化冗余配置，开放连接绝大多数主流控制系统，实现控制系统在防爆场合的高可靠性与高安全性要求；本质安全型总线I/O模块让工业防爆实现变得更简单；在石化、中石油、中海油、军工、煤矿、采油、采气、发电厂、铝厂等生产场合，往往需要处理加工一些易燃性液体和气体，为了防止引燃这些危险源，通常会用防爆隔离装置，即安全栅，通过限流和限压电路限制送往现场回路的能量，从而防止非本安电路的危险能量串入本安回路。安全栅作为辅助单元，常配套于DCS/PLC系统中，位于防爆区的IO信号先经过安全栅再接入系统相应的IO模块，这样会让系统的设计变得复杂起来。首先，我们需要牺牲一半的空间去安置这些安全栅，安全栅与IO通道之间庞杂的接线数量让成套工作量直线上升，用户后期维护也非常困难，再加上安全栅并不便宜的价格。所以，如何让本安防爆变得更简单，优稳公司经过多年研究，取得技术突破，成功将安全栅功能植入I/O模块，让普通I/O模块变成了本质安全型I/O模块，也就是我们的UW6700本质安全型分布式总线I/O模块与系统，并取得了防爆认证。这样便可以省去外接安全栅的成套工作量与大量接线，并节省50%的安装空间，降低30%的用户采购成本。本安IO的使用方式也相当灵活，可以配合优稳的UW500/600/700集散控制系统使用，同时它集成了多种通讯模块，也可以挂接在其它品牌的系统上使用。

曲国利 ：

王教授，介绍一下优稳的UW2100工业物联网控制系统eDCS。

王文海：

UW2100工业物联网控制系统采用基于物联网、大数据和知识自动化的扁平自动化体系架构，将传统控制系统技术与物联网信息技术深度融合，实现产品信息无缝互联、设备状况协同可控、资源管理全局优化，是一款真正符合“中国制造2025”需求的物联网产品，具有“省事”“省时”“省钱”等特点。UW2100作为通用智能感知前端，不仅可以实现传统的数据采集、控制和连接上位机的功能，更重要的是它强大的联网功能，能够通过有线或无线（2G/3G/4G）的方式将数据上传至云平台，实现数据的远程监控与分析，充分挖掘数据的价值，为客户提供增值服务。比如基于云网络架构的运维，设备制造商可以将自己世界范围内售出的产品进行统一的监管，通过GIS地图准确定位地理位置，为客户提供及时有效的售后服务；在能源管理方面，以信息技术改造现有的能源利用体系，最大限度提高能源效率；目前这款产品已广泛应用于智慧楼宇、工业设备配套、能源管理、热网监控、智能交通、市政环保、智慧牧业等行业30000余套，已有20家客户入驻优稳云平台，优稳为客户提供租赁优稳云的服务，可以协助用户搭建自己的云平台。

△ 本质安全型总线IO模块及防爆证书

曲国利 ：

王教授，我们知道，优稳的高端控制装备及系统的软件技术也很厉害。这方面请您详细说说。

王文海：

优稳研究实现了面向物联网、大数据和知识自动化的广域协同自动化体系架构、异构多实时多尺度多语义工程实时数据库、知识推理与基于模型计算的控制优化统一架构、控制工程全生命周期设计开发软件平台与云引擎、融合功能安全与信息安全的综合安全、控制工程知识性工作的自动化（工程文档自动生成、控制程序自动生成、远程协同开发、行业算法复用同步与专家云服务、故障诊断与预测技术、智能特种软测量技术等）。我主要从以下3个方面谈一下：

第一，基于多领域工程对象模型的控制工程软件平台。

UWinTech控制工程应用软件平台采用全集成一体化设计，包括图形监控、实时控制、集成信息平台和批量控制与配方管理功能。用户只需要花几分钟的时间即可完成安装，并拥有其所有功能，省去了多次安装的麻烦；且所有软件模块血脉相通，不会出现兼容性问题。一套软件适用于所有优稳硬件产品的设计，也让客户使用起来更加轻松。

UWinTech软件设计开发平台的一大特点是基于多领域工程对象模型的，将原有离散的记录点按照控制工程或工程对象机理构成联合体，通过建立典型控制工程模型库、控制方法库、显示界面库，逐级构建基础元件、单元设备、行业装备的多领域描述模型库；基于丰富的工程库，用户编程组态非常方便，只需要重复利用库里面的元素便可以迅速搭建所需要的画面、程序等，提高编程效率80%。针对大型工程，我们开发了工程协同组态功能，支持多人同步组态，通过同步机制保证同一工程的信息协调一致，这样便可以极大地缩减前期工程组态时间，提高协同编程效率。

第二，批量控制与配方管理软件为精细化工带来更加灵活的生产方式。

精细化工行业的生产具有多品种、小批量、产品更新换代快、生产流程和设备通用型强等特点，是属于典型的批量生产过程。相比较于连续生产过程，批量生产过程频繁地改变配方，工艺参数不存在稳态工作点，批次报表记录更加复杂，这些都给控制系统带来了极大的挑战，所以精细化工的生产控制远比大装置（比如石化、冶金等）更加复杂。优稳公司严格遵循ISA S88标准开发的国内首套批量控制软件UWinBatch很好地解决了这些复杂问题。为客户提供简单易用的配方开发管理平台，可以快速开发新的配方、编辑修改已有配方；通过仲裁调度机制实现多产品多路径生产，提高生产效率；批次报表记录可以实现每批产品的全面追踪，并提供符合GMP、FDA认证的电子记录；通过批次间的对比找到“黄金批次”，提高产品质量。UWinBatch帮助精细化生产实现灵活的产品切换，快速响应市场的需求，提高企业竞争力。目前，优稳UWinBatch软件已得到广泛应用，尤其在制药、食品、涂料等行业。UWinBatch还被中国自动化学会评为“2017年度最具竞争力创新产品奖”。

