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DCS系統(tǒng)在銅冶煉工藝中的應(yīng)用

時間:2007-07-13 13:54:00來源:lijing

導(dǎo)語:?TDC3000系統(tǒng)是由一系列硬件和軟件組成,來完成數(shù)據(jù)采集和控制
一、TDC3000系統(tǒng)的一般構(gòu)成 TDC3000系統(tǒng)是由一系列硬件和軟件組成,來完成數(shù)據(jù)采集和控制。系統(tǒng)主要有兩大網(wǎng)絡(luò)相連接而成。下面是TDC3000系統(tǒng)的一般網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。 [align=center] 圖一、TDC3000網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖[/align] (一)、Local Control Network 局域控制網(wǎng) 局域控制網(wǎng)簡稱LCN,主要是將一些控制窗口(US操作站)、高級控制模塊(應(yīng)用模件AM、計算機(jī)模件CM)及過程網(wǎng)絡(luò)連接在一起,實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制。其性能有:]   Ÿ 廣播式通訊,令牌傳遞,“令牌環(huán)”;   Ÿ 傳輸數(shù)率為5M/Sec,串行傳輸;   Ÿ 最多可掛64個節(jié)點(diǎn)/LCN;   Ÿ 最長達(dá)300M/LCN;   Ÿ 最多可擴(kuò)展到7段,最長為4.9KM;   Ÿ 75歐姆終端同軸電纜,冗余網(wǎng)絡(luò),LCNA、LCNB;   Ÿ 每分鐘自動切換一次。 直接掛在LCN網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備稱為LCN節(jié)點(diǎn);主要有以下幾種類型: 1.通用操作站(Universal Station簡稱US):是TDC3000的人機(jī)界口,它可以針對不同的工作而設(shè)定為操作員操作站(Operator)、工程師操作站(Engineer)和萬能操作站(操作員站+工程師站)。作為操作員操作站,它可以實現(xiàn)以下功能:監(jiān)視和操作連續(xù)與非連續(xù)的過程;報警并處理報警;顯示并打印趨勢、報告和報表;監(jiān)視和控制系統(tǒng)狀態(tài)和診斷程序。作為工程師操作站,可以實現(xiàn)的功能:網(wǎng)絡(luò)組態(tài);建立過程數(shù)據(jù)庫;建立用戶圖形;設(shè)計報表;編寫控制語言程序(CL語言)等等。 2.通用工作站(Universal Work Station簡稱UWS):也叫遠(yuǎn)程工作站,是一種可選的人機(jī)界面,功能與US完全一致,唯一不同之處是UWS是用于辦公室環(huán)境。 3.UXS操作站:也是一種可選的人機(jī)界面,它有兩套操作系統(tǒng)除了具有US的全部功能以外,還有一套UNIX系統(tǒng),具有窗口畫面的管理功能。一臺UXS操作站最多可打開4個LCN窗口和若干個WINDOWS窗口并可對任意一個窗口進(jìn)行縮放。UNIX系統(tǒng)主要是用于和上位機(jī)通訊如:ALPHA機(jī),實現(xiàn)在PC機(jī)上最多可同時觀看到4幅流程圖畫面。 4.歷史模件(History Module簡稱HM):提供了大量存儲在硬盤上的數(shù)據(jù),在HM中可存儲和訪問的數(shù)據(jù)類型有:歷史報警;操作站信息;系統(tǒng)狀態(tài)變化;系統(tǒng)錯誤信息;系統(tǒng)維護(hù)指南;提供報表與趨勢所需的連續(xù)過程的歷史數(shù)據(jù);所有類型的系統(tǒng)文件等等。 5.應(yīng)用模件(Application Module簡稱AM):具有綜合的控制算法功能,包含了一整套標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)型控制算法,并且可運(yùn)用CL語言進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)算法和策略。 