隨著Communication、Computer、Control、CRT 4C技術(shù)的飛速發(fā)展，DCS（Distributed Control System分布式控制系統(tǒng)）技術(shù)取得了長足進(jìn)步，它已走出高貴的神秘塔，廣泛應(yīng)用于新建、擴(kuò)建和技改工程項(xiàng)目中。對(duì)燃煤電廠和眾多需要煙氣治理的工廠而言，電除塵器（Electrostatic Precipitator簡稱ESP）是重要的輔助設(shè)備，其自成體系的控制系統(tǒng)面臨著進(jìn)入工廠DCS的要求，以便通過DCS的統(tǒng)一界面對(duì)除塵設(shè)備進(jìn)行控制。我們根據(jù)用戶的具體要求并結(jié)合當(dāng)今先進(jìn)的技術(shù)成果，先后開發(fā)設(shè)計(jì)了電除塵控制系統(tǒng)與DCS的多種互連方式，并成功地應(yīng)用到具體的工程項(xiàng)目中，實(shí)現(xiàn)了集中管理、分散控制，滿足了用戶管控一體的需求。本文通過對(duì)多種互連方式的分析，對(duì)電除塵控制系統(tǒng)與工廠DCS系統(tǒng)的互連能力進(jìn)行探討。 1、硬接線方式： 　　此方式把電除塵器控制系統(tǒng)I/O、A/D點(diǎn)通過硬接線直接送到DCS系統(tǒng)，因而直觀、簡單，但DCS系統(tǒng)只能監(jiān)控各個(gè)與DCS系統(tǒng)相連的I/O、A/D點(diǎn)，無法滲透至子系統(tǒng)，如無法監(jiān)控高壓設(shè)備運(yùn)行方式、具體故障，無法監(jiān)控振打周期、振打?qū)ń堑?，其采用的電纜多，擴(kuò)展升級(jí)困難，效率低，技術(shù)落后，此模式只適合于對(duì)DCS系統(tǒng)要求較低的網(wǎng)絡(luò)。 　　現(xiàn)提供一臺(tái)高壓柜I/O、A/D接點(diǎn)： 　　高壓控制柜與DCS系統(tǒng)接口表 2、Modbus_RTU方式 　　這是為解決現(xiàn)場控制層面上實(shí)現(xiàn)DCS控制而產(chǎn)生的一種模式。 　　此方式采用一臺(tái)工控機(jī)作為電除塵智能控制系統(tǒng)（The Intelligent Precipitator Computer Control System 簡稱IPC系統(tǒng)）上位機(jī)，以各高、低壓控制設(shè)備作為下位機(jī)，IPC系統(tǒng)通過通訊方式采集各下位機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和工況參數(shù)，并管理和控制各下位機(jī)的運(yùn)行。同時(shí)，IPC系統(tǒng)再通過Modbus_RTU方式與DCS主機(jī)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)DCS主機(jī)監(jiān)控電除塵器高低壓設(shè)備目的。通過該方式，DCS可完全滲透至各子系統(tǒng)，如監(jiān)控高壓設(shè)備運(yùn)行方式、具體故障，監(jiān)控振打周期、振打?qū)ń堑取? 　　Modbus是廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場的通訊協(xié)議，采用主/從（Master/Slave）結(jié)構(gòu)，在一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)中，主機(jī)一般是唯一的，從機(jī)最多可達(dá)255個(gè)，每個(gè)從機(jī)都有唯一的地址標(biāo)識(shí)。DCS作為主機(jī)方，IPC系統(tǒng)作為從機(jī)方，雙方通過RS485總線在物理上實(shí)現(xiàn)連接，并明確采用Modbus通訊協(xié)議，RTU傳輸模式，定義好從機(jī)地址和IPC工控機(jī)使用的通訊端口及參數(shù)配置。同時(shí)按照具體工程項(xiàng)目定義IPC系統(tǒng)與DCS傳輸數(shù)據(jù)的地址、名稱、參數(shù)范圍、數(shù)據(jù)寬度等有關(guān)數(shù)據(jù)傳送列表的詳細(xì)規(guī)格，IPC系統(tǒng)根據(jù)DCS報(bào)文中的數(shù)據(jù)點(diǎn)開始地址和個(gè)數(shù)，返回相應(yīng)數(shù)據(jù)條目的內(nèi)容或執(zhí)行相應(yīng)操作。根據(jù)這些需求，專門開發(fā)設(shè)計(jì)了IPC系統(tǒng)與DCS的通訊接口程序，用來確定通訊口、接收來自DCS的中斷請(qǐng)求并及時(shí)響應(yīng)。DCS則可根據(jù)返回來的數(shù)據(jù)制作與整個(gè)系統(tǒng)相一致的界面，對(duì)電除塵器的運(yùn)行實(shí)施監(jiān)控。 　　