第一篇:課題學(xué)習(xí)論文DCS
課題學(xué)習(xí)論文
論文題目:浙大中控ESC-100 DCS系統(tǒng)的
硬件應(yīng)用及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成
姓 名: 余 海 洪 部 門: 電 控 部 單 位: 重慶宜化化工有限公司 時(shí) 間: 2017年第三季度
一、緒論
DCS是集散控制系統(tǒng)的簡稱,是一個(gè)由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計(jì)算機(jī)系統(tǒng),綜合了計(jì)算機(jī),通信、顯示和控制等4C技術(shù),其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態(tài)方便。DCS通過操作站對整個(gè)工藝過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理,通過控制站對工藝過程各部分進(jìn)行分散控制,既不同于常規(guī)儀表控制系統(tǒng),又不同于集中式的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),而是集中了兩者的優(yōu)點(diǎn),克服了它們各自的不足。DCS以其可靠性、靈活性、人機(jī)界面友好性及通訊的方便性等特點(diǎn)日益被廣泛應(yīng)用。
重慶宜化化工有限公司主要用的DCS廠家為浙大中控、和利時(shí)、西門子,下面我將主要介紹本人學(xué)習(xí)的浙大中控ESC-100系統(tǒng)。
二、硬件應(yīng)用
ESC-100系統(tǒng)的主要硬件組成為機(jī)柜、機(jī)籠、卡件和端子板。下面將逐個(gè)介紹它們的功能。
1、機(jī)柜
機(jī)柜主要將設(shè)備的各類電器、元部件、線纜等集中組合并裝載,便于設(shè)備美觀和安裝。如圖1所示。
圖
12、機(jī)籠
機(jī)籠用于安裝系統(tǒng)卡件與各類I/O卡件。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合硬件模塊化的總線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求,采用方便的插拔卡件,容易擴(kuò)展的帶導(dǎo)軌的機(jī)籠框架結(jié)構(gòu)。I/O機(jī)籠可與主控制機(jī)籠放置在同一個(gè)機(jī)柜中,也可以放置在不同機(jī)柜中。如圖2所示。
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圖 2
3、卡件和端子板
中控ESC-100系統(tǒng)主要運(yùn)用的卡件有FW247,F(xiàn)W235,F(xiàn)W351,F(xiàn)W352,F(xiàn)W353,F(xiàn)W372,F(xiàn)W366,F(xiàn)W367。
① 主控制卡FW247是ESC-100系統(tǒng)的核心單元,在系統(tǒng)中完成數(shù)據(jù)采集、信息處理、控制輸出等功能。主控制卡通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡FW235實(shí)現(xiàn)與I/O卡件的信息交換。利用信號輸入卡周期性地采集現(xiàn)場實(shí)時(shí)過程信息,在主控制卡內(nèi)執(zhí)行綜合運(yùn)算處理后,通過信號輸出卡輸出控制信號,實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場控制對象的實(shí)時(shí)控制。
② 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡FW235是系統(tǒng)卡件機(jī)籠的核心單元,是主控制卡連接I/O卡件的中間環(huán)節(jié),它一方面和主控制卡進(jìn)行通信,另一方面管理本機(jī)籠的I/O卡件。通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡,一塊主控制卡可擴(kuò)展1到8個(gè)卡件機(jī)籠,即可以擴(kuò)展最多128塊不同功能的I/O卡件。同時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡支持卡件冗余,任意時(shí)刻有工作卡進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信,備用卡通過監(jiān)聽保證實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的同步。
③ 標(biāo)準(zhǔn)信號輸入卡FW351為標(biāo)準(zhǔn)信號輸入卡,該卡件可按1:1冗余配置使用。與之配套使用的端子板為TB351.④ 熱電偶信號輸入卡FW352是一塊智能型、帶有模擬量信號調(diào)整的信號采集卡。可與之配合使用的端子板TB352完成冷端溫度補(bǔ)償功能。
⑤ 熱電阻信號輸入卡FW353是專用于采集熱電阻信號的輸入卡,可單卡方式工作也可以冗余方式工作。每一路分別可接收Pt100、Cu50兩種熱電阻信號,將信號調(diào)理后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后送給主控制卡進(jìn)行處理。與之配套使用的端子板
第 2 頁 為TB353。
⑥ 模擬量信號輸出卡FW372是點(diǎn)點(diǎn)隔離型電流信號輸出卡。作為帶CPU的高精度智能化卡件,它具有實(shí)時(shí)檢測輸出狀況功能,并允許主控制卡監(jiān)控正常的輸出電流。當(dāng)卡件與主控制卡通信中斷時(shí),可保持原輸出狀態(tài)。與之配套使用的端子板為TB372。
⑦ 數(shù)字信號輸入卡FW366能夠快速響應(yīng)干觸電信號和電平信號的輸入,實(shí)現(xiàn)數(shù)字量信號的準(zhǔn)確采集。與之配套使用的端子板為TB366。
⑧ 數(shù)字信號輸出卡FW367可用過中間繼電器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)控制裝置,也可以直接驅(qū)動(dòng)電流較小的電磁閥??o源通道每點(diǎn)負(fù)載電流5A,有源通道每點(diǎn)負(fù)載電流1A。與之配套使用的端子板為TB367。
三、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成
DCS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成主要分為SCnet II網(wǎng)絡(luò)和SBUS-S2網(wǎng)絡(luò)。
1、SCnet II網(wǎng)絡(luò)通信連接
在主控制卡的前面板上有兩個(gè)互為冗余的SCnet II網(wǎng)絡(luò)端口,分別為SCnet IIA和SCnet IIB。
SCnet IIA:SCnet II通信端口A,與冗余網(wǎng)絡(luò)SCnet II的A網(wǎng)絡(luò)相連; SCnet IIB:SCnet II通信端口B,與冗余網(wǎng)絡(luò)SCnet II的B網(wǎng)絡(luò)相連。主控制卡的SCnet II網(wǎng)絡(luò)端口通過網(wǎng)線直接連接到機(jī)柜中的相應(yīng)交換機(jī)上,而此交換機(jī)則和操縱室的操作電腦連接進(jìn)行通信,實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場的監(jiān)控。如圖3所示。
圖 3
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2、SBUS-S2網(wǎng)絡(luò)通信連接
在主控制卡的背面有兩個(gè)互為冗余的SBUS-S2網(wǎng)絡(luò)端口,分別為SBUS A和SBUS B。
SBUS A:SBUS通信端口A,與冗余網(wǎng)絡(luò)SBUS的A網(wǎng)相連; SBUS B:SBUS通信端口B,與冗余網(wǎng)絡(luò)SBUS的B網(wǎng)相連。
主控制卡的SBUS-S2網(wǎng)絡(luò)端口通過網(wǎng)線直接連接到相應(yīng)的交換機(jī)上,而此交換機(jī)則和相應(yīng)機(jī)籠的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡網(wǎng)絡(luò)接口相連進(jìn)行通信。如圖4所示。
圖 4
四、總結(jié)
通過這次的課題學(xué)習(xí),讓我對ESC-100系統(tǒng)又有了更深一步的了解。首先我要向我的師傅致以最衷心的感謝,在這段日子里是他不辭辛勞的給我講解困惑,傳授許多的經(jīng)驗(yàn),讓我少走了很多的彎路。從他身上學(xué)到了做事要認(rèn)真仔細(xì),最重要的是要細(xì)心,在處理DCS系統(tǒng)故障的時(shí)候需要一顆冷靜的心,不是少出錯(cuò),而是不允許出錯(cuò),因?yàn)橐坏┏鲥e(cuò)就有可能發(fā)生無法挽回的事故。在這整個(gè)過程中,讓我學(xué)到了許多新的知識(shí),增長了許多的見識(shí),同時(shí)也感受到了很多小小的成就感,增強(qiáng)了我的信心。尤其是獨(dú)立思考判斷和研究的能力,有了很大的進(jìn)步,在很多時(shí)候我已能夠獨(dú)立處理許多故障。當(dāng)然也還有許多的不足,DCS系統(tǒng)聯(lián)系到
第 4 頁 很多現(xiàn)場的儀表問題,因此我還需要學(xué)習(xí)很多關(guān)于儀表方面的知識(shí)。在今后的日子里,我還需要多查詢資料和買相關(guān)的書籍來不斷地充實(shí)自己,提高自己,爭取在所學(xué)的領(lǐng)域有所作為。
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第二篇:DCS學(xué)習(xí)總結(jié)
OVATION-3.0.4系統(tǒng)介紹
聆聽中,期盼已久的培訓(xùn)學(xué)習(xí)不情愿的敲響了結(jié)尾的鐘聲。這二十幾天的DCS培訓(xùn)課程,我想我只能用收益頗豐,受益匪淺這八個(gè)字來形容了。老師的博文廣識(shí)、生動(dòng)講解無不在我的腦海里留下了深刻的印象,但恨自己才疏學(xué)淺,不能夠?qū)⑺鶎W(xué)、所感通顯文字于紙上。但是我還是盡最大努力,以將培訓(xùn)心中所想所獲表達(dá)出來。
此次OVATION系統(tǒng)培訓(xùn)學(xué)習(xí)主要總結(jié)主要有以下幾個(gè)方面:
一、從整體概念上了解了OVATION系統(tǒng),了解OVATION系統(tǒng)的控制過程,想來自己真的應(yīng)該感到慚愧,在電廠工作兩年多了,卻還真的不是很了解OVATION系統(tǒng)。對OVATION系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),功能,控制過程,發(fā)展歷程等我都是一知半解。通過這次的培訓(xùn)學(xué)習(xí),終于知道了OVATION系統(tǒng)竟是如此的強(qiáng)大、先進(jìn)、智能。OVATION系統(tǒng)是一種分散集中控制系統(tǒng)(DCS),由艾默生上海西屋控制系統(tǒng)控制有限公司生產(chǎn),主要用于電廠的熱工自動(dòng)控制,是非常關(guān)鍵的系統(tǒng)。OVATION系統(tǒng)是集過程控制及企業(yè)管理信息技術(shù)為一體的融合了當(dāng)今世界最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)與通訊技術(shù)與一身的典范。其采用了高速度、高可靠性、高開放性的通訊網(wǎng)絡(luò),具有多任務(wù)、多數(shù)據(jù)采集及潛在的控制能力。OVATION系統(tǒng)利用當(dāng)前最新的分布式、全局型的相關(guān)數(shù)據(jù)庫完成對系統(tǒng)的組態(tài)。全局分布式數(shù)據(jù)庫將功能分散到多個(gè)可并行運(yùn)行的獨(dú)立站點(diǎn),而非集中到一個(gè)中央處理器上,不因其他事件的干擾而影響系統(tǒng)性能。OVATION系統(tǒng)在電廠的最小配置數(shù)字化儀控系統(tǒng)組成包括:I/O卡件、控制器、高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)服務(wù)器、操縱員控制臺(tái)、工程師站、顯示器、鍵盤、微機(jī)等。知道了OVATION系統(tǒng)有著比較復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu),讓我一時(shí)一下消化不了,不過我想這個(gè)在我們以后的工作中很快會(huì)清楚的,為了我能更好的學(xué)習(xí)發(fā)展,我想我們也應(yīng)該主動(dòng)的去了解這些。
二、了解OVATION系統(tǒng)的模型和組成結(jié)構(gòu)。
第三篇:DCS學(xué)習(xí)總結(jié)
DCS學(xué)習(xí)總結(jié)
首先感謝各位領(lǐng)導(dǎo)對我們的信任,派我們?nèi)ノ靼矙M河DCS系統(tǒng)學(xué)習(xí),在這個(gè)短短十四天的時(shí)間里,我們保持較高的學(xué)習(xí)熱情,帶著使命,想著在以后的工作中更加熟練的操作,爭取更好的為我站裝置順利開車做準(zhǔn)備。
DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫(Distributed Control System),在國內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。是相對于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),它是在集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展、演變而來的,他是一個(gè)由過程控制和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計(jì)算機(jī)系統(tǒng),綜合了計(jì)算機(jī),通信、顯示和控制等4種技術(shù),其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態(tài)方便。
工程師站是對DCS進(jìn)行離線的配置、組態(tài)工作和在線的系統(tǒng)監(jiān)督、控制、維護(hù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),其主要功能是提供對DCS進(jìn)行組態(tài),配置工作的工具軟件(即組態(tài)軟件),并在DCS在線運(yùn)行時(shí)地監(jiān)視DCS網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行情況,使系統(tǒng)工程師可以通過工程師站及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)配置及一些系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定,使DCS隨時(shí)處在最佳的工作狀態(tài)之下。與集中式控制系統(tǒng)不同,所有的DCS都要求有系統(tǒng)組態(tài)功能,可以說,沒有系統(tǒng)組態(tài)功能的系統(tǒng)就不能稱其為DCS.通過這十幾天的學(xué)習(xí),主要學(xué)習(xí)DCS內(nèi)容為:系統(tǒng)概述、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、人機(jī)接口操作站、操作員操作,系統(tǒng)生成及工程軟件制作等,反饋控制和計(jì)算功能的組態(tài)。順序控制功能的組態(tài);流程圖的制作;報(bào)表制作與打印等;以及CS3000系統(tǒng)的運(yùn)行及維護(hù)常識(shí)等內(nèi)容。
在這十幾天里,大家都覺得這次學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)很難得,所以只要是老師講的內(nèi)容,大家都認(rèn)認(rèn)真真的聽,有聽的不太懂得地方課后大家互相學(xué)習(xí)直到弄懂了才罷休,并做了詳細(xì)的筆記,生怕一下就忘記了!通過大家不斷努力學(xué)習(xí),對DCS的操作也基本掌握,由于有些學(xué)員是第一次接觸、DCS課程大部分是英文,學(xué)起來還是比較吃力,但大家還是很努力,希望在以后的實(shí)際操作中理論與實(shí)踐相結(jié)合,不斷提高自己的技能,為我站的發(fā)展壯大貢獻(xiàn)一份力量。
第四篇:信號DCS系統(tǒng)學(xué)習(xí)總結(jié)
本周主要學(xué)習(xí)DCS 系統(tǒng),包括組成及維護(hù)。DCS 由有線部分、無線部分和管理部分組成。有線部分是指軌旁設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信即骨干網(wǎng),骨干網(wǎng)由核心網(wǎng)絡(luò)和邊緣網(wǎng)絡(luò)組成。核心網(wǎng)絡(luò)是指 SDH 節(jié)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn) OCC、車輛段及設(shè)備集**之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)。邊緣網(wǎng)絡(luò)是指由以太交換機(jī)和路由器組成,接入到核心網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)。核心網(wǎng)絡(luò)由光纖和節(jié)點(diǎn)機(jī)組成。節(jié)點(diǎn)機(jī)由兩種,一種是 OSN1500 一種是 OSN2500,兩者的區(qū)別一是在于接口的多少,前者接口少,后者接口多;另一個(gè)是 OSN2500 具有路由器功能,而 OSN1500 沒有。直觀上,OSN1500 是橫著放,所有版塊均橫著插入,而 OSN2500 是立著,所有版塊都立著插入。邊緣網(wǎng)絡(luò)由光口交換機(jī)、電口交換機(jī)、EMC 與其連接到這些設(shè)備上的子系統(tǒng)組成。光口交換機(jī)用于連接 SDH 核心網(wǎng)絡(luò)與軌旁設(shè)備 TRE 的通信 , 完成列車防護(hù)。電口交換機(jī)用于連接車站 ATS、ZLC、ZC、LC、MSS、SDM 等設(shè)備與 SDH 核心網(wǎng)絡(luò)的通信。形成信號子網(wǎng)和 ATS 子網(wǎng)。在 SDH 核心骨干網(wǎng)中,信號子網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)中使用
2*VC3=2*45M 帶寬;
ATS 子網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)中使用 2*10VC12=2*10*2M 的帶寬;另外維護(hù)系統(tǒng)還使用 2*VC12=2*2M 的帶寬。除此之外,還有部分剩余為以后的系統(tǒng)升級做準(zhǔn)備。無線部分是指車地之間的數(shù)據(jù)通信。
第五篇:DCS基礎(chǔ)知識(shí)
DCS基礎(chǔ)知識(shí).txt有誰會(huì)對著自己的褲襠傻笑。不敢跟他說話 卻一遍一遍打開他的資料又關(guān)上。用了心旳感情,真旳能讓人懂得很多事。╮如果有一天,我的簽名不再頻繁更新,那便證明我過的很好。本文由jyz13121貢獻(xiàn)
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DCS概述 DCS概述
DCS 的 發(fā) 展 歷 史 DCS 的 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 DCS 的 概念 DCS 的 組 成 及 特 點(diǎn) DCS和PLC的區(qū)別 DCS和PLC的區(qū)別 DCS 的 發(fā) 展 歷 史
DCS從1975年問世以來,大約有三次比較大的 DCS從1975年問世以來,大約有三次比較大的 變革,七十年代操作站的硬件、操作系統(tǒng)、監(jiān)視 軟件都是專用的,由各DCS廠家自己開發(fā)的,也 軟件都是專用的,由各DCS廠家自己開發(fā)的,也 沒有動(dòng)態(tài)流程圖,通訊網(wǎng)絡(luò)基本上都是輪詢方式 的;八十年代就不一樣了,通訊網(wǎng)絡(luò)較多使用令 牌方式;九十年代操作站出現(xiàn)了通用系統(tǒng),九十 年代末通訊網(wǎng)絡(luò)有部份遵守TCP/IP協(xié)議,有的開 年代末通訊網(wǎng)絡(luò)有部份遵守TCP/IP協(xié)議,有的開 始采用以太網(wǎng)??偟膩砜矗兓饕w現(xiàn)在I/ O板、操作站和通訊網(wǎng)絡(luò)。控制器相對來講變化 要小一些。操作站主要表現(xiàn)在由專用機(jī)變化到通 用機(jī),如PC機(jī)和小型機(jī)的應(yīng)用。但是目前它的操 用機(jī),如PC機(jī)和小型機(jī)的應(yīng)用。但是目前它的操 作系統(tǒng)一般采用UNIX,也有小系統(tǒng)采用NT,相 作系統(tǒng)一般采用UNIX,也有小系統(tǒng)采用NT,相 比較來看UNIX的穩(wěn)定性要好一些,NT則有死機(jī) 比較來看UNIX的穩(wěn)定性要好一些,NT則有死機(jī) 現(xiàn)象。I/O板主要體現(xiàn)在現(xiàn)場總線的引入DCS系 現(xiàn)象。I/O板主要體現(xiàn)在現(xiàn)場總線的引入DCS系 統(tǒng)。
從理論上講,一個(gè)DCS系統(tǒng)可以應(yīng)用于各種行業(yè),從理論上講,一個(gè)DCS系統(tǒng)可以應(yīng)用于各種行業(yè),但是各行業(yè)有它的特殊性,所以DCS也就出現(xiàn)了 但是各行業(yè)有它的特殊性,所以DCS也就出現(xiàn)了 不同的分支,有時(shí)也由于DCS廠家技術(shù)人員工藝 不同的分支,有時(shí)也由于DCS廠家技術(shù)人員工藝 知識(shí)的局限性而引起,如HONEYWELL公司對石 知識(shí)的局限性而引起,如HONEYWELL公司對石 化比較熟悉,其產(chǎn)品在石化行業(yè)應(yīng)用較多,而B AILEY的產(chǎn)品則在電力行業(yè)應(yīng)用比較普遍。用戶 AILEY的產(chǎn)品則在電力行業(yè)應(yīng)用比較普遍。用戶 在選擇DCS的時(shí)候主要是要注意其技術(shù)人員是否 在選擇DCS的時(shí)候主要是要注意其技術(shù)人員是否 對該生產(chǎn)工藝比較熟悉;然后要看該系統(tǒng)適用于 多大規(guī)模,比如NT操作系統(tǒng)的就適應(yīng)于較小規(guī)模 多大規(guī)模,比如NT操作系統(tǒng)的就適應(yīng)于較小規(guī)模 的系統(tǒng);最后是價(jià)格,不同的組合價(jià)格會(huì)有較大 的差異,而國產(chǎn)的DCS系統(tǒng)價(jià)格比進(jìn)口的DCS至 的差異,而國產(chǎn)的DCS系統(tǒng)價(jià)格比進(jìn)口的DCS至 少要低一半,算上備品備件則要低得更多。
第一套DCS系統(tǒng)是美國HONEYWELL公司 第一套DCS系統(tǒng)是美國HONEYWELL公司 1975年推出的TDC2000至今三十多年的 1975年推出的TDC2000至今三十多年的 歷史,它幾經(jīng)更新?lián)Q代,技術(shù)性能日趨完 善。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)現(xiàn)在集散控制系統(tǒng)的類 型有2000-3000種,廠家也不計(jì)其數(shù)如: 型有2000-3000種,廠家也不計(jì)其數(shù)如: 橫河公司的 CENTUM CS、ABB公司的 ABB公司的 FREELANCE、FOXBORO公司的I/AS以 FREELANCE、FOXBORO公司的I/AS以 及國產(chǎn)的浙大中控公司的ECS、和利時(shí)公 及國產(chǎn)的浙大中控公司的ECS、和利時(shí)公 司的DCS系統(tǒng)等。司的DCS系統(tǒng)等。
TPS系統(tǒng)是霍尼韋爾1996年推出的控制系 TPS系統(tǒng)是霍尼韋爾1996年推出的控制系 統(tǒng), 在近十年的成長中不斷升級和完善,在 保持系統(tǒng)可靠性, 穩(wěn)定性的同時(shí), 保持系統(tǒng)可靠性, 穩(wěn)定性的同時(shí), 又吸收了 最新的人機(jī)界面技術(shù), 最新的人機(jī)界面技術(shù), 通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及將 我們的先進(jìn)控制(APC)及操作員培訓(xùn)系 我們的先進(jìn)控制(APC)及操作員培訓(xùn)系 統(tǒng)(OTS)與系統(tǒng)無縫的聯(lián)系連接,可以 統(tǒng)(OTS)與系統(tǒng)無縫的聯(lián)系連接,可以 說TPS系統(tǒng)是最先進(jìn)、穩(wěn)定和全面的系統(tǒng)。TPS系統(tǒng)是最先進(jìn)、穩(wěn)定和全面的系統(tǒng)。DCS 的 應(yīng) 用 領(lǐng) 域
水 和 污 水 發(fā) 電 紙 漿、紙 張 和 連 續(xù) 式 網(wǎng) 塑 采 礦、礦 石 和 冶 金 化 工 與 塑 料 制 品 烴 加 工 石 油 和 天 然 氣 DCS 的 概念
DCS全稱:Distributed DCS全稱:Distributed Control System 它的中文意思是集散控制系統(tǒng) 思想:集中管理分散控制(危險(xiǎn)分散、控 制分散、而操作和管理集中的基本設(shè)計(jì)思 想。四C技術(shù):計(jì)算機(jī)(computer)、通信 技術(shù):計(jì)算機(jī)(computer)、通信(communication)、顯示(CRT)、控制 communication)、顯示(CRT)、控制(control)。control)。
什么是組態(tài)? 什么是組態(tài)?