6.增強(qiáng)型PLC接口模件(Extend PLC Gateway Module簡稱EPLCG):主要提供LCN網(wǎng)絡(luò)與PLC之間的通訊;轉(zhuǎn)換LCN與PLC之間的數(shù)據(jù);掃描程序,處理PLC的數(shù)據(jù)并提供報警信息;可支持Modicon PLC、AB PLC和Honeywell PLC;并可進(jìn)行冗余和非冗余配置。 7.工廠網(wǎng)絡(luò)模件(Plant Network Module簡稱PLNM):LCN網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)的接口模件,主要提供LCN與上位機(jī)之間的通訊和數(shù)據(jù)交換。 8.網(wǎng)絡(luò)接口模件(Network Gateway Module簡稱NG):連接多條LCN網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行相互訪問。 9.網(wǎng)絡(luò)接口模件(Network Interface Module簡稱NIM):是LCN網(wǎng)絡(luò)與萬能控制網(wǎng)絡(luò)(簡稱UCN)的接口,主要完成兩種網(wǎng)絡(luò)間的通訊和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的功能。 (二)、Universal Control Network萬能控制網(wǎng)絡(luò) 萬能控制網(wǎng)絡(luò)簡稱UCN,主要是傳輸過程數(shù)據(jù),完成對生產(chǎn)過程的控制。其性能有:   Ÿ 與過程設(shè)備相連;   Ÿ 傳輸數(shù)率為5M/Sec;   Ÿ 最多可掛32個冗余節(jié)點(diǎn)/UCN;   Ÿ 最長可達(dá)800M/UCN;   Ÿ 每條網(wǎng)絡(luò)終端都有75歐姆終端電阻;   Ÿ 冗余網(wǎng)絡(luò):UCNA,UCNB。   掛在UCN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)有 1.增強(qiáng)型過程管理器(Advanced Process Manager簡稱APM):提供了極強(qiáng)的數(shù)據(jù)采集和控制能力,可處理數(shù)字量DI與DO點(diǎn),模擬量AI與AO點(diǎn),脈沖量輸入PI,低信號模擬量輸入LLAI、LLMUX等等;多達(dá)160條的調(diào)節(jié)控制回路,可進(jìn)行流量補(bǔ)償?shù)冗\(yùn)算、PID控制、馬達(dá)控制等等各種運(yùn)算或邏輯控制,使用CL語言還可改進(jìn)控制策略,并可與UCN上其它設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通訊。 2.邏輯控制器(Logic Manager簡稱LM):是一種以開關(guān)量為主的控制器,提供高速邏輯控制,與PLC(即可編程序控制器)相似,可執(zhí)行數(shù)字和模擬量邏輯控制,并可與UCN上的APM或其它LM實現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)通訊。 二、冶銅工藝中的TDC3000系統(tǒng) (一)、系統(tǒng)配置 金隆銅業(yè)使用的這套DCS系統(tǒng)是HONEYWELL公司的R400版本,于上世紀(jì)九十年代后期正式安裝投用。下面是該系統(tǒng)在金隆銅業(yè)的詳細(xì)配置圖。 [align=center] 圖二、金隆銅業(yè)TDC3000系統(tǒng)配置圖[/align] 金隆銅業(yè)TDC3000系統(tǒng)是以閃速爐為中心,包括硫酸車間、制氧站和電控中心幾個部分,一條冗余的LCN網(wǎng)絡(luò)通過光纜擴(kuò)展將這幾個區(qū)域相連而成;LCNE是光纜的接口卡,LCN網(wǎng)絡(luò)通過LCNE和光纜相連。