通訊時(shí)，主機(jī)發(fā)送Modbus報(bào)文，根據(jù)報(bào)文中的地址域，相應(yīng)從機(jī)進(jìn)行響應(yīng)。通過將地址域置為零，對(duì)全部從機(jī)發(fā)送廣播。協(xié)議通過命令字區(qū)分不同種類的報(bào)文。每個(gè)報(bào)文都具有校驗(yàn)域供接收端校驗(yàn)報(bào)文的正確性和完整性。標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS報(bào)文結(jié)構(gòu)見如下示例： 　　在黃島、印度BALCO公司自備電廠等不少眾多電除塵器工程項(xiàng)目中，我們根據(jù)用戶的需求定制了IPC系統(tǒng)與DCS互連的通訊接口，不僅順利實(shí)現(xiàn)了雙方的通訊，而且層次清晰，結(jié)構(gòu)簡單，滿足了DCS統(tǒng)一管理、控制鍋爐機(jī)組及其輔助設(shè)備的現(xiàn)實(shí)需要。同時(shí)雙方只要遵循Modbus標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，根本不用關(guān)心對(duì)方的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、操作平臺(tái)，就可以輕松實(shí)現(xiàn)通訊，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無關(guān)性。實(shí)際應(yīng)用中，只需在IPC系統(tǒng)與DCS之間架設(shè)1根通訊電纜，在IPC系統(tǒng)與電除塵控制系統(tǒng)之間架設(shè)幾根通訊電纜就可以，幾乎不占用多少施工時(shí)間。運(yùn)行過程中，一般由DCS主機(jī)根據(jù)自身的需要發(fā)出各種查詢命令，IPC系統(tǒng)通過通訊接口程序，接收來自DCS的報(bào)文命令并進(jìn)行響應(yīng)，分析命令類別并將電除塵器的運(yùn)行工況參數(shù)返回給DCS，從而實(shí)現(xiàn)雙方的相互通訊。通訊連接示意圖如下： 3、OPC接口方式 　　這是目前基于工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展，為解決不同軟件開發(fā)商和硬件設(shè)備制造商之間系統(tǒng)集成矛盾而出現(xiàn)的模式。 　　以太網(wǎng)具有成本低、速度高、系統(tǒng)開放和兼容性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，交換技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，使得以太網(wǎng)具有了實(shí)時(shí)性，成為一個(gè)確定性的網(wǎng)絡(luò)，打破了傳統(tǒng)的5-4-3原則，使其規(guī)模和覆蓋范圍大幅度提高，從而給自動(dòng)化市場帶來風(fēng)暴式的革命，幾乎所有的DCS供應(yīng)商均提供了工業(yè)以太網(wǎng)接口的產(chǎn)品，產(chǎn)生了C/S、B/S及OPC等模式。 　　OPC的全稱是OLE for Process Control,是基于微軟的OLE（現(xiàn)為ActiveX）、COM （Component Object Model）和DCOM（Distributed COM）技術(shù)，由一系列用于過程控制和制造業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)接口、屬性以及方法組成。它采用客戶/服務(wù)器模式，把開發(fā)訪問接口的任務(wù)放在硬件生產(chǎn)廠家或第三方廠家，以O(shè)PC服務(wù)器的形式提供給用戶，解決了軟、硬件廠商的矛盾，完成了系統(tǒng)的集成，提高了系統(tǒng)的開放性和可互操作性。OPC為多種多樣的工業(yè)過程控制設(shè)備、系統(tǒng)與人機(jī)界面軟件之間的數(shù)據(jù)信息交換提供了公共的接口，它的出現(xiàn)為基于Windows的應(yīng)用程序和現(xiàn)場過程控制應(yīng)用建立了橋梁，目前已被確定為全球事實(shí)性的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是工業(yè)界系統(tǒng)互連的缺省方案，得到過程控制設(shè)備制造商和工業(yè)控制軟件開發(fā)商的支持。OPC不但可以應(yīng)用在單機(jī)系統(tǒng)，也可以支持網(wǎng)絡(luò)上分布式應(yīng)用程序之間的通訊，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件與設(shè)備之間的無縫集成和真正開放的通訊。 　　