在使用工控軟件中,我們經(jīng)常提到組態(tài)一 詞,組態(tài)英文是“Configuration” 詞,組態(tài)英文是“Configuration”,其意義 究竟是什么呢?簡單的講,組態(tài)就是用應(yīng) 用軟件中提供的工具、方法、完成工程中 某一具體任務(wù)的過程。
與硬件生產(chǎn)相對照,組態(tài)與組裝類似。如要組裝 一臺(tái)電腦,事先提供了各種型號的主板、機(jī)箱、電源、CPU、顯示器、硬盤、光驅(qū)等,我們的工 電源、CPU、顯示器、硬盤、光驅(qū)等,我們的工 作就是用這些部件拼湊成自己需要的電腦。當(dāng)然 軟件中的組態(tài)要比硬件的組裝有更大的發(fā)揮空間,因?yàn)樗话阋扔布械摹安考?因?yàn)樗话阋扔布械摹安考备啵颐?個(gè) “部件” 都很靈活,因?yàn)檐洸考加袃?nèi)部屬 部件” 性,通過改變屬性可以改變其規(guī)格(如大小、性 狀、顏色等)。
在組態(tài)概念出現(xiàn)之前,要實(shí)現(xiàn)某一任務(wù),都是通過編寫程序(如使用 BASIC,C,FORTRAN等)來實(shí)現(xiàn)的。編寫 BASIC,C,FORTRAN等)來實(shí)現(xiàn)的。編寫 程序不但工作量大、周期長,而且容易犯 錯(cuò)誤,不能保證工期。組態(tài)軟件的出現(xiàn),解決了這個(gè)問題。對于過去需要幾個(gè)月的 工作,通過組態(tài)幾天就可以完成。
組態(tài)軟件是有專業(yè)性的。一種組態(tài)軟件只能適合某種領(lǐng)域 的應(yīng)用。組態(tài)的概念最早出現(xiàn)在工業(yè)計(jì)算機(jī)控制中。如 DCS(集散控制系統(tǒng))組態(tài),PLC(可編程控制器)梯形圖 DCS(集散控制系統(tǒng))組態(tài),PLC(可編程控制器)梯形圖 組態(tài)。人機(jī)界面生成軟件就叫工控組態(tài)軟件。其實(shí)在其他 行業(yè)也有組態(tài)的概念,人們只是不這么叫而已。如 AutoCAD,PhotoShop,辦公軟件(PowerPoint)都存 AutoCAD,PhotoShop,辦公軟件(PowerPoint)都存 在相似的操作,即用軟件提供的工具來形成自己的作品,并以數(shù)據(jù)文件保存作品,而不是執(zhí)行程序。組態(tài)形成的數(shù) 據(jù)只有其制造工具或其他專用工具才能識(shí)別。但是不同之 處在于,工業(yè)控制中形成的組態(tài)結(jié)果是用在實(shí)時(shí)監(jiān)控的。組態(tài)工具的解釋引擎,要根據(jù)這些組態(tài)結(jié)果實(shí)時(shí)運(yùn)行。從 表面上看,組態(tài)工具的運(yùn)行程序就是執(zhí)行自己特定的任務(wù)。
雖然說組態(tài)就是不需要編寫程序就能完成 特定的應(yīng)用。但是為了提供一些靈活性,組態(tài)軟件也提供了編程手段,一般都是內(nèi) 置編譯系統(tǒng),提供類BASIC語言,有的甚 置編譯系統(tǒng),提供類BASIC語言,有的甚 至支持VB。至支持VB。DCS 的 組 成 及 特 點(diǎn)
構(gòu)成: 集散控制系統(tǒng)通常由過程控制單元、電源、I/O卡件、機(jī) 集散控制系統(tǒng)通常由過程控制單元、電源、I/O卡件、機(jī) 柜、卡籠、通訊網(wǎng)絡(luò)、操作站、工程師站、軟件等組成。特點(diǎn): 1.完善的控制功能(PID控制、順序控制、邏輯控制、完善的控制功能(PID控制、順序控制、邏輯控制、批量控制等。)2.豐富的監(jiān)控功能(可以監(jiān)控生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)情況)3.簡便的安裝調(diào)試 4.良好的性能和價(jià)格比 5.可靠性好(有完善的自診斷功能、MTBF達(dá)105天)可靠性好(有完善的自診斷功能、MTBF達(dá)
過程控制站高性能過程管理站 過程控制站高性能過程管理站HPM 高性能過程管理站HPM HPM硬件介紹 HPM硬件介紹
HPM從設(shè)計(jì)上就提供了靈活和功能強(qiáng)大 HPM從設(shè)計(jì)上就提供了靈活和功能強(qiáng)大 的數(shù)據(jù)采集和控制功能。的數(shù)據(jù)采集和控制功能。它采用的多處理器 結(jié)構(gòu),用不同的處理器完成不同的任務(wù)。結(jié)構(gòu),用不同的處理器完成不同的任務(wù)。HPM包括先進(jìn)過程管理站模件 HPM包括先進(jìn)過程管理站模件(HPMM)和 包括先進(jìn)過程管理站模件(HPMM)和 I/O子系統(tǒng) HPMM由高性能的通信處理器 I/O子系統(tǒng)。HPMM由高性能的通信處理器 子系統(tǒng)??ê驼{(diào)制解調(diào)器卡、I/O鏈路接口處理器卡 鏈路接口處理器卡、卡和調(diào)制解調(diào)器卡、I/O鏈路接口處理器卡、控制處理器卡所組成,CPU采用兩個(gè) 控制處理器卡所組成,其CPU采用兩個(gè) MOTOROLA公司的 MOTOROLA公司的68040芯片。公司的68040芯片 芯片。
經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的先進(jìn)通信處理器卡,具有高性能網(wǎng)絡(luò)通信能力,完成如網(wǎng)絡(luò)數(shù) 據(jù)存取、對等通信等功能。它同時(shí)對現(xiàn)場控制器產(chǎn)生的報(bào)警進(jìn)行精確的時(shí)間 標(biāo)記。高性能的控制處理器卡完成常規(guī)、邏輯、順序控制功能,同時(shí)執(zhí)行用戶的 CL/HPM程序。因通信和輸入輸出處理分別由不同的處理器完成,控制處理 CL/HPM程序。因通信和輸入輸出處理分別由不同的處理器完成,控制處理 器可以發(fā)揮它強(qiáng)大的功能,專門完成控制策略。先進(jìn)的I/O鏈路處理器是 器可以發(fā)揮它強(qiáng)大的功能,專門完成控制策略。先進(jìn)的I/O鏈路處理器是 HPMM與I/O子系統(tǒng)的接口。HPMM與I/O子系統(tǒng)的接口。I/O子系統(tǒng)包括冗余的輸入輸出鏈路和多達(dá)40對冗余的I/O處理器卡。這些 I/O子系統(tǒng)包括冗余的輸入輸出鏈路和多達(dá)40對冗余的I/O處理器卡。這些 I/O處理器卡完成所有現(xiàn)場I/O信號的數(shù)據(jù)采集和控制功能。比如:I/O卡直 I/O處理器卡完成所有現(xiàn)場I/O信號的數(shù)據(jù)采集和控制功能。比如:I/O卡直 接完成工程單位轉(zhuǎn)換和報(bào)警處理,不需要HPMM的介入。采用冗余的光纖電 接完成工程單位轉(zhuǎn)換和報(bào)警處理,不需要HPMM的介入。采用冗余的光纖電 纜I/O鏈路擴(kuò)展器,可以將I/O處理器卡安裝在遠(yuǎn)離HPM機(jī)柜8公里外的地方,I/O鏈路擴(kuò)展器,可以將I/O處理器卡安裝在遠(yuǎn)離HPM機(jī)柜8 I/O HPM 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程輸入輸出。其特點(diǎn)歸類如下: 多處理器并行處理結(jié)構(gòu) 主控制器雙板結(jié)構(gòu),通信處理器和控制處理器并行工作,雙68040處理器,主控制器雙板結(jié)構(gòu),通信處理器和控制處理器并行工作,雙68040處理器,32位結(jié)構(gòu),專門設(shè)計(jì)的大規(guī)模集成電路ASIC,最大限度減少元器件,800 32位結(jié)構(gòu),專門設(shè)計(jì)的大規(guī)模集成電路ASIC,最大限度減少元器件,800 PUs(5X PM/APM)處理單元 PM/APM)處理單元 I/O鏈路接口卡 I/O鏈路接口卡 通過串行接口與Modbus兼容子系統(tǒng)進(jìn)行雙向通訊 通過串行接口與Modbus兼容子系統(tǒng)進(jìn)行雙向通訊 支持LCN的AM和上位機(jī)實(shí)現(xiàn)更高層次的優(yōu)化控制策略,許多高性能的軟件包 支持LCN的AM和上位機(jī)實(shí)現(xiàn)更高層次的優(yōu)化控制策略,許多高性能的軟件包 也可以優(yōu)化控制性能 APM/PM進(jìn)一步改進(jìn),更大的內(nèi)存(比PM大 APM/PM進(jìn)一步改進(jìn),更大的內(nèi)存(比PM大4倍)HPM冗余配置 HPM冗余配置 HPMM采用1 HPMM采用1:1冗余,并配置在不同的卡籠箱,確保安全。HPMM需要進(jìn)行切換時(shí)對過程控制沒有任何影響。HPMM需要進(jìn)行切換時(shí)對過程控制沒有任何影響。HPM采用了大量的自診斷功能,隨時(shí)診斷運(yùn)行狀 HPM采用了大量的自診斷功能,隨時(shí)診斷運(yùn)行狀 況和任何故障。故障又分為硬故障和軟故障,HPM的狀態(tài)不但在面板上有LED顯示,又在GUS HPM的狀態(tài)不但在面板上有LED顯示,又在GUS 上的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)顯示畫面中可以看到。HPM的任何電路板均可帶電插拔,大大方便維修。HPM的任何電路板均可帶電插拔,大大方便維修。更換AO或DO時(shí),手操器可維持輸出。更換AO或DO時(shí),手操器可維持輸出。因?yàn)樵诋a(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就特別考慮了冗余選擇,因此 完全支持主模件到備份模件的自動(dòng)切換,不需要 用戶編程。在線診斷功能確保主付模件均正常運(yùn) 行。1:1的冗余最大限度發(fā)揮了系統(tǒng)的可得到性,行。1:1的冗余最大限度發(fā)揮了系統(tǒng)的可得到性,而且簡化了系統(tǒng)的電纜連接和組態(tài)。HPM功能介紹 HPM功能介紹
所有的控制功能都是在HPMM內(nèi)完成的,所有的控制功能都是在HPMM內(nèi)完成的,而數(shù)據(jù)采集,信號調(diào)制報(bào)警處理均在I/O處 而數(shù)據(jù)采集,信號調(diào)制報(bào)警處理均在I/O處 理器板完成??刂乒δ馨◤?fù)雜的常規(guī)控 制方案、連鎖邏輯功能和面向過程工程師 的高級控制語言(CL/ HPM)。的高級控制語言(CL/ HPM)。PID控制(手動(dòng)、自動(dòng)、串級、比率)PID控制(手動(dòng)、自動(dòng)、串級、比率)基本邏輯算法 采樣和保持 計(jì)數(shù) 高/中/低選擇 用戶自定義功能塊 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳送 送高/ 送高/低限制 乘方/ 乘方/開方 帶跟蹤的PID邏輯控制 帶跟蹤的PID邏輯控制
HPM的控制功能組態(tài)都可以在線 HPM的控制功能組態(tài)都可以在線完成和下 在線完成和下 裝,且對其它功能沒有任何影響。
系統(tǒng)提供PID回路自整定軟件RAIP TUNE,系統(tǒng)提供PID回路自整定軟件RAIP TUNE,可以實(shí)現(xiàn)對每個(gè)PID回路的PID參數(shù)實(shí)現(xiàn)自 可以實(shí)現(xiàn)對每個(gè)PID回路的PID參數(shù)實(shí)現(xiàn)自 動(dòng)整定。動(dòng)整定。
HPM提供的過程控制語言 HPM提供的過程控制語言 CL/HPM是Honeywell在過程管理站(HPM)CL/HPM是Honeywell在過程管理站(HPM)上運(yùn)行的面向過程的控制語言。它的語言 采用順序結(jié)構(gòu)的方式,適合于批量或綜合 應(yīng)用的需要;計(jì)算功能適合連續(xù)控制任務(wù) 的需要。這種控制語言最關(guān)鍵的特點(diǎn)是與本地HPM 這種控制語言最關(guān)鍵的特點(diǎn)是與本地HPM 的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)共享數(shù)據(jù),并且與UCN上的 的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)共享數(shù)據(jù),并且與UCN上的 其它設(shè)備共享數(shù)據(jù)。HPM的順序控制功能由HPM/CL語言完成,每個(gè) HPM的順序控制功能由HPM/CL語言完成,每個(gè) 順控模塊有多個(gè)Phase構(gòu)成,每個(gè)Phase由多個(gè) 順控模塊有多個(gè)Phase構(gòu)成,每個(gè)Phase由多個(gè) Step構(gòu)成,每步由多條命令構(gòu)成,這些命令可以 Step構(gòu)成,每步由多條命令構(gòu)成,這些命令可以 開關(guān)現(xiàn)場泵和閥,也可以接受操作員命令或執(zhí)行 連續(xù)控制模塊的輸出。
系統(tǒng)最大可以執(zhí)行250個(gè)過程模件點(diǎn),每個(gè)過程 系統(tǒng)最大可以執(zhí)行250個(gè)過程模件點(diǎn),每個(gè)過程 模件點(diǎn)可以嵌套一個(gè)或多個(gè)CL順控程序。由于 模件點(diǎn)可以嵌套一個(gè)或多個(gè)CL順控程序。由于 HPM采用確定性控制,所以每個(gè)過程模件點(diǎn)可以 HPM采用確定性控制,所以每個(gè)過程模件點(diǎn)可以 按照組態(tài)設(shè)定的執(zhí)行周期完成順序控制。
工藝流程如圖所示,順序控制要求是將TANK 33的原料加入REACTOR 30。工藝流程如圖所示,順序控制要求是將TANK 33的原料加入REACTOR 30。其順控程序如下, 該段程序執(zhí)行了Phase3_ch_R30段中加料步驟 其順控程序如下, 該段程序執(zhí)行了Phase3_ch_R30段中加料步驟
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phase 3_ch_R30 step chrg_mon open VL3301, VL3003 1 AG3001 on ? Set flow to 5DGPM set FIC301.SP=50 2 PU3001 on wait off close WT3301.PV =0 AG3301, PU3001 VL3301, VL3003 3 ? Put loop in Manual and close valve set FIC301.MODE = MAN 4 FIC301.OP = 0 set Display message for operator ? send(wait): “Monomer charge complete” 5 ①打開VL3301和VL3303兩個(gè) 打開VL3301和VL3303兩個(gè) 電動(dòng)閥,同時(shí)開啟反應(yīng)器中的 攪拌器AG3001。攪拌器AG3001。②將流量控制回路FIC301的給 ②將流量控制回路FIC301的給 定設(shè)定為50%,將泵PU3001 定設(shè)定為50%,將泵PU3001 啟動(dòng)。等待直到TANK33的料 啟動(dòng)。等待直到TANK33的料 排空。③停止攪拌器AG3301和泵 ③停止攪拌器AG3301和泵 PU3001,關(guān)電動(dòng)閥VL3301和 PU3001,關(guān)電動(dòng)閥VL3301和 VL3303。VL3303。④將流量控制回路FIC301切換 ④將流量控制回路FIC301切換 到手動(dòng),將調(diào)節(jié)閥關(guān)死。⑤送信息給操作員,加料完成。?表示程序解釋,不影響順序 控制。
操作站--全方位用戶操作站 操作站--全方位用戶操作站GUS 全方位用戶操作站GUS 全方位用戶操作站(Global 全方位用戶操作站(Global Users Station,GUS)是 Station,GUS)是 LCN上的一個(gè)節(jié)點(diǎn),是以Windows 2000作為操作系統(tǒng),LCN上的一個(gè)節(jié)點(diǎn),是以Windows 2000作為操作系統(tǒng),具有兩個(gè)處理器的高性能操作站。GUS能滿足操作人員,管理人員,系統(tǒng)工程師及維護(hù)人員 GUS能滿足操作人員,管理人員,系統(tǒng)工程師及維護(hù)人員 的各種要求,并可以為各級人員設(shè)置權(quán)限,用戶名和密碼。GUS操作站可以配置操作員鍵盤,實(shí)現(xiàn)以下功能: GUS操作站可以配置操作員鍵盤,實(shí)現(xiàn)以下功能: 選擇畫面;選擇控制方式(MAN/AUTO/CAS);設(shè)定值/ 選擇畫面;選擇控制方式(MAN/AUTO/CAS);設(shè)定值/ 輸出值的升/ 用光標(biāo)或數(shù)字鍵);順序起動(dòng)/ 輸出值的升/降(用光標(biāo)或數(shù)字鍵);順序起動(dòng)/停止;選擇 報(bào)警組;報(bào)警確認(rèn)/ 報(bào)警組;報(bào)警確認(rèn)/復(fù)位;打印屏幕;選擇趨勢記錄和報(bào) 表??蓪ΤR?guī)控制的參數(shù)進(jìn)行顯示和修改。
歷史記錄功能-歷史模件HM 歷史記錄功能-歷史模件HM 歷史模件(History Module,HM)是一個(gè)具有大存貯量的模件,可 歷史模件(History Module,HM)是一個(gè)具有大存貯量的模件,可 被LCN網(wǎng)上所有的模件所使用。如其名所表示的,它是TPS統(tǒng)的儲(chǔ)存 LCN網(wǎng)上所有的模件所使用。如其名所表示的,它是TPS統(tǒng)的儲(chǔ)存 單元,容量巨大。歷史模件具有強(qiáng)大的處理能力,可用來建立大量易 于檢索的數(shù)據(jù)供工程師和操作員使用。歷史模件存貯系統(tǒng)的點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)??捎?jì)算和存貯每小時(shí)、工作班、日、月的平均值以及每段時(shí)間的最高和最低值。歷史模件還可存貯系統(tǒng)所有的歷史事件,如過程報(bào)警、系統(tǒng)狀態(tài)改變、操作過程和系統(tǒng)變化,以及錯(cuò)誤信息。此外,歷史模件還存貯顯示文件、裝載文件、順序文件、控制語言、邏輯管理站梯形邏輯程序和組態(tài)源文件等系統(tǒng)文件,確認(rèn)點(diǎn)(CHECKPOINT)文件及在線維護(hù)信息等。(CHECKPOINT)文件及在線維護(hù)信息等。斷點(diǎn)保護(hù)(CHECKPOINT)功能是HM自動(dòng)定時(shí)或手動(dòng)存儲(chǔ)整個(gè)系統(tǒng) 斷點(diǎn)保護(hù)(CHECKPOINT)功能是HM自動(dòng)定時(shí)或手動(dòng)存儲(chǔ)整個(gè)系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)上的所有信息,在停電或系統(tǒng)故障后可以迅速,準(zhǔn)確地恢復(fù)整個(gè) 系統(tǒng),對生產(chǎn)過程不造成任何影響。這對于工業(yè)生產(chǎn)來講是非常重要 和必須的。HM支持盤冗余配置。HM支持盤冗余配置。
工程師站
TPS系統(tǒng)的每臺(tái)GUS都具有工程師站的組態(tài)功 TPS系統(tǒng)的每臺(tái)GUS都具有工程師站的組態(tài)功 能,包括控制回路組態(tài),編程,畫面生成,報(bào) 表生成,過程趨勢和參數(shù)整定等
組態(tài)軟件
TPS系統(tǒng)組態(tài)可以分為網(wǎng)絡(luò)組態(tài),數(shù)據(jù)庫組態(tài),TPS系統(tǒng)組態(tài)可以分為網(wǎng)絡(luò)組態(tài),數(shù)據(jù)庫組態(tài),控制功能組態(tài)和流程圖組態(tài)幾個(gè)部分。網(wǎng)絡(luò)組態(tài)分別對LCN和UCN網(wǎng)上的各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn) 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)分別對LCN和UCN網(wǎng)上的各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn) 行功能分配和資源配置,使他們能有效地實(shí)現(xiàn) 通信和數(shù)據(jù)交換
數(shù)據(jù)庫組態(tài)可以分別完成實(shí)時(shí)區(qū)域數(shù)據(jù)庫的組態(tài)和歷史組 的分配。同時(shí)也可以生成固定格式報(bào)表和自由格式報(bào)表。控制方案的組態(tài)通過填表的方式完成,可產(chǎn)生一個(gè)模板點(diǎn),再利用模板建點(diǎn)法(Exception Build),可以建立大量 再利用模板建點(diǎn)法(Exception Build),可以建立大量 的同類型點(diǎn)。大大節(jié)約組態(tài)時(shí)間。GUS 操作站中的畫面制作工具軟件Display Builder 可 操作站中的畫面制作工具軟件Display 以幫助工程技術(shù)人員,快速創(chuàng)建視覺良好、容易操作的流 程圖顯示畫面,這些畫面既可在GUS上也可在個(gè)人電腦上 程圖顯示畫面,這些畫面既可在GUS上也可在個(gè)人電腦上 生成。Display Builder提供了顯示元素和腳本語言程序 生成。Display Builder提供了顯示元素和腳本語言程序 段的可重用能力,不僅大大降低了創(chuàng)作畫面的工程時(shí)間,而且提高了準(zhǔn)確性。強(qiáng)大的腳本語言功能使得顯示隨過程 數(shù)據(jù)變化的動(dòng)態(tài)效果變得簡單??刂茢?shù)據(jù)以及工廠網(wǎng)絡(luò)上 的OPC數(shù)據(jù)同樣也能方便地顯示在過程流程圖畫面上。OPC數(shù)據(jù)同樣也能方便地顯示在過程流程圖畫面上。
過程趨勢和參數(shù)整定
GUS工程師站可以實(shí)時(shí)監(jiān)視過程趨勢點(diǎn),GUS工程師站可以實(shí)時(shí)監(jiān)視過程趨勢點(diǎn),組趨勢顯示包括八條趨勢點(diǎn),顯示時(shí)間周 期從二分鐘到八小時(shí)可以在畫面上實(shí)時(shí)選 擇,新數(shù)據(jù)將舊數(shù)據(jù)向左推移(polling 擇,新數(shù)據(jù)將舊數(shù)據(jù)向左推移(polling scheme)。工程師站可以同時(shí)進(jìn)行參數(shù)整 scheme)。工程師站可以同時(shí)進(jìn)行參數(shù)整 定,修改控制常數(shù)和濾波常數(shù)。