系統(tǒng)主體設(shè)備如:歷史模件HM、應(yīng)用模件AM、工廠網(wǎng)絡(luò)模件PLNM、增強(qiáng)型PLC接口模件EPLCG都配置在閃速爐中心。三條冗余的UCN網(wǎng)絡(luò)UCN1、UCN2、UCN3分別對應(yīng)于閃速爐、硫酸車間和制氧站。閃速爐區(qū)域因參數(shù)量較多而配置了兩臺APM和一臺LM,并配置一臺UXS、三臺US,便于工藝人員同時操作;硫酸車間配置了一臺UXS、一臺US和一臺APM;制氧站則配置了兩臺US和一臺APM。 各個區(qū)域通過光纜相互進(jìn)行通訊和交換數(shù)據(jù),各區(qū)域之間可相互監(jiān)視,必要時還可以跨區(qū)域操作,任何一臺US操作站都可對各區(qū)域進(jìn)行組態(tài)、修改程序和監(jiān)控工藝流程等等。兩臺UXS通過90FS模件與上位機(jī)(即ALPHA機(jī))相連,辦公室管理人員可通過PC機(jī)同時能打開8幅流程圖畫面,便以各個部門管理和監(jiān)視;在電控中心(即電儀樓)還配置一臺UWS,以便于維護(hù)人員進(jìn)行遠(yuǎn)程修改組態(tài)和監(jiān)視。各區(qū)域還可以通過EPLCG、PLNM分別和PLC、上位機(jī)進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)交換。上位機(jī)通過PLNM,可實現(xiàn)對閃速爐的數(shù)??刂啤Mㄟ^EPLCG可實現(xiàn)閃速爐、硫酸、制氧的DCS和轉(zhuǎn)爐、陽極爐PLC之間的數(shù)據(jù)交換。 有點(diǎn)美中不足的是該系統(tǒng)只支持臺灣的繁體漢字系統(tǒng),但所有流程圖、點(diǎn)的描述、報表等等,均可以用中文進(jìn)行描述。 (二)、軟件組態(tài) TDC3000系統(tǒng)的軟件組態(tài)主要包括NCF、建點(diǎn)、制作流程圖、報表、按鈕、歷史數(shù)據(jù)庫和區(qū)域數(shù)據(jù)庫等方面的組態(tài)工作,具體說明如下: 1.NCF組態(tài) NCF(Network Configuration File)組態(tài)包含了LCN上所有節(jié)點(diǎn)的信息。在系統(tǒng)組態(tài)時必須先對NCF進(jìn)行組態(tài),即對系統(tǒng)如何進(jìn)行配置,包括:區(qū)域劃分,單元劃分,節(jié)點(diǎn)分配,硬盤分配等等。   Ÿ 區(qū)域(AREA)劃分   全廠TDC3000系統(tǒng)共設(shè)置為三個區(qū)域   AREA 01 閃速爐區(qū)域   AREA 02 硫酸車間域   AREA 03 制氧站區(qū)域   Ÿ 操作臺(CONSOLE)劃分 TDC3000系統(tǒng)中,CONSOLE為一個軟件的邏輯概念,即同一個CONSOLE內(nèi),其外設(shè)(含US)共享。CONSOLE與區(qū)域是對應(yīng)的。   全廠TDC3000系統(tǒng)共設(shè)置為三個CONSOLE:   CONSOLE 01 監(jiān)控閃速爐區(qū)域   CONSOLE 02 監(jiān)控硫酸車間域   CONSOLE 03 監(jiān)控制氧站區(qū)域   Ÿ 單元(UNIT)劃分: 單元是為系統(tǒng)劃分而設(shè)立的概念,最多可組態(tài)到100個單元。全廠共配置了27個單元:   閃速爐:15個單元,分別為1到15單元;   硫酸:6個單元,分別為31到36單元;   制氧:6個單元,分別為61到66單元。   Ÿ 節(jié)點(diǎn)(NODE)劃分: 節(jié)點(diǎn)劃分即對LCN上所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號,金隆DCS有以下幾種類型:US、UXS、UWS、HM、AM、NIM、CNI、PLNM、EPLCG等,分別對應(yīng)于閃速爐區(qū)域:1#UXS、2#3#4#US、9#UWS、11#12#冗余NIM、17#AM、19#HM、21#CNI和23#EPLCG;硫酸車間域:5#UXS、6#US和13#14#冗余NIM;制氧區(qū)域:7#US、8#US和15#16#冗余NIM。