摘 要：集散控制系統(tǒng)（DCS），是以多個微處理機為基礎利用現(xiàn)代網絡技術、現(xiàn)代控制技術、圖形顯示技術和冗余技術等實現(xiàn)對分散控制對象的調節(jié)、監(jiān)視管理的控制技術，以其高可靠性和在控制、管理上的卓越優(yōu)點已被廣泛應用于石油、化工、冶金、電力等行業(yè)，是目前最為先進的過程控制系統(tǒng)。重點介紹了基于Rockwell硬件、軟件構建的DCS冗余系統(tǒng)在造紙行業(yè)中的解決方案。 關鍵詞：DCS；冗余系統(tǒng)；造紙 0 前言 　　DCS是現(xiàn)代工業(yè)的重要支柱之一，是可靠性高、應用非常廣泛的工業(yè)控制產品。在中大型模塊化的DCS產品中，PLC模塊（中央處理器）是DCS的中心，一些重大的工業(yè)生產線往往要求連續(xù)運行不能停頓，而可靠性再高的PLC也不能保證故障為零，因此，雙PLC的冗余控制是一種滿足連續(xù)生產要求、提高系統(tǒng)可用性的有效手段。Controllogix是Rockwell公司在1998年推出AB系列的模塊化PLC，Controllogix可以提供完善的控制器的冗余功能，采用熱備的方式構建控制器，兩個CPU 框架采用完全相同的配置，它們之間使用同步電纜連接，不僅控制器可以采用熱備，通訊網絡也可以采用相似的方式進行熱備，除此之外Rockwell的ReviewSE還可以通過軟件的方法來構建冗余系統(tǒng)，這樣大大提高了控制器的運行的可靠性。 1 系統(tǒng)的網絡結構 　　系統(tǒng)設計包括上漿系統(tǒng)、制漿系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)。系統(tǒng)采用Rockwell的三級網絡，信息層采用以太網（EntherNet）實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換；中間層為控制層（ControlNet）負責系統(tǒng)通訊；底層是設備（DeviceNet），網絡連接就地設備。設備網、控制網和以太網構建起網絡系統(tǒng)的三級框架，實現(xiàn)了分布式控制方案。在任何一級網絡上都可以對現(xiàn)場設備進行實時的監(jiān)控。如果主控制間與輔助車間控制室距離較遠，可以采用光纖通訊。 2 系統(tǒng)的硬件冗余 　　主控制問與輔助車間的控制器選用Rockwell的ControlLogix L61，由于系統(tǒng)采用冗余結構，在主控制柜內安裝了一對CPU冗余框架和兩個I／O框架，在這對冗余框架中的模塊配置一致。在每個冗余框架中安裝了以下模塊：1個控制器、1個CNBR模塊、1個ENBT模塊、1個SRM 模塊、2個SRM 模塊采用1757一SRC連接光纜。遠程I／0站采用1756系列的數(shù)字輸人輸出、模擬輸人輸出、熱電阻、高速計數(shù)模塊，與PLC冗余框架之間采用了雙通道DeviceNet網絡通訊。 　　對于冗余系統(tǒng)要對主從框架上的ENBT模塊的IP地址和CNBR模塊的站點號做相應的設置：主從ENBT模塊的IP地址要設成一致，CNBR模塊的站點號要設成一致，同步成功后從框架的ENBT模塊的IP地址和CNBR模塊的站點號自動加1，并且主從框架CNBR模塊的站點號的設置要高于遠程10框架上的CNBR模塊的站點號。當主機架的任一組件發(fā)生掉電、主機架中的任一模塊被安裝、拆卸、出錯、控制器發(fā)生主要故、ControlNet分接頭或以太網電纜斷開的故障時控制權切換到從控制器，從而確保整個系統(tǒng)的不間斷穩(wěn)定運行。 3 系統(tǒng)的軟件冗余 　　整個控制系統(tǒng)所使用的軟件均為Rockwell公司的軟件產品：RSLogix5000、RSLink Enerprise、RSNetWorx、RS—ViewSE、RSSQL。其中RSLogix5000為程序開發(fā)軟件，RS—ViewSE為HMI畫面開發(fā)軟件，RSNetWorx為網絡組態(tài)軟件，RSLink Enerprise是一個標準的OPC服務器軟件，它是RSView Server與PLC通訊的橋梁。 　　RSView SE是遵循Rockwell Software提出的FactoryTalk架構的HMI產品，可以按用戶的要求編翩監(jiān)控程序及友好的操作界面。在HMI畫面上可以實現(xiàn)自動控制參數(shù)總覽、設定值及PID參數(shù)控制面板、儀表信號圖、實時趨勢圖、歷史趨勢圖故障報警畫面等。通過對這些操作界面的操作，可監(jiān)視溫度、壓力、流量的變化趨勢，對故障報警進行顯示，對生產狀況分析，可以使操作員隨時對現(xiàn)場進行生產過程的操作指導及控制。另外采用RSVJew SE的分布式系統(tǒng)時，用戶可以只開發(fā)一次畫面，在一個服務器上保存，就可以從網絡上的任何Client站讀取Server上的畫面，無需拷貝、導入、轉換或重建標簽或重新輸人命令。 　　目前大多數(shù)工業(yè)系統(tǒng)都采用傳統(tǒng)的硬件備用方式，采用軟件方法解決冗余系統(tǒng)是冗余系統(tǒng)發(fā)展趨勢，羅克韋爾推出的RSViewSE監(jiān)控組態(tài)軟件能構方便地構建軟件冗余系統(tǒng)，保證系統(tǒng)的有效性。