通訊系統(tǒng)
TPS的通訊系統(tǒng)采用全冗余的工業(yè)化數(shù)字通 TPS的通訊系統(tǒng)采用全冗余的工業(yè)化數(shù)字通 訊系統(tǒng)??刂茖硬捎脝为?dú)的UCN控制網(wǎng)絡(luò),訊系統(tǒng)。控制層采用單獨(dú)的UCN控制網(wǎng)絡(luò),操作監(jiān)視層則采用LCN網(wǎng)絡(luò)將多個(gè)UCN網(wǎng) 操作監(jiān)視層則采用LCN網(wǎng)絡(luò)將多個(gè)UCN網(wǎng) 絡(luò)連接在一起實(shí)現(xiàn)中央監(jiān)控。LCN可以通 絡(luò)連接在一起實(shí)現(xiàn)中央監(jiān)控。LCN可以通 過光線擴(kuò)展器LCNE實(shí)現(xiàn)中央控制室和現(xiàn)場 過光線擴(kuò)展器LCNE實(shí)現(xiàn)中央控制室和現(xiàn)場 機(jī)柜室的光纖連接,每段光纜可達(dá)2 機(jī)柜室的光纖連接,每段光纜可達(dá)2公里(無中繼設(shè)備)。無中繼設(shè)備)冗余
UCN和LCN及網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備NIM采用全冗余配置,在正常進(jìn)行狀態(tài) UCN和LCN及網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備NIM采用全冗余配置,在正常進(jìn)行狀態(tài) 下定時(shí)自動(dòng)切換,不會(huì)有數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)某一路通訊發(fā)生故 障時(shí),系統(tǒng)在操作站上有系統(tǒng)報(bào)警提示。LCN網(wǎng)連接的節(jié)點(diǎn)最多可達(dá)96個(gè)。在系統(tǒng)正常工作時(shí),可以很方 LCN網(wǎng)連接的節(jié)點(diǎn)最多可達(dá)96個(gè)。在系統(tǒng)正常工作時(shí),可以很方 便地掛上或卸掉它們,而不影響系統(tǒng)的其它節(jié)點(diǎn)的正常工作。LCN 便地掛上或卸掉它們,而不影響系統(tǒng)的其它節(jié)點(diǎn)的正常工作。LCN 為兩條冗余的同軸電纜,分為主電纜和備份電纜,當(dāng)主纜損壞或出 現(xiàn)通訊錯(cuò)誤時(shí),備份電纜自動(dòng)接替工作,成為主纜。電纜和節(jié)點(diǎn)間 的連接是通過節(jié)點(diǎn)上的傳輸電路板,這樣設(shè)計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)某一 節(jié)點(diǎn)損壞時(shí),LCN網(wǎng)上的其它節(jié)點(diǎn)的通訊不受影響。此外,LCN還 節(jié)點(diǎn)損壞時(shí),LCN網(wǎng)上的其它節(jié)點(diǎn)的通訊不受影響。此外,LCN還 為所有的節(jié)點(diǎn)提供同步時(shí) UCN采用冗余同軸連接各個(gè)控制器和網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備,采用32位 UCN采用冗余同軸連接各個(gè)控制器和網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備,采用32位 CRC幀檢測順序(FCS)確認(rèn)接受的每一個(gè)幀,使用軟件檢查傳送 CRC幀檢測順序(FCS)確認(rèn)接受的每一個(gè)幀,使用軟件檢查傳送 信息的長度確保網(wǎng)絡(luò)的可靠性。檢測到任何錯(cuò)誤馬上通知發(fā)送設(shè)備 重新發(fā)送。UCN上各個(gè)節(jié)點(diǎn)與UCN連接的接口的發(fā)送和接受電路是獨(dú)立的,UCN上各個(gè)節(jié)點(diǎn)與UCN連接的接口的發(fā)送和接受電路是獨(dú)立的,使得網(wǎng)絡(luò)上各節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)電氣隔離,任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生電路故障時(shí)不 會(huì)影響通信。主干電纜和分枝電纜設(shè)計(jì)進(jìn)一步起到故障隔離作用。
第二層的安全保護(hù)體現(xiàn)在軟件對UCN網(wǎng)絡(luò)上所有節(jié)點(diǎn) 第二層的安全保護(hù)體現(xiàn)在軟件對UCN網(wǎng)絡(luò)上所有節(jié)點(diǎn) 進(jìn)行診斷和統(tǒng)計(jì),監(jiān)視和報(bào)告各節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)的通信狀 況,統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤超過預(yù)設(shè)值時(shí)有報(bào)警提示,這種檢查可 以確??刂茟?yīng)用高度實(shí)時(shí)性的要求。為了確保UCN網(wǎng)的通訊能力,每個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)自我檢測連 為了確保UCN網(wǎng)的通訊能力,每個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)自我檢測連 續(xù)傳送狀況,如果發(fā)現(xiàn)連續(xù)占用傳送超過1/2秒,將 續(xù)傳送狀況,如果發(fā)現(xiàn)連續(xù)占用傳送超過1/2秒,將 關(guān)閉該節(jié)點(diǎn)的傳送口。萬一多個(gè)電纜故障出現(xiàn),通訊 軟件會(huì)試圖在UCN網(wǎng)上重新建立連接,該方式被稱為 軟件會(huì)試圖在UCN網(wǎng)上重新建立連接,該方式被稱為 “Auto-Reconnect”。Auto-Reconnect” 網(wǎng)絡(luò)接口模件(Network 網(wǎng)絡(luò)接口模件(Network Interface Module,Module,NIM)是連接LCN網(wǎng)和UCN網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接口模件,它 NIM)是連接LCN網(wǎng)和UCN網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接口模件,它 完成從LCN傳輸和通信協(xié)議向UCN傳輸和通信協(xié)議的 完成從LCN傳輸和通信協(xié)議向UCN傳輸和通信協(xié)議的 轉(zhuǎn)換,而且向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)廣播時(shí)鐘,使網(wǎng)絡(luò)上所有模件 的時(shí)鐘保持一致。NIM為冗余配置,備用NIM總是從 的時(shí)鐘保持一致。NIM為冗余配置,備用NIM總是從 主NIM保持更新相關(guān)信息,這樣可以隨時(shí)切換而不影 NIM保持更新相關(guān)信息,這樣可以隨時(shí)切換而不影 響通訊。這樣的切換可以是自動(dòng)的,也可以是操作員 手動(dòng)完成。
接口設(shè)備
LCN主要技術(shù)參數(shù)如下: LCN主要技術(shù)參數(shù)如下: 光纖擴(kuò)展可達(dá)20kM; 光纖擴(kuò)展可達(dá)20kM; 每條LCN最多支持96節(jié)點(diǎn); 每條LCN最多支持96節(jié)點(diǎn); 每條LCN最多可連10條UCN; 每條LCN最多可連10條UCN; 連接到LCN上的主要設(shè)備包括:GUS全方位用戶站; 連接到LCN上的主要設(shè)備包括:GUS全方位用戶站; HM歷史模件;NIM網(wǎng)絡(luò)接口模件;EPLCG增強(qiáng)型PLC HM歷史模件;NIM網(wǎng)絡(luò)接口模件;EPLCG增強(qiáng)型PLC 網(wǎng)絡(luò)接口模件;APP應(yīng)用處理平臺(tái)等。網(wǎng)絡(luò)接口模件;APP應(yīng)用處理平臺(tái)等。UCN主要技術(shù)參數(shù)如下: UCN主要技術(shù)參數(shù)如下: UCN網(wǎng)長度最長2公里;每條UCN最多支持32對節(jié)點(diǎn).UCN網(wǎng)長度最長2公里;每條UCN最多支持32對節(jié)點(diǎn).連接到UCN上的主要設(shè)備包括:高性能過程管理站 連接到UCN上的主要設(shè)備包括:高性能過程管理站(HPM);高級過程管理站(APM);過程管理站(PM);(HPM);高級過程管理站(APM);過程管理站(PM); 邏輯管理站(LM);故障安全系統(tǒng)(FSC)等。邏輯管理站(LM);故障安全系統(tǒng)(FSC)等。
系統(tǒng)內(nèi)通訊方法說明
局域控制網(wǎng)絡(luò)(Local 局域控制網(wǎng)絡(luò)(Local Control Network,LCN)是一 Network,LCN)是一 條通訊速率很高、冗余的通訊總線,連接著中央控制室內(nèi) 的所有控制設(shè)備。LCN電纜的通訊速率為5Mb/s,采用國 的所有控制設(shè)備。LCN電纜的通訊速率為5Mb/s,采用國 際標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.4令牌總線協(xié)議,帶有傳輸數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢查 際標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.4令牌總線協(xié)議,帶有傳輸數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢查 功能。LCN采用總線方式連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)。功能。LCN采用總線方式連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)。UCN網(wǎng)絡(luò)的通信采用IEEE 802.4協(xié)議令牌傳送方式,通 UCN網(wǎng)絡(luò)的通信采用IEEE 802.4協(xié)議令牌傳送方式,通 訊速率為5MB/s,網(wǎng)絡(luò)上的模件可以進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通訊 訊速率為5MB/s,網(wǎng)絡(luò)上的模件可以進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通訊(Peer To Peer),所有模件共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),使這些設(shè)備 Peer),所有模件共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),使這些設(shè)備 可以互享信息、相互協(xié)調(diào)、實(shí)現(xiàn)先進(jìn)、復(fù)雜的控制策略。UCN也是采用總線方式連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)。UCN網(wǎng)通過NIM UCN也是采用總線方式連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)。UCN網(wǎng)通過NIM 和LCN網(wǎng)相連并進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊。LCN網(wǎng)相連并進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊。
系統(tǒng)柜內(nèi)供電
DCS機(jī)柜供電系統(tǒng),冗余配置。一對 DCS機(jī)柜供電系統(tǒng),冗余配置。一對 220VAC電源通過電源背板分別向各個(gè)卡 220VAC電源通過電源背板分別向各個(gè)卡 件箱供電。一對電源最多可以帶兩個(gè)系統(tǒng) 柜.機(jī) 柜 正 面
機(jī)柜、卡件箱
機(jī)柜(2100×800×800)采用前后開門式標(biāo)準(zhǔn) 機(jī)柜(2100×800×800)采用前后開門式標(biāo)準(zhǔn) 機(jī)柜,前面裝有各種卡件和電源,背面裝有FTA。機(jī)柜,前面裝有各種卡件和電源,背面裝有FTA。(LCN)卡件箱分為:雙節(jié)點(diǎn)卡件箱和5槽卡件箱; LCN)卡件箱分為:雙節(jié)點(diǎn)卡件箱和5 雙節(jié)點(diǎn)卡件箱上2 雙節(jié)點(diǎn)卡件箱上2下3中間是兩個(gè)電源。5槽卡件 中間是兩個(gè)電源。5 箱只有一個(gè)電源和5 箱只有一個(gè)電源和5個(gè)插槽。(UCN)IOP卡件箱:每個(gè)系統(tǒng)柜有3個(gè)IOP卡件 UCN)IOP卡件箱:每個(gè)系統(tǒng)柜有3 IOP卡件 箱每個(gè)卡件箱里有15個(gè)槽位,可以分別安裝各種 箱每個(gè)卡件箱里有15個(gè)槽位,可以分別安裝各種 I/O卡件。I/O卡件。還有一種7 IOP卡件箱這里不做說明 還有一種7槽IOP卡件箱這里不做說明
網(wǎng)絡(luò)通訊介質(zhì)
網(wǎng)絡(luò)通訊介質(zhì)可以分為三類: A:同軸電纜 B:雙絞線 C:光纖
同軸電纜 分有50 分有50、75 兩種。TPS(LCN)采用 兩種。TPS(LCN)采用 的是同軸電纜通訊介質(zhì)。50 同軸電纜傳輸數(shù)字信號,傳輸速率為 10Mbps,它的抗干擾能力強(qiáng),多站適應(yīng)性 10Mbps,它的抗干擾能力強(qiáng),多站適應(yīng)性 較好,在集散系統(tǒng)中應(yīng)用較多。75 同軸電纜一般傳輸模擬信號,也可傳 輸數(shù)字信號,傳輸速率為50Mbps,常用于 輸數(shù)字信號,傳輸速率為50Mbps,常用于 電視系統(tǒng)。
雙絞線、光纖
雙絞線:可以傳輸數(shù)字信號和模擬信號,有價(jià)格低廉、數(shù)據(jù)傳輸率低為1 2Mbps,有價(jià)格低廉、數(shù)據(jù)傳輸率低為1-2Mbps,可連接的設(shè)備少等特點(diǎn),使用廣泛,現(xiàn)場 總線常采用雙絞線。光纖:不受電磁干擾影響,數(shù)據(jù)傳輸速率 高達(dá)幾百兆波特率,可以支持的設(shè)備多,但價(jià)格貴,集散系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信采用光纜。I/O卡件性能 I/O卡件性能 I/O卡件類型 I/O卡件類型
I/O卡件的常用類型有以下幾種: I/O卡件的常用類型有以下幾種: 模擬信號輸入AI(5V電壓或4 模擬信號輸入AI(1-5V電壓或4-20mA)模擬信號輸出AO(模擬信號輸出AO(4-20mA)數(shù)字信號輸入DI 數(shù)字信號輸入DI 數(shù)字信號輸出DO 數(shù)字信號輸出DO 熱電阻信號輸入RTD 熱電阻信號輸入RTD 脈沖輸入卡PI 脈沖輸入卡PI AI卡件 AI卡件
功能: 接收現(xiàn)場變送器采集的信號(溫度、壓 力、物位、流量、密度等)。信號類型: 接收1 5V、20mA、電阻信號 接收1-5V、4-20mA、電阻信號 毫伏信號 FTA接線方式: FTA接線方式: 兩線制、三線制、四線制 AO卡件 AO卡件
功能: 發(fā)送信號到現(xiàn)場驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作(氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、變頻器等)信號類型: 4-20mA FTA接線方式: FTA接線方式: 兩線制 DI卡件 DI卡件
DI功能: DI功能: 接收現(xiàn)場回來的干接點(diǎn)信號(電機(jī) 的運(yùn)行狀態(tài)信號、閥門的開關(guān)狀態(tài)、泵的 運(yùn)行狀態(tài)等)運(yùn)行狀態(tài)等)信號類型: 干接點(diǎn)信號 FTA接線方式: FTA接線方式: 兩線制
DO卡件 DO卡件
DO功能: DO功能: 發(fā)出信號驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場的設(shè)備如(開關(guān) 閥的開/關(guān)、電機(jī)的停/啟、泵的停/ 閥的開/關(guān)、電機(jī)的停/啟、泵的停/啟)信號類型: 干接點(diǎn)信號 接線方式: 二線制
當(dāng)DI/DO接收或發(fā)出有源信號時(shí)要加繼電器隔離 DI/DO接收或發(fā)出有源信號時(shí)要加繼電器隔離
FTA FTA:TPS系統(tǒng)的接線端子板。不同的卡件有其 FTA:TPS系統(tǒng)的接線端子板。不同的卡件有其 相應(yīng)的FTA 相應(yīng)的FTA 功能特點(diǎn) 支持冗余接線方式 支持配電與不配電接線方式 實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場與中控接線隔離 節(jié)省中間接線 節(jié)省安裝空間 TPS的網(wǎng)絡(luò)類型 TPS的網(wǎng)絡(luò)類型
TPS系統(tǒng)分為以下三種網(wǎng)絡(luò)類型: TPS系統(tǒng)分為以下三種網(wǎng)絡(luò)類型: A.PIN:(工廠控制網(wǎng)絡(luò))可以訪問過程絡(luò)網(wǎng)中的 PIN:(工廠控制網(wǎng)絡(luò))可以訪問過程絡(luò)網(wǎng)中的 數(shù)據(jù) B.LCN:過程控制網(wǎng)絡(luò)(GUS位于這一層)LCN:過程控制網(wǎng)絡(luò)(GUS位于這一層)
C.UCN:萬能控制絡(luò)(與現(xiàn)場的設(shè)備和儀表相連)UCN:萬能控制絡(luò)(與現(xiàn)場的設(shè)備和儀表相連)
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
本廠DCS系統(tǒng)的概況 本廠DCS系統(tǒng)的概況
一、中央控制室 名 稱 數(shù)量 單位 操作站(雙屏)操作站(雙屏)61 臺(tái) 包括: 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 122 臺(tái) 操作鍵盤 61 臺(tái) 鼠 標(biāo) 61 臺(tái) 輔助操作臺(tái) 20 套 每臺(tái)包括: 開關(guān)按鈕 約20 只 彩色噴墨打印機(jī) 12 臺(tái) 光纖通訊系統(tǒng) 5 套 包括:網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(冗余)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī), 網(wǎng)絡(luò)接口, 交換機(jī)(冗余)包括:網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(冗余)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī), 網(wǎng)絡(luò)接口, 交換機(jī)(冗余)、光電轉(zhuǎn)換器、光纖等 大屏幕監(jiān)視系統(tǒng) 1 套(6臺(tái)大屏幕監(jiān)視器)(6臺(tái)大屏幕監(jiān)視器)生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng) 1 套 包括:監(jiān)視終端設(shè)備、OPC服務(wù)器(冗余)交換機(jī)(冗余)包括:監(jiān)視終端設(shè)備、OPC服務(wù)器(冗余)、交換機(jī)(冗余)、光電轉(zhuǎn)換器、網(wǎng)絡(luò) 接口, 接口, 光纜、打印機(jī)等。(具體數(shù)量待定)
二、煤氣化裝置控制室 名 稱 1.過程接口和控制器 2.端子柜/安全柵柜 3.繼電器柜 4.操作站(雙屏)包括: 彩色LCD(22”)操作鍵盤 鼠 標(biāo) 5.工程師站 包括: 彩色LCD(22”)操作鍵盤 鼠 標(biāo) 6.通訊系統(tǒng) 7.彩色噴墨打印機(jī) 8.輔助操作臺(tái) 每臺(tái)包括: 開關(guān)按鈕 9.歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元 10.通訊接口(通訊協(xié)議為MODBUS RTU)11. GPS 數(shù)量 供貨商確定 供貨商確定 供貨商確定 6 12 6 6 2 2 2 2 1 1 1 約 20 1 約200 3 單位
臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 套 臺(tái) 套 只 套 個(gè) 套
三、甲醇裝置控制室 名 稱 1.過程接口和控制器 2.端子柜/安全柵柜 端子柜/ 3.繼電器柜 4.操作站(雙屏)操作站(雙屏)包括: 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 操作鍵盤 鼠 標(biāo) 5.工程師站 包括: 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 操作鍵盤 鼠 標(biāo) 6.通訊系統(tǒng) 7.彩色噴墨打印機(jī) 8.輔助操作臺(tái) 每臺(tái)包括: 開關(guān)按鈕 9.歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元 10.通訊接口RS485 通訊接口RS485(通訊協(xié)議為MODBUS RTU)通訊協(xié)議為MODBUS 11. GPS 11.