各節(jié)點(diǎn)所編的號必須與節(jié)點(diǎn)上的主板地址一一對應(yīng)。   Ÿ 卷組態(tài)(Volume Configuration) 卷組態(tài)即對硬盤進(jìn)行劃分,包括對系統(tǒng)文件及用戶文件進(jìn)行卷命名和空間劃分,其中系統(tǒng)卷名有13個,是固定不變的;用戶卷名有2個,分別為PICS和USER,在用戶卷名下可創(chuàng)建若干個分卷名,用于存放流程圖、報表、CL程序等用戶文件。 NCF組態(tài)很重要,一旦分配好,便不能更改,因此在NCF組態(tài)前,必須對整個系統(tǒng)考慮周到。硬盤空間最好配置在90%~95%之間,這樣系統(tǒng)運(yùn)行最好。NCF組態(tài)好后,才能進(jìn)行其他的組態(tài)。 2.建點(diǎn)(Building Points) TDC3000系統(tǒng)的點(diǎn)有硬點(diǎn)和軟點(diǎn)之分,所謂硬點(diǎn)即直接和I/O相連的點(diǎn),其它所有的點(diǎn)為軟點(diǎn),不論是硬點(diǎn)還是軟點(diǎn)所創(chuàng)建的點(diǎn)名即點(diǎn)的位號必須是唯一的,不能有相同的位號存在。建點(diǎn)主要包括AM、EPLCG、PLNM、APM和LM的建點(diǎn)。 以APM為例:在對APM建點(diǎn)時,必須先對UCN上各個節(jié)點(diǎn)的地址、節(jié)點(diǎn)的類型、節(jié)點(diǎn)的配置進(jìn)行定義,還需對APM控制功能的數(shù)目與掃描速率以及將每塊卡塊的物理位置與邏輯塊號一一對應(yīng)起來,并分配好。然后才進(jìn)行建點(diǎn),信息包括點(diǎn)的描述、單位說明、地址和單元分配、參數(shù)設(shè)置等等。 TDC3000系統(tǒng)點(diǎn)的類型是非常豐富的,有各種各樣不同功能的點(diǎn),極大地豐富了組態(tài)人員的組態(tài)工作。其類型有:   Ÿ 模擬量輸入點(diǎn)AI   Ÿ 模擬量輸出點(diǎn)AO   Ÿ 數(shù)字量輸入點(diǎn)DI   Ÿ 數(shù)字量輸出點(diǎn)DO   Ÿ 過程調(diào)節(jié)點(diǎn)REG PV   Ÿ 調(diào)節(jié)控制點(diǎn)REG CON   Ÿ 標(biāo)志點(diǎn)FLAG   Ÿ 定時器點(diǎn)TIMER   Ÿ 數(shù)字組合點(diǎn)DC   Ÿ 數(shù)值量點(diǎn)NUMERIC   Ÿ 邏輯控制點(diǎn)LOGIC   Ÿ 開關(guān)量選擇點(diǎn)SWITCH   Ÿ 用戶數(shù)據(jù)段點(diǎn)CUSTOM   Ÿ 手動/自動點(diǎn)MAN/AUTO 3.流程圖制作(Picture Building) TDC3000提供了強(qiáng)大的制圖軟件,組態(tài)人員可以在圖形編輯畫面上添加管線、設(shè)備或在原先的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改編輯,還可以在設(shè)備上添加各種條件與變體、增加變量等等。流程圖制作好后,經(jīng)過編輯,便可以調(diào)出監(jiān)視。在流程圖上,操作員可以得到大量的信息,例如:設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),各個參數(shù)運(yùn)行指示值,閥門開度等等。TDC3000還帶有觸屏操作功能,操作員可以很方便地在流程圖上進(jìn)行SP、OP等參數(shù)的輸入和DO、DC等設(shè)備的開停操作。由于閃速爐、硫酸和制氧在同一個LCN網(wǎng)絡(luò)上,各個之間的設(shè)備狀態(tài)可以很方便地在同一幅畫面上進(jìn)行監(jiān)視。EPLCG的相連可以很方便地將轉(zhuǎn)爐、陽極爐的數(shù)據(jù)顯示在流程圖上,極大地方便了生產(chǎn)上的操作。 4.