構建軟件冗余系統(tǒng)需要2臺服務器來配置主從冗余，通過簡單的冗余配置就可以搭建一個完善的熱各系統(tǒng)，結構框圖如下： 　　RSView Studio開發(fā)好項目后將項目文件下載到RS—View Server中，系統(tǒng)的配置信息存放在FactoryTalk中，RSLinx Enterprise做為PLC與RSView Client通訊的橋梁。整個系統(tǒng)采用主從熱備形式，當主服務器出現(xiàn)工作故障時時，冗余服務器會自動與PLC或客戶機通訊。 　　RSView SE還具有內置的FactoryTalk Diagnostics功能。作為后臺運行的FactoryTalk平臺的一部分，F(xiàn)acto—ryTalk Diagnostics將整個系統(tǒng)的活動、報警、和錯誤信息分別送至不同的地方進行日志記錄，F(xiàn)actoryTalk Diagnostics代替了RSView的活動日志和各類信息記錄． 4 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 　　雖然SView SE內置的FactoryTalk Diagnostics能記錄每個操作員在每臺操作員站的操做記錄，能滿足造紙行業(yè)的一般要求。但隨著生產企業(yè)對他們的生產信息的需要的與日俱增，生產企業(yè)的管理者不但要求在生產現(xiàn)場的上位機中能隨時了解各種設備的運行情況，而且他們需要在辦公室甚至隨時隨地的實時知道企業(yè)的運行狀況，包括各種生成設備的運行狀態(tài)，那么建立以Internet為基礎的企業(yè)網絡數(shù)據(jù)庫可以解決這一問題的較好方案，管理者可以通過Internet瀏覽本公司數(shù)據(jù)庫網頁，網頁上顯示的是企業(yè)設備現(xiàn)在運行狀況的有關數(shù)據(jù)，管理者可以根據(jù)要求來分類查詢這些數(shù)據(jù)記錄。 　　利用羅克韋爾軟件和其它軟件可以方便地制作羅克韋爾網絡數(shù)據(jù)庫。方案具體如下：在服務器上工部署下列軟件：SQL Server2000、IIS web服務、RSSQL。羅克韋爾通信軟件RSSql是基于Windows NT在控制系統(tǒng)和企業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之間提供雙向連接的工業(yè)數(shù)據(jù)事務管理系統(tǒng)。此方案中，在控制端，RSSql連接RSViewSE，在企業(yè)數(shù)據(jù)庫端，RSSql通過0LE— DB連接Microsoft SQL Server。 　　首先在SQL Server中建立對應的數(shù)據(jù)庫存放采集的數(shù)據(jù)，并在數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建相應的數(shù)據(jù)表，并為外部數(shù)據(jù)在表中建立對應的列，用簡單的VB語句開發(fā)應用數(shù)據(jù)庫的存儲過程輸。作為企業(yè)數(shù)據(jù)庫與控制數(shù)據(jù)庫之間的橋梁，RSSql不用編程就可以在兩個數(shù)據(jù)庫之間進行數(shù)據(jù)的透明傳輸，通過系統(tǒng)簡單的設置和組態(tài)就可以控制服務器的數(shù)據(jù)就與企業(yè)數(shù)據(jù)庫SQL數(shù)據(jù)一一對應，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。 　　最終操作員站上發(fā)生的操作事件自動發(fā)送到SQLServer數(shù)據(jù)庫服務器，各個設備的反饋信號通過RSSQL發(fā)送到SQL Server服務器，事件報表服務通過IIS Web服務自動發(fā)布到以太網上，各操作員站可以通過內嵌于HMI畫面中的IE瀏覽器來訪問報表服務。企業(yè)管理者也可以通過網絡訪問相應的IP地址來訪問數(shù)據(jù)報表。 5 結論 　　介紹了以工業(yè)三層網絡為平臺，基于Rockwell硬件、軟件構建的DCS冗余系統(tǒng)解決方案。該DCS控制系統(tǒng)的應用，大大增強了生產自動化的水平，提高了產品質量和生產效率，而且其冗余的特性更是能最大限度地保證了制漿、造紙生產在一定時期內系統(tǒng)的不間斷安全運行。 參考文獻 [1]ControlLogix Redundancy system User Manua1． [2]RSview Supervisory Edit ion Users Guide． [3]在RSVicw Supervisory Edition應用系統(tǒng)中保證系統(tǒng)的有效性[J]．今日自動化。2004.（2）． [4]RSSql在ControlLogix平臺遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的應用[J]．工業(yè)控制計算機，2007． [5]SQL Server 2000 Programmer s Guide．縭程員指南[M]．北京：北京希望電子出版社，2000．