OPC現(xiàn)有3個(gè)主要的規(guī)范：數(shù)據(jù)訪問接口規(guī)范（Data Access Interface Standard）、報(bào)警及事件處理規(guī)范（OPC Alarms and Events）、歷史數(shù)據(jù)存取規(guī)范（Historical Data Access）。其中數(shù)據(jù)訪問規(guī)范包含兩套接口：自定義接口（Custom Interface）和自動(dòng)化接口（Automation Interface）。根據(jù)規(guī)范，一個(gè)OPC數(shù)據(jù)訪問服務(wù)器由3個(gè)層次的對(duì)象組成。處于上層的是服務(wù)器對(duì)象（Server），它包含了服務(wù)器的信息并作為組對(duì)象的容器;處于中間一層的是組對(duì)象（Group），它主要維護(hù)自身的信息并提供了包含和從邏輯上組織數(shù)據(jù)項(xiàng)對(duì)象的機(jī)制;處于下層的則是數(shù)據(jù)項(xiàng)對(duì)象（Item），它代表了服務(wù)器與數(shù)據(jù)源（硬件設(shè)備）的連接，具有值（Value）、品質(zhì)（Quality）、時(shí)間標(biāo)簽（Time Stamp）三個(gè)屬性。但數(shù)據(jù)項(xiàng)不能直接被客戶直接訪問，所有對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)的訪問都是通過包含數(shù)據(jù)項(xiàng)的組對(duì)象來實(shí)現(xiàn)的。而且一個(gè)OPC服務(wù)器可以為多個(gè)OPC客戶提供服務(wù)，OPC客戶也可以連接到不同的OPC服務(wù)器上，連接非常靈活。 　　基于OPC的開放性、互連性等多種優(yōu)良特性，IPC系統(tǒng)增加了OPC服務(wù)器的功能。根據(jù)數(shù)據(jù)訪問接口規(guī)范，在開發(fā)設(shè)計(jì)過程中將IPC系統(tǒng)作為服務(wù)器對(duì)象，高壓控制單元、低壓控制單元（如加熱器、振打器等）作為組對(duì)象，電流、電壓、溫度、振打時(shí)間等作為數(shù)據(jù)項(xiàng)對(duì)象，然后有機(jī)地組織起來，編寫相應(yīng)的接口程序并將接口提供給OPC客戶使用。其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖如下： 　　DCS系統(tǒng)組態(tài)軟件一般都具有OPC功能，只要按照OPC規(guī)范并利用IPC系統(tǒng)中OPC服務(wù)器提供的程序接口，可以很容易就設(shè)計(jì)出OPC客戶，迅速連接到IPC系統(tǒng)，很好地實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)的信息交換。同時(shí)用戶在OPC客戶中可以設(shè)計(jì)符合自身口味的有關(guān)電除塵器設(shè)備的顯示操作界面，滿足整個(gè)系統(tǒng)人機(jī)接口統(tǒng)一布置的需要。OPC接口方式的應(yīng)用先后在鯉魚江、榆社等電廠得到了具體實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行效果良好。 4、基于組態(tài)軟件的接口方式 　　這是目前我們針對(duì)工控組態(tài)軟件技術(shù)的日漸成熟而開發(fā)的模式。 　　組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。它支持各種工控設(shè)備和常見的通信協(xié)議，并且提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。它是可以使用戶無需改變運(yùn)行程序原代碼的軟件平臺(tái)工具。由于工控組態(tài)軟件在實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制的過程中免去了大量煩瑣的編程工作，解決了長期以來控制工程人員缺乏計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)與計(jì)算機(jī)專業(yè)人員缺乏控制工程現(xiàn)場操作技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的矛盾，極大地提高了自動(dòng)化工程的工作效率，在自動(dòng)化工程中受到廣泛歡迎。隨著它的快速發(fā)展，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、實(shí)時(shí)控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對(duì)I/O設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容，并且不斷被賦予新的內(nèi)容，這樣，越來越多的用戶、設(shè)計(jì)院不僅要求DCS系統(tǒng)供應(yīng)商采用如InTouch、iFiX、組態(tài)王、力控等第三方工控組態(tài)軟件，還要求包括電除塵智能控制系統(tǒng)在內(nèi)的過程控制設(shè)備制造商等使用相同的組態(tài)軟件。 　　