自由格式報表制作(Free Format Logs) 自由格式報表FFL為用戶提供了自由設(shè)計、尺寸大小、制作過程信息報表并打印的手段。報表尺寸最大為132列寬、66行長,最多可以制作400個FFL??梢詫⑸a(chǎn)過程的參數(shù)和狀態(tài)用報表記錄下來,按請求或固定的時間間隔進(jìn)行打印。 5.按鈕組態(tài)(Button Configuration) 按鈕組態(tài)是將US、UXS或UWS站的操作員鍵盤上1-85個按鈕賦予一個或一系列特定操作功能。如:某一幅工藝流程圖、某張報警畫面、清屏、趨勢圖等等,以便于操作員操作。 6.建立歷史數(shù)據(jù)庫(Building History Group) 將所有類型的連續(xù)數(shù)值以瞬時值、小時、日、班、月平均和用戶平均值等形式以一定的時間間隔收集,并存放于硬盤HM中用戶組態(tài)的卷下。每個HM最多可建有120個歷史組,每個歷史組里最多可組態(tài)20個點(diǎn),并且同一個歷史組中的點(diǎn)必須是同一個單元中的點(diǎn)。如果收集到的數(shù)據(jù),以小時存放可保存170個小時、以班存放可保存43個班、以日存放可保存33天、以月存放可保存14個月。歷史組的功能是將收集到的數(shù)據(jù)用于自由格式報表、趨勢顯示、打印趨勢和歷史記錄等(注:只有在歷史組中組態(tài)為瞬間點(diǎn)Snapshot時,才有歷史趨勢顯示)。金隆銅業(yè)所建的歷史數(shù)據(jù)庫全部為瞬間點(diǎn)(單位為秒)和用戶平均值(單位為分)兩種方式采集數(shù)據(jù),以便用于參數(shù)的歷史趨勢和用戶平均值顯示,并可作為過程狀態(tài)或報警分析等等。 建立區(qū)域數(shù)據(jù)庫(Building Area Database) 區(qū)域數(shù)據(jù)庫是真正的US數(shù)據(jù)庫的建立,是操作員用于控制本區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)顯示。當(dāng)用戶流程圖、按鈕組態(tài)和自由格式報表組態(tài)完畢后,才可以建立區(qū)域數(shù)據(jù)庫。區(qū)域數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容包括如下:   Ÿ 配置到區(qū)域的單元:將本區(qū)域的單元列出來。   Ÿ 區(qū)域總貌顯示:顯示定義在總貌中的組,最多可組態(tài)36個組顯示。 Ÿ 區(qū)域組顯示:將相關(guān)聯(lián)的點(diǎn)放在一個操作組里,這樣操作員可同時監(jiān)視這幾個點(diǎn)。每個組最多可組態(tài)8個點(diǎn),每個區(qū)域可組態(tài)400個操作組,1~390組為工程師組態(tài),屬永久性的,操作員不能更改,391~400組操作員可組態(tài),屬臨時性的,可任意修改或刪除。 Ÿ 區(qū)域的區(qū)域和單元顯示:區(qū)域的區(qū)域顯示是根據(jù)工藝要求,在本區(qū)域選出重要的24個點(diǎn),并設(shè)定時間基數(shù),以顯示點(diǎn)的趨勢變化;區(qū)域的單元顯示是從每個單元中選出24個點(diǎn),設(shè)定時間基數(shù),作為單元趨勢顯示。 Ÿ 程序點(diǎn)組:是CL語言程序的一個窗口,最多可組態(tài)50個程序點(diǎn)組(401~450組),每組最多可建6個程序點(diǎn)組。 Ÿ 定義自由格式報表:定義如何調(diào)用和什么時間調(diào)用報表,并指定報表的名稱,及可使用的打印機(jī)號。 區(qū)域數(shù)據(jù)庫全部建完后,TDC3000系統(tǒng)的組態(tài)也就完成了。當(dāng)然在以后還可以對以上所有的組態(tài)除了NCF組態(tài)和APM等BOX點(diǎn)的分配不能修改以外其它如:流程圖、建點(diǎn)、報表、區(qū)域數(shù)據(jù)庫、按鈕組態(tài)等等均可以進(jìn)行添加、修改和刪除等。

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