數(shù)量 供貨商確定 供貨商確定 供貨商確定 5 10 5 5 1 1 1 1 1 1 1 約20 1 約25 1 單位
臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 套 臺(tái) 套 只 套 個(gè) 套
四、MTP裝置控制室 MTP裝置控制室 名 稱 1.過程接口和控制器 2.端子柜/安全柵柜 端子柜/ 3.繼電器柜 4.操作站(雙屏)操作站(雙屏)包括: 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 操作鍵盤 鼠 標(biāo) 5.工程師站 包括: 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 操作鍵盤 鼠 標(biāo) 6.通訊系統(tǒng) 7.彩色噴墨打印機(jī) 8.輔助操作臺(tái) 每臺(tái)包括: 開關(guān)按鈕 9.歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元 10.通訊接口RS485 通訊接口RS485(通訊協(xié)議為MODBUS RTU)通訊協(xié)議為MODBUS 11. GPS 11.
數(shù)量 供貨商確定 供貨商確定 供貨商確定 5 10 5 5 1 1 1 1 1 1 6 約20 1 約20 1 單位
臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 套 臺(tái) 套 只 套 個(gè) 套
五、PP裝置控制室 PP裝置控制室 名 稱 1.過程接口和控制器 2.端子柜/安全柵柜 端子柜/ 3.繼電器柜 4.操作站(雙屏)操作站(雙屏)包括: 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 操作鍵盤 鼠 標(biāo) 5.工程師站 包括: 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 操作鍵盤 鼠 標(biāo) 6.通訊系統(tǒng) 7.彩色噴墨打印機(jī) 8.輔助操作臺(tái) 每臺(tái)包括: 開關(guān)按鈕 9.歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元 10.通訊接口RS485 通訊接口RS485(通訊協(xié)議為MODBUS RTU)通訊協(xié)議為MODBUS 11. GPS 11.
數(shù)量 供貨商確定 供貨商確定 供貨商確定 5 10 5 5 1 1 1 1 1 1 6 約20 1 約44 1 單位
臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 套 臺(tái) 套 只 套 個(gè) 套
空分現(xiàn)場操作室布置圖
空分DCS系統(tǒng)圖 空分DCS系統(tǒng)圖
DCS和PLC的區(qū)別 DCS和PLC的區(qū)別
DCS和PLC是兩個(gè)完全不同而又有著千絲萬縷聯(lián)系的概念。DCS和PLC是兩個(gè)完全不同而又有著千絲萬縷聯(lián)系的概念。DCS和PLC都是計(jì)算機(jī)技術(shù)與工業(yè)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,DCS和PLC都是計(jì)算機(jī)技術(shù)與工業(yè)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,主控制系統(tǒng)用的是DCS,而PLC主要應(yīng)用在輔助車間。主控制系統(tǒng)用的是DCS,而PLC主要應(yīng)用在輔助車間。DCS和PLC都有操作員站提供人機(jī)交互的手段、都依靠基 DCS和PLC都有操作員站提供人機(jī)交互的手段、都依靠基 于計(jì)算機(jī)技術(shù)的控制器完成控制運(yùn)算、都通過I/O卡件完 于計(jì)算機(jī)技術(shù)的控制器完成控制運(yùn)算、都通過I/O卡件完 成與一次元件和執(zhí)行裝置的數(shù)據(jù)交換、都具備稱之為網(wǎng)絡(luò) 的通信系統(tǒng)。DCS和PLC如此相似,為什么會(huì)有完全不同 的通信系統(tǒng)。DCS和PLC如此相似,為什么會(huì)有完全不同 的概念,我們在工程實(shí)踐中如何進(jìn)行選擇?我們從歷史沿 革、技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展方向等幾個(gè)方面作一綜述
DCS和PLC的歷史沿革及核心概念 DCS和PLC的歷史沿革及核心概念 DCS為分散控制系統(tǒng)的英文(TOTAL DCS為分散控制系統(tǒng)的英文(TOTAL DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM)簡稱。SYSTEM)簡稱。指的是危險(xiǎn)分散、數(shù)據(jù)集中。70年代中期進(jìn)入市 指的是危險(xiǎn)分散、數(shù)據(jù)集中。70年代中期進(jìn)入市 場,完成模擬量控制,代替以PID運(yùn)算為主的模 場,完成模擬量控制,代替以PID運(yùn)算為主的模 擬控制儀表。首先提出DCS這樣一種思想的是儀 擬控制儀表。首先提出DCS這樣一種思想的是儀 表制造廠商,當(dāng)時(shí)主要應(yīng)用于化工行業(yè)。而PLC 表制造廠商,當(dāng)時(shí)主要應(yīng)用于化工行業(yè)。而PLC 于60年代末研制成功,稱作邏輯運(yùn)算的可編程序 60年代末研制成功,稱作邏輯運(yùn)算的可編程序 控制器(Programmable 控制器(Programmable Logic Controller),Controller),簡稱PLC。主要應(yīng)用于汽車制造業(yè)。簡稱PLC。主要應(yīng)用于汽車制造業(yè)。
DCS和PLC的設(shè)計(jì)原理區(qū)別較大,PLC是從摸仿 DCS和PLC的設(shè)計(jì)原理區(qū)別較大,PLC是從摸仿 原繼電器控制原理發(fā)展起來的,70年代的PLC只 原繼電器控制原理發(fā)展起來的,70年代的PLC只 有開關(guān)量邏輯控制。它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順 序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令;并通 過數(shù)字輸入和輸出操作,來控制各類機(jī)械或生產(chǎn) 過程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工 藝要求。將其存入PLC的用戶程序存儲(chǔ)器,運(yùn)行 藝要求。將其存入PLC的用戶程序存儲(chǔ)器,運(yùn)行 時(shí)按存儲(chǔ)程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行,以完成工藝流程 要求的操作。DCS是在運(yùn)算放大器的基礎(chǔ)上得以發(fā)展的。把所 DCS是在運(yùn)算放大器的基礎(chǔ)上得以發(fā)展的。把所 有的函數(shù)、各過程變量之間的關(guān)系都設(shè)計(jì)成功能 塊。70年代中期的DCS只有模擬量控制。塊。70年代中期的DCS只有模擬量控制。
DCS和PLC控制器的主要差別是在開關(guān)量和模擬 DCS和PLC控制器的主要差別是在開關(guān)量和模擬 量的運(yùn)算上,即使后來兩者相互有些滲透,但是 仍然有區(qū)別。80年代以后,PLC除邏輯運(yùn)算外,仍然有區(qū)別。80年代以后,PLC除邏輯運(yùn)算外,也增加了一些控制回路算法,但要完成一些復(fù)雜 運(yùn)算還是比較困難,PLC用梯形圖編程,模擬量 運(yùn)算還是比較困難,PLC用梯形圖編程,模擬量 的運(yùn)算在編程時(shí)不太直觀,編程比較麻煩。但在 解算邏輯方面,表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)。而DCS使用 解算邏輯方面,表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)。而DCS使用 功能塊封裝模擬運(yùn)算和邏輯運(yùn)算,無論是邏輯運(yùn) 算還是復(fù)雜模擬運(yùn)算的表達(dá)形式都非常清晰,但 相對PLC來說邏輯運(yùn)算的表達(dá)效率較低。相對PLC來說邏輯運(yùn)算的表達(dá)效率較低。
DCS和PLC在歷史沿革上的差異是明顯的,對它 DCS和PLC在歷史沿革上的差異是明顯的,對它 們后續(xù)的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響。然而,對后續(xù)發(fā) 展影響最大的,并不是起源技術(shù)上的差別,而是 其起源概念的差別。DCS的核心概念是危險(xiǎn)分散,其起源概念的差別。DCS的核心概念是危險(xiǎn)分散,數(shù)據(jù)集中的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),因此DCS的發(fā)展過 數(shù)據(jù)集中的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),因此DCS的發(fā)展過 程,就是在不斷的運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和 控制技術(shù)的最新成果,來構(gòu)建一個(gè)完整的集散控 制體系,DCS給用戶提供的是一個(gè)完整的面向工 制體系,DCS給用戶提供的是一個(gè)完整的面向工 業(yè)控制的安全可靠高效靈活的解決方案。而PLC 業(yè)控制的安全可靠高效靈活的解決方案。而PLC 的核心概念是可編程序控制器,目的是用來取代 繼電器,執(zhí)行邏輯、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能,建立柔性程序控制裝置。所以,PLC不斷發(fā)展的 建立柔性程序控制裝置。所以,PLC不斷發(fā)展的 主線是在不斷地提高各項(xiàng)能力指標(biāo),給用戶提供 一個(gè)完善的功能靈活的控制裝置。DCS和PLC的技術(shù)特點(diǎn)與相互滲透
不同的概念基礎(chǔ)、不同的發(fā)展道路使得DCS和 PLC有著各自不同的技術(shù)特點(diǎn),而技術(shù)的發(fā)展 也不是封閉的,相互學(xué)習(xí)相互滲透也始終貫穿 在發(fā)展過程之中。
我們知道,一個(gè)PLC的控制器,往往能夠處理幾 我們知道,一個(gè)PLC的控制器,往往能夠處理幾 千個(gè)I/O點(diǎn)(最多可達(dá)8000多個(gè)I/O)。而DCS 千個(gè)I/O點(diǎn)(最多可達(dá)8000多個(gè)I/O)。而DCS 的控制器,一般只能處理幾百個(gè)I/O點(diǎn)(不超過 的控制器,一般只能處理幾百個(gè)I/O點(diǎn)(不超過 500個(gè)I/O)。難道是DCS開發(fā)人員技術(shù)水平太 500個(gè)I/O)。難道是DCS開發(fā)人員技術(shù)水平太 差了嗎?恐怕不是。從集散體系的要求來說,不 允許有控制集中的情況出現(xiàn),太多點(diǎn)數(shù)的控制器 在實(shí)際應(yīng)用中是毫無用處的,DCS開發(fā)人員根本 在實(shí)際應(yīng)用中是毫無用處的,DCS開發(fā)人員根本 就沒有開發(fā)帶很多I/O點(diǎn)數(shù)控制器的需要驅(qū)動(dòng),就沒有開發(fā)帶很多I/O點(diǎn)數(shù)控制器的需要驅(qū)動(dòng),他們的主要精力在于提供體系的可靠性和靈活性。而PLC不一樣,作為一個(gè)獨(dú)立的柔性控制裝置,PLC不一樣,作為一個(gè)獨(dú)立的柔性控制裝置,帶點(diǎn)能力越強(qiáng)當(dāng)然也就代表其技術(shù)水平越高了,至于整個(gè)控制體系的應(yīng)用水平呢,這主要是工程 商和用戶的事情,而不是PLC制造商的核心目標(biāo)。商和用戶的事情,而不是PLC制造商的核心目標(biāo)。
控制處理能力
控制處理能力的另一個(gè)指標(biāo),運(yùn)算速度,在人們印象當(dāng) 中PLC也比DCS要快很多。從某一個(gè)角度來看,情況也 PLC也比DCS要快很多。從某一個(gè)角度來看,情況也 的確如此,PLC執(zhí)行邏輯運(yùn)算的效率很高,執(zhí)行1K邏輯 的確如此,PLC執(zhí)行邏輯運(yùn)算的效率很高,執(zhí)行1K邏輯 程序不到1毫秒,其控制周期(DI輸入直接送DO輸出為 程序不到1毫秒,其控制周期(以DI輸入直接送DO輸出為 例)可以控制在50ms以內(nèi);而DCS在處理邏輯運(yùn)算和模 可以控制在50ms以內(nèi);而DCS在處理邏輯運(yùn)算和模 擬運(yùn)算時(shí)采用相同的方式,其控制周期往往在100ms以 擬運(yùn)算時(shí)采用相同的方式,其控制周期往往在100ms以 上。我們用PID算法來比較時(shí),可以發(fā)現(xiàn)PLC執(zhí)行一個(gè) 上。我們用PID算法來比較時(shí),可以發(fā)現(xiàn)PLC執(zhí)行一個(gè) PID運(yùn)算在幾個(gè)毫秒,而DCS的控制器解算一個(gè)PID也需 PID運(yùn)算在幾個(gè)毫秒,而DCS的控制器解算一個(gè)PID也需 要1個(gè)毫秒,這說明PLC和DCS和實(shí)際運(yùn)算能力是相當(dāng)?shù)? 個(gè)毫秒,這說明PLC和DCS和實(shí)際運(yùn)算能力是相當(dāng)?shù)? 某此型號的DCS控制器甚至更強(qiáng)。而控制周期上的差異 某此型號的DCS控制器甚至更強(qiáng)。而控制周期上的差異 主要與控制器的調(diào)度設(shè)計(jì)有關(guān)。大型PLC往往使用副CPU 主要與控制器的調(diào)度設(shè)計(jì)有關(guān)。大型PLC往往使用副CPU 來完成模擬量的運(yùn)算,主CPU高速地完成開關(guān)量運(yùn)算,來完成模擬量的運(yùn)算,主CPU高速地完成開關(guān)量運(yùn)算,所以即使模擬運(yùn)算速度一般,在開關(guān)量控制方面的速度 表現(xiàn)還是非常優(yōu)秀的。而DCS以同樣的速度來處理開關(guān) 表現(xiàn)還是非常優(yōu)秀的。而DCS以同樣的速度來處理開關(guān) 量和模擬量運(yùn)算,控制周期的指標(biāo)確實(shí)不理想。新型的 DCS控制器學(xué)習(xí)了大型PLC的設(shè)計(jì),在控制周期方面的 DCS控制器學(xué)習(xí)了大型PLC的設(shè)計(jì),在控制周期方面的 表現(xiàn)獲得了大幅度的提高。
數(shù)據(jù)通訊交換