△ 优稳自动化工业物联网控制系统结构图

第三，控制工程行业算法库

针对冶金、能源、石化、国防等的关键装备的智能化控制、优化和工程应用技术进行研究开发，包括自适应建模、多尺度预测控制、实时联合优化、快速精确软测量等方法与工程应用技术的研究开发，实现对环境变化、原料状况、负荷变换、品种切换等的自调整与自适应，保证工业装备在复杂工况与需求下的安全、稳定、长期、满负荷、优化运行。

UWinTech软件内置的行业算法库是优稳公司10余年来通过与设计院、设备制造商、工程公司、行业用户不断合作交流，并结合现场工程应用考核，提炼而成的一套工程算法库。该算法库兼具特定自动化应用行业的普适性与特殊性。优稳公司作为自动化控制的专家，与对工艺有着深刻理解的工艺专家一起，提炼针对行业工艺的最佳控制策略，形成一系列优化控制与先进控制算法块。当然，这个算法库也可以作为一个开放的平台提供给客户使用，开发自己的工艺软件包，并对其进行管理。通过继承、派生、重用、重构机制，利用行业算法库，使得项目工程设计与编程开发更加轻松高效。目前，公司的行业算法库包含丰富的针对化工、制药、能源、轻工、环保、造纸等行业的算法块，将以控制工程行业算法包的形式定期发布，终端只需加载便可轻松拥有。

曲国利 ：

△ 内生安全控制装备及工控系统主动防御体系结构图

王教授，杂志的许多用户读者想了解优稳的“内生安全控制装备及工控系统主动防御体系” 。

王文海 ：

工业控制系统是现代工业装备、国家重大工程及关键基础设施的神经中枢、运行中心和安全屏障。工业控制系统与信息网络融合的不断深化，网络攻击方法的日益复杂多变，工控系统面临前所未有的安全威胁。面对震网、BlackEnergy等集团式攻击，仅依靠传统围堵式被动防御体系已无法有效应对，亟需在攻防严重不对称，存在大量被漏洞、被后门的现实环境中，抵御跨越信息物理空间的未知威胁，突破功能安全与信息安全深度融合场景下的工控安全防护难题。工控安全事关国家之战略安全，自主可控，掌握核心关键技术是立足之本。

我们研究构建结合功能安全、信息安全、操作安全，覆盖工控系统管理层、监控层、控制层、器件（部件）层，贯穿控制工程的设计、运行、服务等全生命周期，全面保障工控系统的安全性、可靠性、实时性以及可用性的主动防御内生安全的工控系统安全防范核心技术体系。优稳自动化公司与浙江大学工业自动化国家工程研究中心联合攻关，基于安全增强、动态重构、工程模型检测，构建自主可控融合增强的内生安全防御体系；结合可编程电子控制模块、安全协议栈与控制核心网络、编程开发与运行操作软件环境，进行内生安全设计；保障工控系统在“有毒带菌”环境下的运行安全。主要内容包括：

第一，控制装备内生安全，实现实时引擎运行空间的动态加密与完整性在线监测，及其系统资源的同步监测与隔离受控，结合双重化或四重化同构或异构冗余，实现主控模块等的内生安全。

第二，软件平台主动防御，基于身份安全域快速认证、工程信息与实时数据分级动态加密机制、完整性优化检测策略、多域分布式冗余存储与异步恢复技术等，实现软件环境的深度安全。

第三，控制网络安全增强模块，实现控制网络的安全隔离与安全信息交换，基于白名单技术、深度解析技术、主机隐藏技术、物理隔离技术、网络行为分析技术等，实现端到端访问控制、协议/命令/存储器访问控制、网络异常行为检测、主机恶意扫描防护、抵御协议漏洞攻击、路由攻击等。

第四，建立了安全受控的关键工业装备控制设计与运行维护机制，实现基于设备多领域知识封装与流程在线重构的工程设计技术，开发出智能装备的安全保护方法及关键参数加密技术，实现生产流程与关键数据加密、意外操作阻断、人为破坏修复，实现系统运行安全。

曲国利 ：

王教授，优稳面临的机遇与挑战是什么？

王文海：

UWNTEK各型控制系统产品已广泛应用于化工、制药、炼油、石化、钢铁、能源、建材、轻工、造纸、环保等行业 5000余套，智能控制器30000余套。

△ 内生安全控制装备系统构成图

△ 内生安全控制装备应用部署图

控制装备与控制系统正处于重大转型期，这是一个变革的时代，这是我们自动化领域最好的时代，机遇与挑战并存；专心专注，持续改进升级产品技术，将产品做到极致，将用户体验做到极致；优质稳定，做最好的控制系统产品，就能在变革中生存、发展、壮大。

优稳稳定——做最好的控制系统产品。

共赢分享——为用户创造价值，为合作伙伴创造价值，为员工与社会创造价值。