工控組態(tài)軟件是由系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境與系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境兩大部分組成，其開發(fā)設(shè)計(jì)圍繞人機(jī)界面系統(tǒng)、基于PC的控制系統(tǒng)（也稱軟PLC或軟邏輯）、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等四大部分進(jìn)行，它能實(shí)現(xiàn)工業(yè)過程動(dòng)態(tài)可視化、數(shù)據(jù)采集管理、監(jiān)控報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 、多重冗余等功能?；诮M態(tài)軟件的IPC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D如下： 　　整個(gè)系統(tǒng)有DCS系統(tǒng)工控機(jī)、IPC系統(tǒng)工控機(jī)、PLC、網(wǎng)橋、DAU和現(xiàn)場高低壓設(shè)備組成。PLC采用Quantum或Control Logix、S7-400等系列，DAU數(shù)據(jù)采集模塊，負(fù)責(zé)現(xiàn)場電除塵高低壓設(shè)備數(shù)據(jù)采集，并且以Modbus方式與網(wǎng)橋通訊，網(wǎng)橋負(fù)責(zé)Modbus協(xié)議數(shù)據(jù)和PLC的NetLinx或Profibus等方式數(shù)據(jù)互相之間的解釋轉(zhuǎn)換，其中Quantum系列PLC有Modbus接口，所以無需網(wǎng)橋。DCS工控機(jī)和IPC系統(tǒng)工控機(jī)通過組態(tài)軟件共同組成OPC客戶/服務(wù)，這樣就形成完整的DCS控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性運(yùn)用了雙機(jī)冗余和雙網(wǎng)絡(luò)冗余技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了真冗余。IPC系統(tǒng)采用組態(tài)軟件方式，使圖形功能大幅增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)在線組態(tài)修改，組態(tài)非常靈活，解決了使用DELPHI、C++等編程語言編寫的應(yīng)用程序擴(kuò)展困難、升級(jí)困難、維護(hù)困難的問題。 　　綜上所述，這幾種實(shí)現(xiàn)方式雖然不同，但各有所長，其中硬接線方式直觀、簡單，Modbus_RTU方式從現(xiàn)場控制層面上實(shí)現(xiàn)與DCS系統(tǒng)之間的交流， OPC方式則比較徹底地解決了長期以來存在的不同系統(tǒng)之間的通訊困難、集成困難，而基于組態(tài)軟件的接口方式則運(yùn)用Modbus、OPC、PLC、組態(tài)軟件技術(shù)解決了用戶對(duì)不同系統(tǒng)的組態(tài)需求?？梢哉J(rèn)為這幾種系統(tǒng)互連的方式基本能夠滿足目前工業(yè)自動(dòng)化和管控一體化發(fā)展的需要，不僅電除塵控制系統(tǒng)通過它們可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)入DCS，而且其他的控制系統(tǒng)也可以根據(jù)實(shí)際要求，將其原理應(yīng)用到具體的工程項(xiàng)目中，解決不同系統(tǒng)之間的數(shù)字鴻溝，從而實(shí)現(xiàn)DCS、SIS等網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訪問和監(jiān)控，達(dá)到透明工廠要求。 參考文獻(xiàn)： 　　1、iFiX3.0 中文版手冊 　　2、謝劍英等編著 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 國防工業(yè)出版社，2001 　　3、馬國華 監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用 清華大學(xué)出版社， 2001 　　4、徐立辰 管控一體化的工業(yè)以態(tài)網(wǎng)平臺(tái)，工業(yè)控制計(jì)算機(jī) 2003，10 　　5、曾用基 AB PLC與 Modbus網(wǎng)絡(luò)的通訊，微計(jì)算機(jī)信息2004，6