數(shù)據(jù)通訊交換主要是指控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及其數(shù)據(jù)交 換形式。在這個(gè)方面DCS有著先天的優(yōu)勢。集散 換形式。在這個(gè)方面DCS有著先天的優(yōu)勢。集散 系統(tǒng)的“分散” 系統(tǒng)的“分散”主要體現(xiàn)在獨(dú)立的控制器上,“集中”主要體現(xiàn)在具有完整數(shù)據(jù)的人機(jī)交互裝 集中” 置上,而將分散和集中連接成集散系統(tǒng)的正是網(wǎng) 絡(luò)。因此,從DCS發(fā)展的早期,網(wǎng)絡(luò)就成為了 絡(luò)。因此,從DCS發(fā)展的早期,網(wǎng)絡(luò)就成為了 DCS生產(chǎn)廠家的核心技術(shù)方向,冗余技術(shù)、窄帶 DCS生產(chǎn)廠家的核心技術(shù)方向,冗余技術(shù)、窄帶 傳輸技術(shù)都是DCS廠家最早研發(fā)或應(yīng)用成功的。傳輸技術(shù)都是DCS廠家最早研發(fā)或應(yīng)用成功的。PLC主要是按照獨(dú)立裝置來設(shè)計(jì)的,其 網(wǎng)絡(luò)” PLC主要是按照獨(dú)立裝置來設(shè)計(jì)的,其 “網(wǎng)絡(luò)” 實(shí)際上是串行通訊。
工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用,從形式上拉平了DCS和PLC網(wǎng)絡(luò)方面的差距。從表面上看很平了DCS和PLC網(wǎng)絡(luò)方面的差距。從表面上看很 多DCS和PLC都應(yīng)用了工業(yè)以太網(wǎng),但是其實(shí)質(zhì) DCS和PLC都應(yīng)用了工業(yè)以太網(wǎng),但是其實(shí)質(zhì) 上的差距卻依然存在。以很多PLC采用的 上的差距卻依然存在。以很多PLC采用的 MODBUS-TCP以例。MODBUS是串行通訊協(xié)議,MODBUS-TCP以例。MODBUS是串行通訊協(xié)議,不是網(wǎng)絡(luò),大家都沒有疑問;MODBUS-TCP是 不是網(wǎng)絡(luò),大家都沒有疑問;MODBUS-TCP是 網(wǎng)絡(luò)嗎?很多人就有疑問了。仔細(xì)分析,MODBUS-TCP是將MODBUS通訊協(xié)議加載到以 MODBUS-TCP是將MODBUS通訊協(xié)議加載到以 太網(wǎng)的TCP協(xié)議之上的一種通訊方式,它雖然具 太網(wǎng)的TCP協(xié)議之上的一種通訊方式,它雖然具 有了網(wǎng)絡(luò)的外形,但依然是一主多從的管理方式,數(shù)據(jù)表的傳輸結(jié)構(gòu)。
組態(tài)維護(hù)功能
組態(tài)維護(hù)功能包括邏輯組態(tài)、下載修改、運(yùn)行調(diào) 試、遠(yuǎn)程診斷等。早期,PLC以梯形圖為主,DCS以模塊功能圖為 早期,PLC以梯形圖為主,DCS以模塊功能圖為 主。經(jīng)過多年的發(fā)展,國際電工委員會(huì)通過 IEC1131-標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了五種編程語言, IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了五種編程語言,目前主流 的DCS和PLC都表示符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn),支持其中的 DCS和PLC都表示符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn),支持其中的 幾種或全部編程語言。從開發(fā)效率和程序可讀性 來考慮,模塊功能圖和順序功能圖越來越成為主 要的編程方式,梯形邏輯和結(jié)構(gòu)化文本成為了自 定義模塊的開發(fā)工具。大型PLC在組態(tài)方式上越 定義模塊的開發(fā)工具。大型PLC在組態(tài)方式上越 來越像DCS,差距在逐漸縮小,而小型PLC仍然 來越像DCS,差距在逐漸縮小,而小型PLC仍然 以梯形圖為主。
硬件封裝結(jié)構(gòu)
PLC一般為大底版式機(jī)架,封閉式I/O模件,封閉式結(jié)構(gòu) PLC一般為大底版式機(jī)架,封閉式I/O模件,封閉式結(jié)構(gòu) 有利與提高I/O模件的可靠性,抗射頻、抗靜電、抗損傷。有利與提高I/O模件的可靠性,抗射頻、抗靜電、抗損傷。PLC模件的I/O點(diǎn)數(shù)有8點(diǎn)、16點(diǎn)、32點(diǎn)。PLC模件的I/O點(diǎn)數(shù)有8點(diǎn)、16點(diǎn)、32點(diǎn)。DCS大部分為19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱加插件式I/O模件,I/O模 DCS大部分為19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱加插件式I/O模件,I/O模 件為裸露式結(jié)構(gòu)。每個(gè)模件的I/O點(diǎn)數(shù)有8點(diǎn)和16點(diǎn),很 件為裸露式結(jié)構(gòu)。每個(gè)模件的I/O點(diǎn)數(shù)有8點(diǎn)和16點(diǎn),很 少使用32點(diǎn)模件。少使用32點(diǎn)模件。DCS的這種結(jié)構(gòu)源于其使用領(lǐng)域主要在大型控制對象,DCS的這種結(jié)構(gòu)源于其使用領(lǐng)域主要在大型控制對象,19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱便于密集布置,較少的I/O點(diǎn)數(shù)則是由于 19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱便于密集布置,較少的I/O點(diǎn)數(shù)則是由于 對分散度的要求。PLC的大底版式機(jī)架,封閉式模件結(jié)構(gòu) 對分散度的要求。PLC的大底版式機(jī)架,封閉式模件結(jié)構(gòu) 在管理和配置上更加靈活,單個(gè)設(shè)備的可靠性更高。因此,不少DCS也吸收了PLC在結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點(diǎn),采用了和PLC相 不少DCS也吸收了PLC在結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點(diǎn),采用了和PLC相 似的封裝結(jié)構(gòu)
人機(jī)交互裝置
在早期,DCS作為一個(gè)系統(tǒng),其人機(jī)交互裝置是DCS廠 在早期,DCS作為一個(gè)系統(tǒng),其人機(jī)交互裝置是DCS廠 家提供的專用裝置。而PLC廠家一般不提供人機(jī)交互裝置,家提供的專用裝置。而PLC廠家一般不提供人機(jī)交互裝置,往往由工程商自主采用通用的監(jiān)控軟件來完成(ifix、往往由工程商自主采用通用的監(jiān)控軟件來完成(如ifix、intouch、組態(tài)王)DCS集成的人機(jī)交互裝置往往有著 intouch、組態(tài)王)。DCS集成的人機(jī)交互裝置往往有著 功能較專業(yè)、穩(wěn)定性較好的特點(diǎn),但是其價(jià)格也很高。隨 著PC技術(shù)的快速發(fā)展,一些通用監(jiān)控軟件發(fā)展很快,功 PC技術(shù)的快速發(fā)展,一些通用監(jiān)控軟件發(fā)展很快,功 能和性能逐漸超過了DCS廠家提供的專用裝置。因此不少 能和性能逐漸超過了DCS廠家提供的專用裝置。因此不少 DCS廠家逐步放棄了專用的人機(jī)交互裝置,轉(zhuǎn)而和PLC一 DCS廠家逐步放棄了專用的人機(jī)交互裝置,轉(zhuǎn)而和PLC一 樣也使用了通用的監(jiān)控軟件。DCS廠家使用通用監(jiān)控軟件 樣也使用了通用的監(jiān)控軟件。DCS廠家使用通用監(jiān)控軟件 并不是簡單地拼裝,而是在通用監(jiān)控軟件的基礎(chǔ)上,通過 合作開發(fā),將自已多年積累的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、系統(tǒng)自診斷 技術(shù)以專用軟件包的形式保留和繼承下來了。
DCS和PLC作為計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)結(jié) DCS和PLC作為計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)結(jié) 合的產(chǎn)物,為自動(dòng)化水平的提高都作出了 各自的貢獻(xiàn)。由于兩者在應(yīng)用上有較大的 相通性,在不同的時(shí)期,其各自的技術(shù)或 價(jià)格優(yōu)勢,都會(huì)直接影響到其市場地位。而市場的反應(yīng)也會(huì)或快或慢地反映到各自 的技術(shù)發(fā)展和價(jià)格調(diào)整上。從總的趨勢來 看,DCS和PLC在技術(shù)上的融合和促進(jìn)將 看,DCS和PLC在技術(shù)上的融合和促進(jìn)將 會(huì)是競爭的主流,而在性價(jià)比方面,你來 我往地不斷攀升,也將是發(fā)展的主旋律。
謝謝!
1本文由jyz13121貢獻(xiàn)
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電儀維護(hù)車間 池常青 DCS概述 DCS概述
DCS 的 發(fā) 展 歷 史 DCS 的 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 DCS 的 概念 DCS 的 組 成 及 特 點(diǎn) DCS和PLC的區(qū)別 DCS和PLC的區(qū)別 DCS 的 發(fā) 展 歷 史
DCS從1975年問世以來,大約有三次比較大的 DCS從1975年問世以來,大約有三次比較大的 變革,七十年代操作站的硬件、操作系統(tǒng)、監(jiān)視 軟件都是專用的,由各DCS廠家自己開發(fā)的,也 軟件都是專用的,由各DCS廠家自己開發(fā)的,也 沒有動(dòng)態(tài)流程圖,通訊網(wǎng)絡(luò)基本上都是輪詢方式 的;八十年代就不一樣了,通訊網(wǎng)絡(luò)較多使用令 牌方式;九十年代操作站出現(xiàn)了通用系統(tǒng),九十 年代末通訊網(wǎng)絡(luò)有部份遵守TCP/IP協(xié)議,有的開 年代末通訊網(wǎng)絡(luò)有部份遵守TCP/IP協(xié)議,有的開 始采用以太網(wǎng)??偟膩砜?,變化主要體現(xiàn)在I/ O板、操作站和通訊網(wǎng)絡(luò)。控制器相對來講變化 要小一些。操作站主要表現(xiàn)在由專用機(jī)變化到通 用機(jī),如PC機(jī)和小型機(jī)的應(yīng)用。但是目前它的操 用機(jī),如PC機(jī)和小型機(jī)的應(yīng)用。但是目前它的操 作系統(tǒng)一般采用UNIX,也有小系統(tǒng)采用NT,相 作系統(tǒng)一般采用UNIX,也有小系統(tǒng)采用NT,相 比較來看UNIX的穩(wěn)定性要好一些,NT則有死機(jī) 比較來看UNIX的穩(wěn)定性要好一些,NT則有死機(jī) 現(xiàn)象。I/O板主要體現(xiàn)在現(xiàn)場總線的引入DCS系 現(xiàn)象。I/O板主要體現(xiàn)在現(xiàn)場總線的引入DCS系 統(tǒng)。
從理論上講,一個(gè)DCS系統(tǒng)可以應(yīng)用于各種行業(yè),從理論上講,一個(gè)DCS系統(tǒng)可以應(yīng)用于各種行業(yè),但是各行業(yè)有它的特殊性,所以DCS也就出現(xiàn)了 但是各行業(yè)有它的特殊性,所以DCS也就出現(xiàn)了 不同的分支,有時(shí)也由于DCS廠家技術(shù)人員工藝 不同的分支,有時(shí)也由于DCS廠家技術(shù)人員工藝 知識(shí)的局限性而引起,如HONEYWELL公司對石 知識(shí)的局限性而引起,如HONEYWELL公司對石 化比較熟悉,其產(chǎn)品在石化行業(yè)應(yīng)用較多,而B AILEY的產(chǎn)品則在電力行業(yè)應(yīng)用比較普遍。用戶 AILEY的產(chǎn)品則在電力行業(yè)應(yīng)用比較普遍。用戶 在選擇DCS的時(shí)候主要是要注意其技術(shù)人員是否 在選擇DCS的時(shí)候主要是要注意其技術(shù)人員是否 對該生產(chǎn)工藝比較熟悉;然后要看該系統(tǒng)適用于 多大規(guī)模,比如NT操作系統(tǒng)的就適應(yīng)于較小規(guī)模 多大規(guī)模,比如NT操作系統(tǒng)的就適應(yīng)于較小規(guī)模 的系統(tǒng);最后是價(jià)格,不同的組合價(jià)格會(huì)有較大 的差異,而國產(chǎn)的DCS系統(tǒng)價(jià)格比進(jìn)口的DCS至 的差異,而國產(chǎn)的DCS系統(tǒng)價(jià)格比進(jìn)口的DCS至 少要低一半,算上備品備件則要低得更多。第一套DCS系統(tǒng)是美國HONEYWELL公司 第一套DCS系統(tǒng)是美國HONEYWELL公司 1975年推出的TDC2000至今三十多年的 1975年推出的TDC2000至今三十多年的 歷史,它幾經(jīng)更新?lián)Q代,技術(shù)性能日趨完 善。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)現(xiàn)在集散控制系統(tǒng)的類 型有2000-3000種,廠家也不計(jì)其數(shù)如: 型有2000-3000種,廠家也不計(jì)其數(shù)如: 橫河公司的 CENTUM CS、ABB公司的 ABB公司的 FREELANCE、FOXBORO公司的I/AS以 FREELANCE、FOXBORO公司的I/AS以 及國產(chǎn)的浙大中控公司的ECS、和利時(shí)公 及國產(chǎn)的浙大中控公司的ECS、和利時(shí)公 司的DCS系統(tǒng)等。司的DCS系統(tǒng)等。
TPS系統(tǒng)是霍尼韋爾1996年推出的控制系 TPS系統(tǒng)是霍尼韋爾1996年推出的控制系 統(tǒng), 在近十年的成長中不斷升級和完善,在 保持系統(tǒng)可靠性, 穩(wěn)定性的同時(shí), 保持系統(tǒng)可靠性, 穩(wěn)定性的同時(shí), 又吸收了 最新的人機(jī)界面技術(shù), 最新的人機(jī)界面技術(shù), 通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及將 我們的先進(jìn)控制(APC)及操作員培訓(xùn)系 我們的先進(jìn)控制(APC)及操作員培訓(xùn)系 統(tǒng)(OTS)與系統(tǒng)無縫的聯(lián)系連接,可以 統(tǒng)(OTS)與系統(tǒng)無縫的聯(lián)系連接,可以 說TPS系統(tǒng)是最先進(jìn)、穩(wěn)定和全面的系統(tǒng)。TPS系統(tǒng)是最先進(jìn)、穩(wěn)定和全面的系統(tǒng)。DCS 的 應(yīng) 用 領(lǐng) 域
水 和 污 水 發(fā) 電 紙 漿、紙 張 和 連 續(xù) 式 網(wǎng) 塑 采 礦、礦 石 和 冶 金 化 工 與 塑 料 制 品 烴 加 工 石 油 和 天 然 氣
DCS 的 概念
DCS全稱:Distributed DCS全稱:Distributed Control System 它的中文意思是集散控制系統(tǒng) 思想:集中管理分散控制(危險(xiǎn)分散、控 制分散、而操作和管理集中的基本設(shè)計(jì)思 想。四C技術(shù):計(jì)算機(jī)(computer)、通信 技術(shù):計(jì)算機(jī)(computer)、通信(communication)、顯示(CRT)、控制 communication)、顯示(CRT)、控制(control)。control)。
什么是組態(tài)? 什么是組態(tài)?
在使用工控軟件中,我們經(jīng)常提到組態(tài)一 詞,組態(tài)英文是“Configuration” 詞,組態(tài)英文是“Configuration”,其意義 究竟是什么呢?簡單的講,組態(tài)就是用應(yīng) 用軟件中提供的工具、方法、完成工程中 某一具體任務(wù)的過程。
與硬件生產(chǎn)相對照,組態(tài)與組裝類似。如要組裝 一臺(tái)電腦,事先提供了各種型號的主板、機(jī)箱、電源、CPU、顯示器、硬盤、光驅(qū)等,我們的工 電源、CPU、顯示器、硬盤、光驅(qū)等,我們的工 作就是用這些部件拼湊成自己需要的電腦。當(dāng)然 軟件中的組態(tài)要比硬件的組裝有更大的發(fā)揮空間,因?yàn)樗话阋扔布械摹安考?因?yàn)樗话阋扔布械摹安考备?,而且?個(gè) “部件” 都很靈活,因?yàn)檐洸考加袃?nèi)部屬 部件” 性,通過改變屬性可以改變其規(guī)格(如大小、性 狀、顏色等)。
在組態(tài)概念出現(xiàn)之前,要實(shí)現(xiàn)某一任務(wù),都是通過編寫程序(如使用 BASIC,C,FORTRAN等)來實(shí)現(xiàn)的。編寫 BASIC,C,FORTRAN等)來實(shí)現(xiàn)的。編寫 程序不但工作量大、周期長,而且容易犯 錯(cuò)誤,不能保證工期。組態(tài)軟件的出現(xiàn),解決了這個(gè)問題。對于過去需要幾個(gè)月的 工作,通過組態(tài)幾天就可以完成。
組態(tài)軟件是有專業(yè)性的。一種組態(tài)軟件只能適合某種領(lǐng)域 的應(yīng)用。組態(tài)的概念最早出現(xiàn)在工業(yè)計(jì)算機(jī)控制中。如 DCS(集散控制系統(tǒng))組態(tài),PLC(可編程控制器)梯形圖 DCS(集散控制系統(tǒng))組態(tài),PLC(可編程控制器)梯形圖 組態(tài)。人機(jī)界面生成軟件就叫工控組態(tài)軟件。其實(shí)在其他 行業(yè)也有組態(tài)的概念,人們只是不這么叫而已。如 AutoCAD,PhotoShop,辦公軟件(PowerPoint)都存 AutoCAD,PhotoShop,辦公軟件(PowerPoint)都存 在相似的操作,即用軟件提供的工具來形成自己的作品,并以數(shù)據(jù)文件保存作品,而不是執(zhí)行程序。組態(tài)形成的數(shù) 據(jù)只有其制造工具或其他專用工具才能識(shí)別。但是不同之 處在于,工業(yè)控制中形成的組態(tài)結(jié)果是用在實(shí)時(shí)監(jiān)控的。組態(tài)工具的解釋引擎,要根據(jù)這些組態(tài)結(jié)果實(shí)時(shí)運(yùn)行。從 表面上看,組態(tài)工具的運(yùn)行程序就是執(zhí)行自己特定的任務(wù)。
雖然說組態(tài)就是不需要編寫程序就能完成 特定的應(yīng)用。但是為了提供一些靈活性,組態(tài)軟件也提供了編程手段,一般都是內(nèi) 置編譯系統(tǒng),提供類BASIC語言,有的甚 置編譯系統(tǒng),提供類BASIC語言,有的甚 至支持VB。至支持VB。DCS 的 組 成 及 特 點(diǎn)
構(gòu)成: 集散控制系統(tǒng)通常由過程控制單元、電源、I/O卡件、機(jī) 集散控制系統(tǒng)通常由過程控制單元、電源、I/O卡件、機(jī) 柜、卡籠、通訊網(wǎng)絡(luò)、操作站、工程師站、軟件等組成。特點(diǎn): 1.完善的控制功能(PID控制、順序控制、邏輯控制、完善的控制功能(PID控制、順序控制、邏輯控制、批量控制等。)2.豐富的監(jiān)控功能(可以監(jiān)控生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)情況)3.簡便的安裝調(diào)試 4.良好的性能和價(jià)格比 5.可靠性好(有完善的自診斷功能、MTBF達(dá)105天)可靠性好(有完善的自診斷功能、MTBF達(dá)
過程控制站高性能過程管理站 過程控制站高性能過程管理站HPM 高性能過程管理站HPM HPM硬件介紹 HPM硬件介紹
HPM從設(shè)計(jì)上就提供了靈活和功能強(qiáng)大 HPM從設(shè)計(jì)上就提供了靈活和功能強(qiáng)大 的數(shù)據(jù)采集和控制功能。的數(shù)據(jù)采集和控制功能。它采用的多處理器 結(jié)構(gòu),用不同的處理器完成不同的任務(wù)。結(jié)構(gòu),用不同的處理器完成不同的任務(wù)。HPM包括先進(jìn)過程管理站模件 HPM包括先進(jìn)過程管理站模件(HPMM)和 包括先進(jìn)過程管理站模件(HPMM)和 I/O子系統(tǒng) HPMM由高性能的通信處理器 I/O子系統(tǒng)。HPMM由高性能的通信處理器 子系統(tǒng)??ê驼{(diào)制解調(diào)器卡、I/O鏈路接口處理器卡 鏈路接口處理器卡、卡和調(diào)制解調(diào)器卡、I/O鏈路接口處理器卡、控制處理器卡所組成,CPU采用兩個(gè) 控制處理器卡所組成,其CPU采用兩個(gè) MOTOROLA公司的 MOTOROLA公司的68040芯片。公司的68040芯片 芯片。
經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的先進(jìn)通信處理器卡,具有高性能網(wǎng)絡(luò)通信能力,完成如網(wǎng)絡(luò)數(shù) 據(jù)存取、對等通信等功能。它同時(shí)對現(xiàn)場控制器產(chǎn)生的報(bào)警進(jìn)行精確的時(shí)間 標(biāo)記。高性能的控制處理器卡完成常規(guī)、邏輯、順序控制功能,同時(shí)執(zhí)行用戶的 CL/HPM程序。因通信和輸入輸出處理分別由不同的處理器完成,控制處理 CL/HPM程序。因通信和輸入輸出處理分別由不同的處理器完成,控制處理 器可以發(fā)揮它強(qiáng)大的功能,專門完成控制策略。先進(jìn)的I/O鏈路處理器是 器可以發(fā)揮它強(qiáng)大的功能,專門完成控制策略。先進(jìn)的I/O鏈路處理器是 HPMM與I/O子系統(tǒng)的接口。HPMM與I/O子系統(tǒng)的接口。I/O子系統(tǒng)包括冗余的輸入輸出鏈路和多達(dá)40對冗余的I/O處理器卡。這些 I/O子系統(tǒng)包括冗余的輸入輸出鏈路和多達(dá)40對冗余的I/O處理器卡。這些 I/O處理器卡完成所有現(xiàn)場I/O信號的數(shù)據(jù)采集和控制功能。比如:I/O卡直 I/O處理器卡完成所有現(xiàn)場I/O信號的數(shù)據(jù)采集和控制功能。比如:I/O卡直 接完成工程單位轉(zhuǎn)換和報(bào)警處理,不需要HPMM的介入。采用冗余的光纖電 接完成工程單位轉(zhuǎn)換和報(bào)警處理,不需要HPMM的介入。采用冗余的光纖電 纜I/O鏈路擴(kuò)展器,可以將I/O處理器卡安裝在遠(yuǎn)離HPM機(jī)柜8公里外的地方,I/O鏈路擴(kuò)展器,可以將I/O處理器卡安裝在遠(yuǎn)離HPM機(jī)柜8 I/O HPM 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程輸入輸出。其特點(diǎn)歸類如下: 多處理器并行處理結(jié)構(gòu) 主控制器雙板結(jié)構(gòu),通信處理器和控制處理器并行工作,雙68040處理器,主控制器雙板結(jié)構(gòu),通信處理器和控制處理器并行工作,雙68040處理器,32位結(jié)構(gòu),專門設(shè)計(jì)的大規(guī)模集成電路ASIC,最大限度減少元器件,800 32位結(jié)構(gòu),專門設(shè)計(jì)的大規(guī)模集成電路ASIC,最大限度減少元器件,800 PUs(5X PM/APM)處理單元 PM/APM)處理單元 I/O鏈路接口卡 I/O鏈路接口卡 通過串行接口與Modbus兼容子系統(tǒng)進(jìn)行雙向通訊 通過串行接口與Modbus兼容子系統(tǒng)進(jìn)行雙向通訊 支持LCN的AM和上位機(jī)實(shí)現(xiàn)更高層次的優(yōu)化控制策略,許多高性能的軟件包 支持LCN的AM和上位機(jī)實(shí)現(xiàn)更高層次的優(yōu)化控制策略,許多高性能的軟件包 也可以優(yōu)化控制性能 APM/PM進(jìn)一步改進(jìn),更大的內(nèi)存(比PM大 APM/PM進(jìn)一步改進(jìn),更大的內(nèi)存(比PM大4倍)HPM冗余配置 HPM冗余配置
HPMM采用1 HPMM采用1:1冗余,并配置在不同的卡籠箱,確保安全。HPMM需要進(jìn)行切換時(shí)對過程控制沒有任何影響。HPMM需要進(jìn)行切換時(shí)對過程控制沒有任何影響。HPM采用了大量的自診斷功能,隨時(shí)診斷運(yùn)行狀 HPM采用了大量的自診斷功能,隨時(shí)診斷運(yùn)行狀 況和任何故障。故障又分為硬故障和軟故障,HPM的狀態(tài)不但在面板上有LED顯示,又在GUS HPM的狀態(tài)不但在面板上有LED顯示,又在GUS 上的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)顯示畫面中可以看到。HPM的任何電路板均可帶電插拔,大大方便維修。HPM的任何電路板均可帶電插拔,大大方便維修。更換AO或DO時(shí),手操器可維持輸出。更換AO或DO時(shí),手操器可維持輸出。因?yàn)樵诋a(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就特別考慮了冗余選擇,因此 完全支持主模件到備份模件的自動(dòng)切換,不需要 用戶編程。在線診斷功能確保主付模件均正常運(yùn) 行。1:1的冗余最大限度發(fā)揮了系統(tǒng)的可得到性,行。1:1的冗余最大限度發(fā)揮了系統(tǒng)的可得到性,而且簡化了系統(tǒng)的電纜連接和組態(tài)。HPM功能介紹 HPM功能介紹
所有的控制功能都是在HPMM內(nèi)完成的,所有的控制功能都是在HPMM內(nèi)完成的,而數(shù)據(jù)采集,信號調(diào)制報(bào)警處理均在I/O處 而數(shù)據(jù)采集,信號調(diào)制報(bào)警處理均在I/O處 理器板完成。控制功能包括復(fù)雜的常規(guī)控 制方案、連鎖邏輯功能和面向過程工程師 的高級控制語言(CL/ HPM)。的高級控制語言(CL/ HPM)。
PID控制(手動(dòng)、自動(dòng)、串級、比率)PID控制(手動(dòng)、自動(dòng)、串級、比率)基本邏輯算法 采樣和保持 計(jì)數(shù) 高/中/低選擇 用戶自定義功能塊 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳送 送高/ 送高/低限制 乘方/ 乘方/開方 帶跟蹤的PID邏輯控制 帶跟蹤的PID邏輯控制
HPM的控制功能組態(tài)都可以在線 HPM的控制功能組態(tài)都可以在線完成和下 在線完成和下 裝,且對其它功能沒有任何影響。
系統(tǒng)提供PID回路自整定軟件RAIP TUNE,系統(tǒng)提供PID回路自整定軟件RAIP TUNE,可以實(shí)現(xiàn)對每個(gè)PID回路的PID參數(shù)實(shí)現(xiàn)自 可以實(shí)現(xiàn)對每個(gè)PID回路的PID參數(shù)實(shí)現(xiàn)自 動(dòng)整定。動(dòng)整定。
HPM提供的過程控制語言 HPM提供的過程控制語言
CL/HPM是Honeywell在過程管理站(HPM)CL/HPM是Honeywell在過程管理站(HPM)上運(yùn)行的面向過程的控制語言。它的語言 采用順序結(jié)構(gòu)的方式,適合于批量或綜合 應(yīng)用的需要;計(jì)算功能適合連續(xù)控制任務(wù) 的需要。這種控制語言最關(guān)鍵的特點(diǎn)是與本地HPM 這種控制語言最關(guān)鍵的特點(diǎn)是與本地HPM 的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)共享數(shù)據(jù),并且與UCN上的 的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)共享數(shù)據(jù),并且與UCN上的 其它設(shè)備共享數(shù)據(jù)。
HPM的順序控制功能由HPM/CL語言完成,每個(gè) HPM的順序控制功能由HPM/CL語言完成,每個(gè) 順控模塊有多個(gè)Phase構(gòu)成,每個(gè)Phase由多個(gè) 順控模塊有多個(gè)Phase構(gòu)成,每個(gè)Phase由多個(gè) Step構(gòu)成,每步由多條命令構(gòu)成,這些命令可以 Step構(gòu)成,每步由多條命令構(gòu)成,這些命令可以 開關(guān)現(xiàn)場泵和閥,也可以接受操作員命令或執(zhí)行 連續(xù)控制模塊的輸出。
系統(tǒng)最大可以執(zhí)行250個(gè)過程模件點(diǎn),每個(gè)過程 系統(tǒng)最大可以執(zhí)行250個(gè)過程模件點(diǎn),每個(gè)過程 模件點(diǎn)可以嵌套一個(gè)或多個(gè)CL順控程序。由于 模件點(diǎn)可以嵌套一個(gè)或多個(gè)CL順控程序。由于 HPM采用確定性控制,所以每個(gè)過程模件點(diǎn)可以 HPM采用確定性控制,所以每個(gè)過程模件點(diǎn)可以 按照組態(tài)設(shè)定的執(zhí)行周期完成順序控制。
工藝流程如圖所示,順序控制要求是將TANK 33的原料加入REACTOR 30。工藝流程如圖所示,順序控制要求是將TANK 33的原料加入REACTOR 30。其順控程序如下, 該段程序執(zhí)行了Phase3_ch_R30段中加料步驟 其順控程序如下, 該段程序執(zhí)行了Phase3_ch_R30段中加料步驟
:
phase 3_ch_R30 step chrg_mon open VL3301, VL3003 1 AG3001 on ? Set flow to 5DGPM set FIC301.SP=50 2 PU3001 on wait off close WT3301.PV =0 AG3301, PU3001 VL3301, VL3003 3 ? Put loop in Manual and close valve set FIC301.MODE = MAN 4 FIC301.OP = 0 set Display message for operator ? send(wait): “Monomer charge complete” 5 ①打開VL3301和VL3303兩個(gè) 打開VL3301和VL3303兩個(gè) 電動(dòng)閥,同時(shí)開啟反應(yīng)器中的 攪拌器AG3001。攪拌器AG3001。②將流量控制回路FIC301的給 ②將流量控制回路FIC301的給 定設(shè)定為50%,將泵PU3001 定設(shè)定為50%,將泵PU3001 啟動(dòng)。等待直到TANK33的料 啟動(dòng)。等待直到TANK33的料 排空。③停止攪拌器AG3301和泵 ③停止攪拌器AG3301和泵 PU3001,關(guān)電動(dòng)閥VL3301和 PU3001,關(guān)電動(dòng)閥VL3301和 VL3303。VL3303。④將流量控制回路FIC301切換 ④將流量控制回路FIC301切換 到手動(dòng),將調(diào)節(jié)閥關(guān)死。⑤送信息給操作員,加料完成。?表示程序解釋,不影響順序 控制。
操作站--全方位用戶操作站 操作站--全方位用戶操作站GUS 全方位用戶操作站GUS 全方位用戶操作站(Global 全方位用戶操作站(Global Users Station,GUS)是 Station,GUS)是 LCN上的一個(gè)節(jié)點(diǎn),是以Windows 2000作為操作系統(tǒng),LCN上的一個(gè)節(jié)點(diǎn),是以Windows 2000作為操作系統(tǒng),具有兩個(gè)處理器的高性能操作站。GUS能滿足操作人員,管理人員,系統(tǒng)工程師及維護(hù)人員 GUS能滿足操作人員,管理人員,系統(tǒng)工程師及維護(hù)人員 的各種要求,并可以為各級人員設(shè)置權(quán)限,用戶名和密碼。GUS操作站可以配置操作員鍵盤,實(shí)現(xiàn)以下功能: GUS操作站可以配置操作員鍵盤,實(shí)現(xiàn)以下功能: 選擇畫面;選擇控制方式(MAN/AUTO/CAS);設(shè)定值/ 選擇畫面;選擇控制方式(MAN/AUTO/CAS);設(shè)定值/ 輸出值的升/ 用光標(biāo)或數(shù)字鍵);順序起動(dòng)/ 輸出值的升/降(用光標(biāo)或數(shù)字鍵);順序起動(dòng)/停止;選擇 報(bào)警組;報(bào)警確認(rèn)/ 報(bào)警組;報(bào)警確認(rèn)/復(fù)位;打印屏幕;選擇趨勢記錄和報(bào) 表??蓪ΤR?guī)控制的參數(shù)進(jìn)行顯示和修改。
歷史記錄功能-歷史模件HM 歷史記錄功能-歷史模件HM 歷史模件(History Module,HM)是一個(gè)具有大存貯量的模件,可 歷史模件(History Module,HM)是一個(gè)具有大存貯量的模件,可 被LCN網(wǎng)上所有的模件所使用。如其名所表示的,它是TPS統(tǒng)的儲(chǔ)存 LCN網(wǎng)上所有的模件所使用。如其名所表示的,它是TPS統(tǒng)的儲(chǔ)存 單元,容量巨大。歷史模件具有強(qiáng)大的處理能力,可用來建立大量易 于檢索的數(shù)據(jù)供工程師和操作員使用。歷史模件存貯系統(tǒng)的點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)??捎?jì)算和存貯每小時(shí)、工作班、日、月的平均值以及每段時(shí)間的最高和最低值。歷史模件還可存貯系統(tǒng)所有的歷史事件,如過程報(bào)警、系統(tǒng)狀態(tài)改變、操作過程和系統(tǒng)變化,以及錯(cuò)誤信息。此外,歷史模件還存貯顯示文件、裝載文件、順序文件、控制語言、邏輯管理站梯形邏輯程序和組態(tài)源文件等系統(tǒng)文件,確認(rèn)點(diǎn)(CHECKPOINT)文件及在線維護(hù)信息等。(CHECKPOINT)文件及在線維護(hù)信息等。斷點(diǎn)保護(hù)(CHECKPOINT)功能是HM自動(dòng)定時(shí)或手動(dòng)存儲(chǔ)整個(gè)系統(tǒng) 斷點(diǎn)保護(hù)(CHECKPOINT)功能是HM自動(dòng)定時(shí)或手動(dòng)存儲(chǔ)整個(gè)系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)上的所有信息,在停電或系統(tǒng)故障后可以迅速,準(zhǔn)確地恢復(fù)整個(gè) 系統(tǒng),對生產(chǎn)過程不造成任何影響。這對于工業(yè)生產(chǎn)來講是非常重要 和必須的。HM支持盤冗余配置。HM支持盤冗余配置。
工程師站
TPS系統(tǒng)的每臺(tái)GUS都具有工程師站的組態(tài)功 TPS系統(tǒng)的每臺(tái)GUS都具有工程師站的組態(tài)功 能,包括控制回路組態(tài),編程,畫面生成,報(bào) 表生成,過程趨勢和參數(shù)整定等
組態(tài)軟件
TPS系統(tǒng)組態(tài)可以分為網(wǎng)絡(luò)組態(tài),數(shù)據(jù)庫組態(tài),TPS系統(tǒng)組態(tài)可以分為網(wǎng)絡(luò)組態(tài),數(shù)據(jù)庫組態(tài),控制功能組態(tài)和流程圖組態(tài)幾個(gè)部分。網(wǎng)絡(luò)組態(tài)分別對LCN和UCN網(wǎng)上的各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn) 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)分別對LCN和UCN網(wǎng)上的各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn) 行功能分配和資源配置,使他們能有效地實(shí)現(xiàn) 通信和數(shù)據(jù)交換
數(shù)據(jù)庫組態(tài)可以分別完成實(shí)時(shí)區(qū)域數(shù)據(jù)庫的組態(tài)和歷史組 的分配。同時(shí)也可以生成固定格式報(bào)表和自由格式報(bào)表??刂品桨傅慕M態(tài)通過填表的方式完成,可產(chǎn)生一個(gè)模板點(diǎn),再利用模板建點(diǎn)法(Exception Build),可以建立大量 再利用模板建點(diǎn)法(Exception Build),可以建立大量 的同類型點(diǎn)。大大節(jié)約組態(tài)時(shí)間。GUS 操作站中的畫面制作工具軟件Display Builder 可 操作站中的畫面制作工具軟件Display 以幫助工程技術(shù)人員,快速創(chuàng)建視覺良好、容易操作的流 程圖顯示畫面,這些畫面既可在GUS上也可在個(gè)人電腦上 程圖顯示畫面,這些畫面既可在GUS上也可在個(gè)人電腦上 生成。Display Builder提供了顯示元素和腳本語言程序 生成。Display Builder提供了顯示元素和腳本語言程序 段的可重用能力,不僅大大降低了創(chuàng)作畫面的工程時(shí)間,而且提高了準(zhǔn)確性。強(qiáng)大的腳本語言功能使得顯示隨過程 數(shù)據(jù)變化的動(dòng)態(tài)效果變得簡單。控制數(shù)據(jù)以及工廠網(wǎng)絡(luò)上 的OPC數(shù)據(jù)同樣也能方便地顯示在過程流程圖畫面上。OPC數(shù)據(jù)同樣也能方便地顯示在過程流程圖畫面上。
過程趨勢和參數(shù)整定
GUS工程師站可以實(shí)時(shí)監(jiān)視過程趨勢點(diǎn),GUS工程師站可以實(shí)時(shí)監(jiān)視過程趨勢點(diǎn),組趨勢顯示包括八條趨勢點(diǎn),顯示時(shí)間周 期從二分鐘到八小時(shí)可以在畫面上實(shí)時(shí)選 擇,新數(shù)據(jù)將舊數(shù)據(jù)向左推移(polling 擇,新數(shù)據(jù)將舊數(shù)據(jù)向左推移(polling scheme)。工程師站可以同時(shí)進(jìn)行參數(shù)整 scheme)。工程師站可以同時(shí)進(jìn)行參數(shù)整 定,修改控制常數(shù)和濾波常數(shù)。
通訊系統(tǒng)
TPS的通訊系統(tǒng)采用全冗余的工業(yè)化數(shù)字通 TPS的通訊系統(tǒng)采用全冗余的工業(yè)化數(shù)字通 訊系統(tǒng)??刂茖硬捎脝为?dú)的UCN控制網(wǎng)絡(luò),訊系統(tǒng)??刂茖硬捎脝为?dú)的UCN控制網(wǎng)絡(luò),操作監(jiān)視層則采用LCN網(wǎng)絡(luò)將多個(gè)UCN網(wǎng) 操作監(jiān)視層則采用LCN網(wǎng)絡(luò)將多個(gè)UCN網(wǎng) 絡(luò)連接在一起實(shí)現(xiàn)中央監(jiān)控。LCN可以通 絡(luò)連接在一起實(shí)現(xiàn)中央監(jiān)控。LCN可以通 過光線擴(kuò)展器LCNE實(shí)現(xiàn)中央控制室和現(xiàn)場 過光線擴(kuò)展器LCNE實(shí)現(xiàn)中央控制室和現(xiàn)場 機(jī)柜室的光纖連接,每段光纜可達(dá)2 機(jī)柜室的光纖連接,每段光纜可達(dá)2公里(無中繼設(shè)備)。無中繼設(shè)備)冗余
UCN和LCN及網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備NIM采用全冗余配置,在正常進(jìn)行狀態(tài) UCN和LCN及網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備NIM采用全冗余配置,在正常進(jìn)行狀態(tài) 下定時(shí)自動(dòng)切換,不會(huì)有數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)某一路通訊發(fā)生故 障時(shí),系統(tǒng)在操作站上有系統(tǒng)報(bào)警提示。LCN網(wǎng)連接的節(jié)點(diǎn)最多可達(dá)96個(gè)。在系統(tǒng)正常工作時(shí),可以很方 LCN網(wǎng)連接的節(jié)點(diǎn)最多可達(dá)96個(gè)。在系統(tǒng)正常工作時(shí),可以很方 便地掛上或卸掉它們,而不影響系統(tǒng)的其它節(jié)點(diǎn)的正常工作。LCN 便地掛上或卸掉它們,而不影響系統(tǒng)的其它節(jié)點(diǎn)的正常工作。LCN 為兩條冗余的同軸電纜,分為主電纜和備份電纜,當(dāng)主纜損壞或出 現(xiàn)通訊錯(cuò)誤時(shí),備份電纜自動(dòng)接替工作,成為主纜。電纜和節(jié)點(diǎn)間 的連接是通過節(jié)點(diǎn)上的傳輸電路板,這樣設(shè)計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)某一 節(jié)點(diǎn)損壞時(shí),LCN網(wǎng)上的其它節(jié)點(diǎn)的通訊不受影響。此外,LCN還 節(jié)點(diǎn)損壞時(shí),LCN網(wǎng)上的其它節(jié)點(diǎn)的通訊不受影響。此外,LCN還 為所有的節(jié)點(diǎn)提供同步時(shí) UCN采用冗余同軸連接各個(gè)控制器和網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備,采用32位 UCN采用冗余同軸連接各個(gè)控制器和網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備,采用32位 CRC幀檢測順序(FCS)確認(rèn)接受的每一個(gè)幀,使用軟件檢查傳送 CRC幀檢測順序(FCS)確認(rèn)接受的每一個(gè)幀,使用軟件檢查傳送 信息的長度確保網(wǎng)絡(luò)的可靠性。檢測到任何錯(cuò)誤馬上通知發(fā)送設(shè)備 重新發(fā)送。UCN上各個(gè)節(jié)點(diǎn)與UCN連接的接口的發(fā)送和接受電路是獨(dú)立的,UCN上各個(gè)節(jié)點(diǎn)與UCN連接的接口的發(fā)送和接受電路是獨(dú)立的,使得網(wǎng)絡(luò)上各節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)電氣隔離,任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生電路故障時(shí)不 會(huì)影響通信。主干電纜和分枝電纜設(shè)計(jì)進(jìn)一步起到故障隔離作用。
第二層的安全保護(hù)體現(xiàn)在軟件對UCN網(wǎng)絡(luò)上所有節(jié)點(diǎn) 第二層的安全保護(hù)體現(xiàn)在軟件對UCN網(wǎng)絡(luò)上所有節(jié)點(diǎn) 進(jìn)行診斷和統(tǒng)計(jì),監(jiān)視和報(bào)告各節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)的通信狀 況,統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤超過預(yù)設(shè)值時(shí)有報(bào)警提示,這種檢查可 以確??刂茟?yīng)用高度實(shí)時(shí)性的要求。為了確保UCN網(wǎng)的通訊能力,每個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)自我檢測連 為了確保UCN網(wǎng)的通訊能力,每個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)自我檢測連 續(xù)傳送狀況,如果發(fā)現(xiàn)連續(xù)占用傳送超過1/2秒,將 續(xù)傳送狀況,如果發(fā)現(xiàn)連續(xù)占用傳送超過1/2秒,將 關(guān)閉該節(jié)點(diǎn)的傳送口。萬一多個(gè)電纜故障出現(xiàn),通訊 軟件會(huì)試圖在UCN網(wǎng)上重新建立連接,該方式被稱為 軟件會(huì)試圖在UCN網(wǎng)上重新建立連接,該方式被稱為 “Auto-Reconnect”。Auto-Reconnect” 網(wǎng)絡(luò)接口模件(Network 網(wǎng)絡(luò)接口模件(Network Interface Module,Module,NIM)是連接LCN網(wǎng)和UCN網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接口模件,它 NIM)是連接LCN網(wǎng)和UCN網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接口模件,它 完成從LCN傳輸和通信協(xié)議向UCN傳輸和通信協(xié)議的 完成從LCN傳輸和通信協(xié)議向UCN傳輸和通信協(xié)議的 轉(zhuǎn)換,而且向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)廣播時(shí)鐘,使網(wǎng)絡(luò)上所有模件 的時(shí)鐘保持一致。NIM為冗余配置,備用NIM總是從 的時(shí)鐘保持一致。NIM為冗余配置,備用NIM總是從 主NIM保持更新相關(guān)信息,這樣可以隨時(shí)切換而不影 NIM保持更新相關(guān)信息,這樣可以隨時(shí)切換而不影 響通訊。這樣的切換可以是自動(dòng)的,也可以是操作員 手動(dòng)完成。
接口設(shè)備
LCN主要技術(shù)參數(shù)如下: LCN主要技術(shù)參數(shù)如下: 光纖擴(kuò)展可達(dá)20kM; 光纖擴(kuò)展可達(dá)20kM; 每條LCN最多支持96節(jié)點(diǎn); 每條LCN最多支持96節(jié)點(diǎn); 每條LCN最多可連10條UCN; 每條LCN最多可連10條UCN; 連接到LCN上的主要設(shè)備包括:GUS全方位用戶站; 連接到LCN上的主要設(shè)備包括:GUS全方位用戶站; HM歷史模件;NIM網(wǎng)絡(luò)接口模件;EPLCG增強(qiáng)型PLC HM歷史模件;NIM網(wǎng)絡(luò)接口模件;EPLCG增強(qiáng)型PLC 網(wǎng)絡(luò)接口模件;APP應(yīng)用處理平臺(tái)等。網(wǎng)絡(luò)接口模件;APP應(yīng)用處理平臺(tái)等。UCN主要技術(shù)參數(shù)如下: UCN主要技術(shù)參數(shù)如下: UCN網(wǎng)長度最長2公里;每條UCN最多支持32對節(jié)點(diǎn).UCN網(wǎng)長度最長2公里;每條UCN最多支持32對節(jié)點(diǎn).連接到UCN上的主要設(shè)備包括:高性能過程管理站 連接到UCN上的主要設(shè)備包括:高性能過程管理站(HPM);高級過程管理站(APM);過程管理站(PM);(HPM);高級過程管理站(APM);過程管理站(PM); 邏輯管理站(LM);故障安全系統(tǒng)(FSC)等。邏輯管理站(LM);故障安全系統(tǒng)(FSC)等。
系統(tǒng)內(nèi)通訊方法說明
局域控制網(wǎng)絡(luò)(Local 局域控制網(wǎng)絡(luò)(Local Control Network,LCN)是一 Network,LCN)是一 條通訊速率很高、冗余的通訊總線,連接著中央控制室內(nèi) 的所有控制設(shè)備。LCN電纜的通訊速率為5Mb/s,采用國 的所有控制設(shè)備。LCN電纜的通訊速率為5Mb/s,采用國 際標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.4令牌總線協(xié)議,帶有傳輸數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢查 際標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.4令牌總線協(xié)議,帶有傳輸數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢查 功能。LCN采用總線方式連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)。功能。LCN采用總線方式連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)。UCN網(wǎng)絡(luò)的通信采用IEEE 802.4協(xié)議令牌傳送方式,通 UCN網(wǎng)絡(luò)的通信采用IEEE 802.4協(xié)議令牌傳送方式,通 訊速率為5MB/s,網(wǎng)絡(luò)上的模件可以進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通訊 訊速率為5MB/s,網(wǎng)絡(luò)上的模件可以進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通訊(Peer To Peer),所有模件共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),使這些設(shè)備 Peer),所有模件共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),使這些設(shè)備 可以互享信息、相互協(xié)調(diào)、實(shí)現(xiàn)先進(jìn)、復(fù)雜的控制策略。UCN也是采用總線方式連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)。UCN網(wǎng)通過NIM UCN也是采用總線方式連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)。UCN網(wǎng)通過NIM 和LCN網(wǎng)相連并進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊。LCN網(wǎng)相連并進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊。
系統(tǒng)柜內(nèi)供電
DCS機(jī)柜供電系統(tǒng),冗余配置。一對 DCS機(jī)柜供電系統(tǒng),冗余配置。一對 220VAC電源通過電源背板分別向各個(gè)卡 220VAC電源通過電源背板分別向各個(gè)卡 件箱供電。一對電源最多可以帶兩個(gè)系統(tǒng) 柜.機(jī) 柜 正 面
機(jī)柜、卡件箱
機(jī)柜(2100×800×800)采用前后開門式標(biāo)準(zhǔn) 機(jī)柜(2100×800×800)采用前后開門式標(biāo)準(zhǔn) 機(jī)柜,前面裝有各種卡件和電源,背面裝有FTA。機(jī)柜,前面裝有各種卡件和電源,背面裝有FTA。(LCN)卡件箱分為:雙節(jié)點(diǎn)卡件箱和5槽卡件箱; LCN)卡件箱分為:雙節(jié)點(diǎn)卡件箱和5 雙節(jié)點(diǎn)卡件箱上2 雙節(jié)點(diǎn)卡件箱上2下3中間是兩個(gè)電源。5槽卡件 中間是兩個(gè)電源。5 箱只有一個(gè)電源和5 箱只有一個(gè)電源和5個(gè)插槽。(UCN)IOP卡件箱:每個(gè)系統(tǒng)柜有3個(gè)IOP卡件 UCN)IOP卡件箱:每個(gè)系統(tǒng)柜有3 IOP卡件 箱每個(gè)卡件箱里有15個(gè)槽位,可以分別安裝各種 箱每個(gè)卡件箱里有15個(gè)槽位,可以分別安裝各種 I/O卡件。I/O卡件。還有一種7 IOP卡件箱這里不做說明 還有一種7槽IOP卡件箱這里不做說明
網(wǎng)絡(luò)通訊介質(zhì)
網(wǎng)絡(luò)通訊介質(zhì)可以分為三類: A:同軸電纜 B:雙絞線 C:光纖
同軸電纜
分有50 分有50、75 兩種。TPS(LCN)采用 兩種。TPS(LCN)采用 的是同軸電纜通訊介質(zhì)。50 同軸電纜傳輸數(shù)字信號,傳輸速率為 10Mbps,它的抗干擾能力強(qiáng),多站適應(yīng)性 10Mbps,它的抗干擾能力強(qiáng),多站適應(yīng)性 較好,在集散系統(tǒng)中應(yīng)用較多。75 同軸電纜一般傳輸模擬信號,也可傳 輸數(shù)字信號,傳輸速率為50Mbps,常用于 輸數(shù)字信號,傳輸速率為50Mbps,常用于 電視系統(tǒng)。
雙絞線、光纖
雙絞線:可以傳輸數(shù)字信號和模擬信號,有價(jià)格低廉、數(shù)據(jù)傳輸率低為1 2Mbps,有價(jià)格低廉、數(shù)據(jù)傳輸率低為1-2Mbps,可連接的設(shè)備少等特點(diǎn),使用廣泛,現(xiàn)場 總線常采用雙絞線。光纖:不受電磁干擾影響,數(shù)據(jù)傳輸速率 高達(dá)幾百兆波特率,可以支持的設(shè)備多,但價(jià)格貴,集散系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信采用光纜。I/O卡件性能 I/O卡件性能
I/O卡件類型 I/O卡件類型
I/O卡件的常用類型有以下幾種: I/O卡件的常用類型有以下幾種: 模擬信號輸入AI(5V電壓或4 模擬信號輸入AI(1-5V電壓或4-20mA)模擬信號輸出AO(模擬信號輸出AO(4-20mA)數(shù)字信號輸入DI 數(shù)字信號輸入DI 數(shù)字信號輸出DO 數(shù)字信號輸出DO 熱電阻信號輸入RTD 熱電阻信號輸入RTD 脈沖輸入卡PI 脈沖輸入卡PI AI卡件 AI卡件
功能: 接收現(xiàn)場變送器采集的信號(溫度、壓 力、物位、流量、密度等)。信號類型: 接收1 5V、20mA、電阻信號 接收1-5V、4-20mA、電阻信號 毫伏信號 FTA接線方式: FTA接線方式: 兩線制、三線制、四線制
AO卡件 AO卡件
功能: 發(fā)送信號到現(xiàn)場驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作(氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、變頻器等)信號類型: 4-20mA FTA接線方式: FTA接線方式: 兩線制 DI卡件 DI卡件
DI功能: DI功能: 接收現(xiàn)場回來的干接點(diǎn)信號(電機(jī) 的運(yùn)行狀態(tài)信號、閥門的開關(guān)狀態(tài)、泵的 運(yùn)行狀態(tài)等)運(yùn)行狀態(tài)等)信號類型: 干接點(diǎn)信號 FTA接線方式: FTA接線方式: 兩線制
DO卡件 DO卡件
DO功能: DO功能: 發(fā)出信號驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場的設(shè)備如(開關(guān) 閥的開/關(guān)、電機(jī)的停/啟、泵的停/ 閥的開/關(guān)、電機(jī)的停/啟、泵的停/啟)信號類型: 干接點(diǎn)信號 接線方式: 二線制
當(dāng)DI/DO接收或發(fā)出有源信號時(shí)要加繼電器隔離 DI/DO接收或發(fā)出有源信號時(shí)要加繼電器隔離 FTA FTA:TPS系統(tǒng)的接線端子板。不同的卡件有其 FTA:TPS系統(tǒng)的接線端子板。不同的卡件有其 相應(yīng)的FTA 相應(yīng)的FTA 功能特點(diǎn) 支持冗余接線方式 支持配電與不配電接線方式 實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場與中控接線隔離 節(jié)省中間接線 節(jié)省安裝空間 TPS的網(wǎng)絡(luò)類型 TPS的網(wǎng)絡(luò)類型
TPS系統(tǒng)分為以下三種網(wǎng)絡(luò)類型: TPS系統(tǒng)分為以下三種網(wǎng)絡(luò)類型: A.PIN:(工廠控制網(wǎng)絡(luò))可以訪問過程絡(luò)網(wǎng)中的 PIN:(工廠控制網(wǎng)絡(luò))可以訪問過程絡(luò)網(wǎng)中的 數(shù)據(jù) B.LCN:過程控制網(wǎng)絡(luò)(GUS位于這一層)LCN:過程控制網(wǎng)絡(luò)(GUS位于這一層)
C.UCN:萬能控制絡(luò)(與現(xiàn)場的設(shè)備和儀表相連)UCN:萬能控制絡(luò)(與現(xiàn)場的設(shè)備和儀表相連)
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
本廠DCS系統(tǒng)的概況 本廠DCS系統(tǒng)的概況
一、中央控制室 名 稱 數(shù)量 單位 操作站(雙屏)操作站(雙屏)61 臺(tái) 包括: 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 122 臺(tái) 操作鍵盤 61 臺(tái) 鼠 標(biāo) 61 臺(tái) 輔助操作臺(tái) 20 套 每臺(tái)包括: 開關(guān)按鈕 約20 只 彩色噴墨打印機(jī) 12 臺(tái) 光纖通訊系統(tǒng) 5 套 包括:網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(冗余)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī), 網(wǎng)絡(luò)接口, 交換機(jī)(冗余)包括:網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(冗余)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī), 網(wǎng)絡(luò)接口, 交換機(jī)(冗余)、光電轉(zhuǎn)換器、光纖等 大屏幕監(jiān)視系統(tǒng) 1 套(6臺(tái)大屏幕監(jiān)視器)(6臺(tái)大屏幕監(jiān)視器)生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng) 1 套 包括:監(jiān)視終端設(shè)備、OPC服務(wù)器(冗余)交換機(jī)(冗余)包括:監(jiān)視終端設(shè)備、OPC服務(wù)器(冗余)、交換機(jī)(冗余)、光電轉(zhuǎn)換器、網(wǎng)絡(luò) 接口, 接口, 光纜、打印機(jī)等。(具體數(shù)量待定)
二、煤氣化裝置控制室 名 稱 1.過程接口和控制器 2.端子柜/安全柵柜 3.繼電器柜 4.操作站(雙屏)包括: 彩色LCD(22”)操作鍵盤 鼠 標(biāo) 5.工程師站 包括: 彩色LCD(22”)操作鍵盤 鼠 標(biāo) 6.通訊系統(tǒng) 7.彩色噴墨打印機(jī) 8.輔助操作臺(tái) 每臺(tái)包括: 開關(guān)按鈕 9.歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元 10.通訊接口(通訊協(xié)議為MODBUS RTU)11. GPS 數(shù)量 供貨商確定 供貨商確定 供貨商確定 6 12 6 6 2 2 2 2 1 1 1 約 20 1 約200 3 單位
臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 套 臺(tái) 套 只 套 個(gè) 套
三、甲醇裝置控制室 名 稱 1.過程接口和控制器 2.端子柜/安全柵柜 端子柜/ 3.繼電器柜 4.操作站(雙屏)操作站(雙屏)包括: 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 操作鍵盤 鼠 標(biāo) 5.工程師站 包括: 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 操作鍵盤 鼠 標(biāo) 6.通訊系統(tǒng) 7.彩色噴墨打印機(jī) 8.輔助操作臺(tái) 每臺(tái)包括: 開關(guān)按鈕 9.歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元 10.通訊接口RS485 通訊接口RS485(通訊協(xié)議為MODBUS RTU)通訊協(xié)議為MODBUS 11. GPS 11.
數(shù)量 供貨商確定 供貨商確定 供貨商確定 5 10 5 5 1 1 1 1 1 1 1 約20 1 約25 1 單位
臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 套 臺(tái) 套 只 套 個(gè) 套
四、MTP裝置控制室 MTP裝置控制室 名 稱 1.過程接口和控制器 2.端子柜/安全柵柜 端子柜/ 3.繼電器柜 4.操作站(雙屏)操作站(雙屏)包括: 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 操作鍵盤 鼠 標(biāo) 5.工程師站 包括: 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 操作鍵盤 鼠 標(biāo) 6.通訊系統(tǒng) 7.彩色噴墨打印機(jī) 8.輔助操作臺(tái) 每臺(tái)包括: 開關(guān)按鈕 9.歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元 10.通訊接口RS485 通訊接口RS485(通訊協(xié)議為MODBUS RTU)通訊協(xié)議為MODBUS 11. GPS 11.
數(shù)量 供貨商確定 供貨商確定 供貨商確定 5 10 5 5 1 1 1 1 1 1 6 約20 1 約20 1 單位
臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 套 臺(tái) 套 只 套 個(gè) 套
五、PP裝置控制室 PP裝置控制室 名 稱 1.過程接口和控制器 2.端子柜/安全柵柜 端子柜/ 3.繼電器柜 4.操作站(雙屏)操作站(雙屏)包括: 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 操作鍵盤 鼠 標(biāo) 5.工程師站 包括: 彩色LCD(22”)彩色LCD(22” 操作鍵盤 鼠 標(biāo) 6.通訊系統(tǒng) 7.彩色噴墨打印機(jī) 8.輔助操作臺(tái) 每臺(tái)包括: 開關(guān)按鈕 9.歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元 10.通訊接口RS485 通訊接口RS485(通訊協(xié)議為MODBUS RTU)通訊協(xié)議為MODBUS 11. GPS 11.
數(shù)量 供貨商確定 供貨商確定 供貨商確定 5 10 5 5 1 1 1 1 1 1 6 約20 1 約44 1 單位
臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 臺(tái) 套 臺(tái) 套 只 套 個(gè) 套
空分現(xiàn)場操作室布置圖
空分DCS系統(tǒng)圖 空分DCS系統(tǒng)圖
DCS和PLC的區(qū)別 DCS和PLC的區(qū)別
DCS和PLC是兩個(gè)完全不同而又有著千絲萬縷聯(lián)系的概念。DCS和PLC是兩個(gè)完全不同而又有著千絲萬縷聯(lián)系的概念。DCS和PLC都是計(jì)算機(jī)技術(shù)與工業(yè)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,DCS和PLC都是計(jì)算機(jī)技術(shù)與工業(yè)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,主控制系統(tǒng)用的是DCS,而PLC主要應(yīng)用在輔助車間。主控制系統(tǒng)用的是DCS,而PLC主要應(yīng)用在輔助車間。DCS和PLC都有操作員站提供人機(jī)交互的手段、都依靠基 DCS和PLC都有操作員站提供人機(jī)交互的手段、都依靠基 于計(jì)算機(jī)技術(shù)的控制器完成控制運(yùn)算、都通過I/O卡件完 于計(jì)算機(jī)技術(shù)的控制器完成控制運(yùn)算、都通過I/O卡件完 成與一次元件和執(zhí)行裝置的數(shù)據(jù)交換、都具備稱之為網(wǎng)絡(luò) 的通信系統(tǒng)。DCS和PLC如此相似,為什么會(huì)有完全不同 的通信系統(tǒng)。DCS和PLC如此相似,為什么會(huì)有完全不同 的概念,我們在工程實(shí)踐中如何進(jìn)行選擇?我們從歷史沿 革、技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展方向等幾個(gè)方面作一綜述
DCS和PLC的歷史沿革及核心概念 DCS和PLC的歷史沿革及核心概念 DCS為分散控制系統(tǒng)的英文(TOTAL DCS為分散控制系統(tǒng)的英文(TOTAL DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM)簡稱。SYSTEM)簡稱。指的是危險(xiǎn)分散、數(shù)據(jù)集中。70年代中期進(jìn)入市 指的是危險(xiǎn)分散、數(shù)據(jù)集中。70年代中期進(jìn)入市 場,完成模擬量控制,代替以PID運(yùn)算為主的模 場,完成模擬量控制,代替以PID運(yùn)算為主的模 擬控制儀表。首先提出DCS這樣一種思想的是儀 擬控制儀表。首先提出DCS這樣一種思想的是儀 表制造廠商,當(dāng)時(shí)主要應(yīng)用于化工行業(yè)。而PLC 表制造廠商,當(dāng)時(shí)主要應(yīng)用于化工行業(yè)。而PLC 于60年代末研制成功,稱作邏輯運(yùn)算的可編程序 60年代末研制成功,稱作邏輯運(yùn)算的可編程序 控制器(Programmable 控制器(Programmable Logic Controller),Controller),簡稱PLC。主要應(yīng)用于汽車制造業(yè)。簡稱PLC。主要應(yīng)用于汽車制造業(yè)。
DCS和PLC的設(shè)計(jì)原理區(qū)別較大,PLC是從摸仿 DCS和PLC的設(shè)計(jì)原理區(qū)別較大,PLC是從摸仿 原繼電器控制原理發(fā)展起來的,70年代的PLC只 原繼電器控制原理發(fā)展起來的,70年代的PLC只 有開關(guān)量邏輯控制。它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順 序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令;并通 過數(shù)字輸入和輸出操作,來控制各類機(jī)械或生產(chǎn) 過程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工 藝要求。將其存入PLC的用戶程序存儲(chǔ)器,運(yùn)行 藝要求。將其存入PLC的用戶程序存儲(chǔ)器,運(yùn)行 時(shí)按存儲(chǔ)程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行,以完成工藝流程 要求的操作。DCS是在運(yùn)算放大器的基礎(chǔ)上得以發(fā)展的。把所 DCS是在運(yùn)算放大器的基礎(chǔ)上得以發(fā)展的。把所 有的函數(shù)、各過程變量之間的關(guān)系都設(shè)計(jì)成功能 塊。70年代中期的DCS只有模擬量控制。塊。70年代中期的DCS只有模擬量控制。
DCS和PLC控制器的主要差別是在開關(guān)量和模擬 DCS和PLC控制器的主要差別是在開關(guān)量和模擬 量的運(yùn)算上,即使后來兩者相互有些滲透,但是 仍然有區(qū)別。80年代以后,PLC除邏輯運(yùn)算外,仍然有區(qū)別。80年代以后,PLC除邏輯運(yùn)算外,也增加了一些控制回路算法,但要完成一些復(fù)雜 運(yùn)算還是比較困難,PLC用梯形圖編程,模擬量 運(yùn)算還是比較困難,PLC用梯形圖編程,模擬量 的運(yùn)算在編程時(shí)不太直觀,編程比較麻煩。但在 解算邏輯方面,表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)。而DCS使用 解算邏輯方面,表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)。而DCS使用 功能塊封裝模擬運(yùn)算和邏輯運(yùn)算,無論是邏輯運(yùn) 算還是復(fù)雜模擬運(yùn)算的表達(dá)形式都非常清晰,但 相對PLC來說邏輯運(yùn)算的表達(dá)效率較低。相對PLC來說邏輯運(yùn)算的表達(dá)效率較低。
DCS和PLC在歷史沿革上的差異是明顯的,對它 DCS和PLC在歷史沿革上的差異是明顯的,對它 們后續(xù)的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響。然而,對后續(xù)發(fā) 展影響最大的,并不是起源技術(shù)上的差別,而是 其起源概念的差別。DCS的核心概念是危險(xiǎn)分散,其起源概念的差別。DCS的核心概念是危險(xiǎn)分散,數(shù)據(jù)集中的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),因此DCS的發(fā)展過 數(shù)據(jù)集中的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),因此DCS的發(fā)展過 程,就是在不斷的運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和 控制技術(shù)的最新成果,來構(gòu)建一個(gè)完整的集散控 制體系,DCS給用戶提供的是一個(gè)完整的面向工 制體系,DCS給用戶提供的是一個(gè)完整的面向工 業(yè)控制的安全可靠高效靈活的解決方案。而PLC 業(yè)控制的安全可靠高效靈活的解決方案。而PLC 的核心概念是可編程序控制器,目的是用來取代 繼電器,執(zhí)行邏輯、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能,建立柔性程序控制裝置。所以,PLC不斷發(fā)展的 建立柔性程序控制裝置。所以,PLC不斷發(fā)展的 主線是在不斷地提高各項(xiàng)能力指標(biāo),給用戶提供 一個(gè)完善的功能靈活的控制裝置。
DCS和PLC的技術(shù)特點(diǎn)與相互滲透
不同的概念基礎(chǔ)、不同的發(fā)展道路使得DCS和 PLC有著各自不同的技術(shù)特點(diǎn),而技術(shù)的發(fā)展 也不是封閉的,相互學(xué)習(xí)相互滲透也始終貫穿 在發(fā)展過程之中。
我們知道,一個(gè)PLC的控制器,往往能夠處理幾 我們知道,一個(gè)PLC的控制器,往往能夠處理幾 千個(gè)I/O點(diǎn)(最多可達(dá)8000多個(gè)I/O)。而DCS 千個(gè)I/O點(diǎn)(最多可達(dá)8000多個(gè)I/O)。而DCS 的控制器,一般只能處理幾百個(gè)I/O點(diǎn)(不超過 的控制器,一般只能處理幾百個(gè)I/O點(diǎn)(不超過 500個(gè)I/O)。難道是DCS開發(fā)人員技術(shù)水平太 500個(gè)I/O)。難道是DCS開發(fā)人員技術(shù)水平太 差了嗎?恐怕不是。從集散體系的要求來說,不 允許有控制集中的情況出現(xiàn),太多點(diǎn)數(shù)的控制器 在實(shí)際應(yīng)用中是毫無用處的,DCS開發(fā)人員根本 在實(shí)際應(yīng)用中是毫無用處的,DCS開發(fā)人員根本 就沒有開發(fā)帶很多I/O點(diǎn)數(shù)控制器的需要驅(qū)動(dòng),就沒有開發(fā)帶很多I/O點(diǎn)數(shù)控制器的需要驅(qū)動(dòng),他們的主要精力在于提供體系的可靠性和靈活性。而PLC不一樣,作為一個(gè)獨(dú)立的柔性控制裝置,PLC不一樣,作為一個(gè)獨(dú)立的柔性控制裝置,帶點(diǎn)能力越強(qiáng)當(dāng)然也就代表其技術(shù)水平越高了,至于整個(gè)控制體系的應(yīng)用水平呢,這主要是工程 商和用戶的事情,而不是PLC制造商的核心目標(biāo)。商和用戶的事情,而不是PLC制造商的核心目標(biāo)。
控制處理能力
控制處理能力的另一個(gè)指標(biāo),運(yùn)算速度,在人們印象當(dāng) 中PLC也比DCS要快很多。從某一個(gè)角度來看,情況也 PLC也比DCS要快很多。從某一個(gè)角度來看,情況也 的確如此,PLC執(zhí)行邏輯運(yùn)算的效率很高,執(zhí)行1K邏輯 的確如此,PLC執(zhí)行邏輯運(yùn)算的效率很高,執(zhí)行1K邏輯 程序不到1毫秒,其控制周期(DI輸入直接送DO輸出為 程序不到1毫秒,其控制周期(以DI輸入直接送DO輸出為 例)可以控制在50ms以內(nèi);而DCS在處理邏輯運(yùn)算和模 可以控制在50ms以內(nèi);而DCS在處理邏輯運(yùn)算和模 擬運(yùn)算時(shí)采用相同的方式,其控制周期往往在100ms以 擬運(yùn)算時(shí)采用相同的方式,其控制周期往往在100ms以 上。我們用PID算法來比較時(shí),可以發(fā)現(xiàn)PLC執(zhí)行一個(gè) 上。我們用PID算法來比較時(shí),可以發(fā)現(xiàn)PLC執(zhí)行一個(gè) PID運(yùn)算在幾個(gè)毫秒,而DCS的控制器解算一個(gè)PID也需 PID運(yùn)算在幾個(gè)毫秒,而DCS的控制器解算一個(gè)PID也需 要1個(gè)毫秒,這說明PLC和DCS和實(shí)際運(yùn)算能力是相當(dāng)?shù)? 個(gè)毫秒,這說明PLC和DCS和實(shí)際運(yùn)算能力是相當(dāng)?shù)? 某此型號的DCS控制器甚至更強(qiáng)。而控制周期上的差異 某此型號的DCS控制器甚至更強(qiáng)。而控制周期上的差異 主要與控制器的調(diào)度設(shè)計(jì)有關(guān)。大型PLC往往使用副CPU 主要與控制器的調(diào)度設(shè)計(jì)有關(guān)。大型PLC往往使用副CPU 來完成模擬量的運(yùn)算,主CPU高速地完成開關(guān)量運(yùn)算,來完成模擬量的運(yùn)算,主CPU高速地完成開關(guān)量運(yùn)算,所以即使模擬運(yùn)算速度一般,在開關(guān)量控制方面的速度 表現(xiàn)還是非常優(yōu)秀的。而DCS以同樣的速度來處理開關(guān) 表現(xiàn)還是非常優(yōu)秀的。而DCS以同樣的速度來處理開關(guān) 量和模擬量運(yùn)算,控制周期的指標(biāo)確實(shí)不理想。新型的 DCS控制器學(xué)習(xí)了大型PLC的設(shè)計(jì),在控制周期方面的 DCS控制器學(xué)習(xí)了大型PLC的設(shè)計(jì),在控制周期方面的 表現(xiàn)獲得了大幅度的提高。
數(shù)據(jù)通訊交換
數(shù)據(jù)通訊交換主要是指控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及其數(shù)據(jù)交 換形式。在這個(gè)方面DCS有著先天的優(yōu)勢。集散 換形式。在這個(gè)方面DCS有著先天的優(yōu)勢。集散 系統(tǒng)的“分散” 系統(tǒng)的“分散”主要體現(xiàn)在獨(dú)立的控制器上,“集中”主要體現(xiàn)在具有完整數(shù)據(jù)的人機(jī)交互裝 集中” 置上,而將分散和集中連接成集散系統(tǒng)的正是網(wǎng) 絡(luò)。因此,從DCS發(fā)展的早期,網(wǎng)絡(luò)就成為了 絡(luò)。因此,從DCS發(fā)展的早期,網(wǎng)絡(luò)就成為了 DCS生產(chǎn)廠家的核心技術(shù)方向,冗余技術(shù)、窄帶 DCS生產(chǎn)廠家的核心技術(shù)方向,冗余技術(shù)、窄帶 傳輸技術(shù)都是DCS廠家最早研發(fā)或應(yīng)用成功的。傳輸技術(shù)都是DCS廠家最早研發(fā)或應(yīng)用成功的。PLC主要是按照獨(dú)立裝置來設(shè)計(jì)的,其 網(wǎng)絡(luò)” PLC主要是按照獨(dú)立裝置來設(shè)計(jì)的,其 “網(wǎng)絡(luò)” 實(shí)際上是串行通訊。
工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用,從形式上拉平了DCS和PLC網(wǎng)絡(luò)方面的差距。從表面上看很平了DCS和PLC網(wǎng)絡(luò)方面的差距。從表面上看很 多DCS和PLC都應(yīng)用了工業(yè)以太網(wǎng),但是其實(shí)質(zhì) DCS和PLC都應(yīng)用了工業(yè)以太網(wǎng),但是其實(shí)質(zhì) 上的差距卻依然存在。以很多PLC采用的 上的差距卻依然存在。以很多PLC采用的 MODBUS-TCP以例。MODBUS是串行通訊協(xié)議,MODBUS-TCP以例。MODBUS是串行通訊協(xié)議,不是網(wǎng)絡(luò),大家都沒有疑問;MODBUS-TCP是 不是網(wǎng)絡(luò),大家都沒有疑問;MODBUS-TCP是 網(wǎng)絡(luò)嗎?很多人就有疑問了。仔細(xì)分析,MODBUS-TCP是將MODBUS通訊協(xié)議加載到以 MODBUS-TCP是將MODBUS通訊協(xié)議加載到以 太網(wǎng)的TCP協(xié)議之上的一種通訊方式,它雖然具 太網(wǎng)的TCP協(xié)議之上的一種通訊方式,它雖然具 有了網(wǎng)絡(luò)的外形,但依然是一主多從的管理方式,數(shù)據(jù)表的傳輸結(jié)構(gòu)。
組態(tài)維護(hù)功能
組態(tài)維護(hù)功能包括邏輯組態(tài)、下載修改、運(yùn)行調(diào) 試、遠(yuǎn)程診斷等。早期,PLC以梯形圖為主,DCS以模塊功能圖為 早期,PLC以梯形圖為主,DCS以模塊功能圖為 主。經(jīng)過多年的發(fā)展,國際電工委員會(huì)通過 IEC1131-標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了五種編程語言, IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了五種編程語言,目前主流 的DCS和PLC都表示符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn),支持其中的 DCS和PLC都表示符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn),支持其中的 幾種或全部編程語言。從開發(fā)效率和程序可讀性 來考慮,模塊功能圖和順序功能圖越來越成為主 要的編程方式,梯形邏輯和結(jié)構(gòu)化文本成為了自 定義模塊的開發(fā)工具。大型PLC在組態(tài)方式上越 定義模塊的開發(fā)工具。大型PLC在組態(tài)方式上越 來越像DCS,差距在逐漸縮小,而小型PLC仍然 來越像DCS,差距在逐漸縮小,而小型PLC仍然 以梯形圖為主。
硬件封裝結(jié)構(gòu)
PLC一般為大底版式機(jī)架,封閉式I/O模件,封閉式結(jié)構(gòu) PLC一般為大底版式機(jī)架,封閉式I/O模件,封閉式結(jié)構(gòu) 有利與提高I/O模件的可靠性,抗射頻、抗靜電、抗損傷。有利與提高I/O模件的可靠性,抗射頻、抗靜電、抗損傷。PLC模件的I/O點(diǎn)數(shù)有8點(diǎn)、16點(diǎn)、32點(diǎn)。PLC模件的I/O點(diǎn)數(shù)有8點(diǎn)、16點(diǎn)、32點(diǎn)。DCS大部分為19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱加插件式I/O模件,I/O模 DCS大部分為19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱加插件式I/O模件,I/O模 件為裸露式結(jié)構(gòu)。每個(gè)模件的I/O點(diǎn)數(shù)有8點(diǎn)和16點(diǎn),很 件為裸露式結(jié)構(gòu)。每個(gè)模件的I/O點(diǎn)數(shù)有8點(diǎn)和16點(diǎn),很 少使用32點(diǎn)模件。少使用32點(diǎn)模件。DCS的這種結(jié)構(gòu)源于其使用領(lǐng)域主要在大型控制對象,DCS的這種結(jié)構(gòu)源于其使用領(lǐng)域主要在大型控制對象,19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱便于密集布置,較少的I/O點(diǎn)數(shù)則是由于 19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱便于密集布置,較少的I/O點(diǎn)數(shù)則是由于 對分散度的要求。PLC的大底版式機(jī)架,封閉式模件結(jié)構(gòu) 對分散度的要求。PLC的大底版式機(jī)架,封閉式模件結(jié)構(gòu) 在管理和配置上更加靈活,單個(gè)設(shè)備的可靠性更高。因此,不少DCS也吸收了PLC在結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點(diǎn),采用了和PLC相 不少DCS也吸收了PLC在結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點(diǎn),采用了和PLC相 似的封裝結(jié)構(gòu)
人機(jī)交互裝置
在早期,DCS作為一個(gè)系統(tǒng),其人機(jī)交互裝置是DCS廠 在早期,DCS作為一個(gè)系統(tǒng),其人機(jī)交互裝置是DCS廠 家提供的專用裝置。而PLC廠家一般不提供人機(jī)交互裝置,家提供的專用裝置。而PLC廠家一般不提供人機(jī)交互裝置,往往由工程商自主采用通用的監(jiān)控軟件來完成(ifix、往往由工程商自主采用通用的監(jiān)控軟件來完成(如ifix、intouch、組態(tài)王)DCS集成的人機(jī)交互裝置往往有著 intouch、組態(tài)王)。DCS集成的人機(jī)交互裝置往往有著 功能較專業(yè)、穩(wěn)定性較好的特點(diǎn),但是其價(jià)格也很高。隨 著PC技術(shù)的快速發(fā)展,一些通用監(jiān)控軟件發(fā)展很快,功 PC技術(shù)的快速發(fā)展,一些通用監(jiān)控軟件發(fā)展很快,功 能和性能逐漸超過了DCS廠家提供的專用裝置。因此不少 能和性能逐漸超過了DCS廠家提供的專用裝置。因此不少 DCS廠家逐步放棄了專用的人機(jī)交互裝置,轉(zhuǎn)而和PLC一 DCS廠家逐步放棄了專用的人機(jī)交互裝置,轉(zhuǎn)而和PLC一 樣也使用了通用的監(jiān)控軟件。DCS廠家使用通用監(jiān)控軟件 樣也使用了通用的監(jiān)控軟件。DCS廠家使用通用監(jiān)控軟件 并不是簡單地拼裝,而是在通用監(jiān)控軟件的基礎(chǔ)上,通過 合作開發(fā),將自已多年積累的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、系統(tǒng)自診斷 技術(shù)以專用軟件包的形式保留和繼承下來了。
DCS和PLC作為計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)結(jié) DCS和PLC作為計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)結(jié) 合的產(chǎn)物,為自動(dòng)化水平的提高都作出了 各自的貢獻(xiàn)。由于兩者在應(yīng)用上有較大的 相通性,在不同的時(shí)期,其各自的技術(shù)或 價(jià)格優(yōu)勢,都會(huì)直接影響到其市場地位。而市場的反應(yīng)也會(huì)或快或慢地反映到各自 的技術(shù)發(fā)展和價(jià)格調(diào)整上。從總的趨勢來 看,DCS和PLC在技術(shù)上的融合和促進(jìn)將 看,DCS和PLC在技術(shù)上的融合和促進(jìn)將 會(huì)是競爭的主流,而在性價(jià)比方面,你來 我往地不斷攀升,也將是發(fā)展的主旋律。
謝謝!