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日本横河公司集散控制系统STARDOM概述

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日本横河公司集散控制系统( DCS) STARDOM概述

1、 DCS 硬件的详细描述及控制功能
横河电机( YOKOGAWA) 是专业从事控制系统产品的研发及制造的厂商,1975年在世界上第一个推出DCS产品。其DCS一向以高可靠性著称于世, 在世界上已有十五万套横河电机的DCS在运行, 其DCS在中国的市场占有率在50%以上。
横河公司先进的STARDOM产品, 它的灵活性, 可靠性以及性价比非常高。其中处理器, 电源, 以太网络全部配置成冗余工作的方式, 而且功能强大的操作软件及服务器软件能够保证控制系统的更好的运行。

STARDOM 系统结构图

下面描述一个典型的STARDOM DCS系统的主要配置。
在这个实例中, 5个分控站分别配置了5套最先进的STARDOM 系列控制站和操作站, 其中控制站全部采用冗余的控制方式, 即双控制器, 双电源, 双通讯卡, 实现控制系统完全冗余, 保证系统在主控制器发生故障时, 无扰动的切换到后备控制器进行工作, 而不会影响整个生产控制。其中处理器选用FCN 控制器型号为NFCP100, CPU为32位处理器 , 内存 32M, 最大 I/O数: 8,192 入 / 8,192 出 数字量 或 4000 模拟量, 支持冗余控制, 所有I/O模块可带电插拔, 配有CPU备用电池, 具有保护功能, 通讯接口: 两个10BASET的以太网端口, 一个RS232 串口。保证控制系统与操作站及中心控制室组成星型工业以太网进行通讯。接地电阻要求100Ω以下, 因此系统的抗干扰能力很强。
每个控制室配有二个带光纤接口的以太网交换机 型号: S B 负责冗余以太网光纤通讯, 每个交换机具有8个 RJ45端口, 及一个光纤端口。
所有I/O卡件按照标书要求选用。
同时根据DCS控制系统的要求, 我们配置了相应的DCS编程软件和操作软件VDS 以及中央控制室配有冗余监控软件VDS BASIC SOFTWARE 1000点和HMI CLIENT 软件 支持服务器/客户端的工作方式;
其中DCS I/O模块均符合标书中I/O的技术要求:
DI: 光电隔离、 24VDC、 每组16点、 32点/卡
DO: 光电隔离、 24VDC, 220VAC 继电器输出每组16点、 32点/卡, 5A 每通道, 其中选用MIL (即连接器型的)NFDV551 DO输出卡和MRO224 继电器输出板 。
AI: 光电隔离、 8点 分辨率12位 可接两线制仪表( 控制柜端子对现场供电)
AO: 光电隔离、 4路输出/4路输入 分辨率15位
I/O点数统计表: 一般为I/O 平均余量大于40%, 机架平均余量大于40%。
每个机架提供10个槽位, 其中CPU占两个槽位, 同时能够经过SN通讯模件进行机架扩展。

2、 DCS的通讯网络
本系统的网络结构分为主网, 支网和I/O 网络, 详见网络结构图:
主干网络是连接各控制室和中央控制室监控计算机的网络, 采用冗余工业以太网, 通讯速率 10/100Mbps, 此网络是先进的工业控制网络, 具有速度快, 效率高, 数据实时性好, 抗干扰性强, 符合自动化系统发展的需要等特点。
支网为各现场站的星型工业以太网, 通讯速率10/100Mbps.
I/O网采用先进的现场总线网络SN网, 通讯速率 128Mbps, 通讯介质同轴电缆。负责控制单元与I/O的通讯, 而且能够扩展I/O 模板的数量。保证实时数据通讯。
这样实现了中央控制室的监控站, 能够对各个DCS站的数据进行采集控制, 而且能够经过网络对DCS进行在线编程, 完成整个工厂的自动化控制功能。

3、 监控系统概述
横河公司自己开发的DCS操作软件VDS, 和 HMI CLIENT 。它不但对DCS产品提供支持而且包含了对第三方设备的通讯程序,实现SCADA的功能。

4、 工厂中央控制室监控系统及DCS操作软件
功能描述如下:
首先, 为了保证工厂的正常、 稳定运行, 在控制室里设置一台组态和监控计算机配有VDS BASIC SOFTWARE 1000 点服务器软件, 连接到工业以态网上负责数据的采集和传输,。 两台操作站配有客户端操作软件HMI CLIENT .
这里要说明的是VDS BASIC SOFTWARE是具有组态, 开发功能的服务器软件, 配置在中央控制室, HMI CLIENT 操作软件作为它的客户端操作软件, 进行图形监视, 现场采集数据等功能。同时根据要求还配有其它功能软件, 如报表软件, 测试软件, 趋势软件及文件生成软件等。
而在每个分控站分别根据I/O点数要求配有5套VDS RUN TIME版软件和5套HMI CLIENT 软件, 共同负责本地控制系统的运行监视, 控制, 报警确认等功能。
a. 数据采集、 监控、 信息管理
VDS是横河公司开发的工厂监控系统的软件, 向现场运行过程采集数据, 并进行计算、 整理、 存储、 实时刷新显示等处理, 以及将控制参数、 指令等调节、 控制信息下发给控制器( 写回流程) 等。
因为全部采用横河公司的DCS控制系统, 因此在数据通讯部分能够说是完全无缝的链接。在VDS中经过简单的组态后, 操作人员只需要简单的点击鼠标就能够很方便的监控现场的数据, 完成对现场设备的控制和参数的修改。
同时, 经过无线通信系统, 利用OPC接口能够对三个泵站的RTU进行监控。
b. 监控功能
监控系统能够提供各种图形显示、 多媒体显示、 视频动画等功能。并以图形、 数字、 符号等方式为运行人员提供动态模拟生产过程, CRT屏幕软键操作。在计算机操作员站上, 运行人员直接对过程数据读/写操作或者只读操作, 实现对现场的监控。
监控系统具有设定值上/下限四级预报警、 报警功能。具有单独的报警一览监视画面和窗口弹出报警。而且可根据需要设定报警优先级, 主要报警抑制次要报警。报警消息能够在网络上传递, 可在系统内任何一操作站、 网上计算机获得报警信息, 并能够网络打印。
对于较为复杂的控制和调节, 如连锁控制、 串级控制、 PID调节控制、 算法控制、 死区控制, 等等, 系统均能够实现。
c. 报表功能
能够组态定义报表, 如报警信息、 班报、 日报、 月报、 年报, 以及其它类型报表, 如统计等。报表包含所属的实时、 历史及人工录入的各类数据; 支持报表显示和打印输出, 数量不限。并能够在网上传送。
运行人员根据需要可将系统中的任何数据进行组合、 计算, 并可存储在一个数据文件中。数据文件能够存入历史数据库, 随时作为历史数据显示。数据的存储量取决于硬盘容量。数据文件格式支持流行的数据库, 支持分布式结构, 并能够在故障时就地存储和转发。
运行人员能够用电子表格生成各类生产数据和系统运行状态的详细报表。
d. MMI、 图形用户接口功能
HMI CLIENT 客户端软件是一个易于使用的MMI( 人机界面) 系统, 具有对生产过程进行有效监视和控制的功能。能够为监视和运行控制系统提供最大的灵活性。
利用它的绘图工具建立图形对象及文本。建立简单的对象, 如椭圆或矩形, 或建立较为复杂的对象, 如趋势图或报警概要。其元件库包含许多通用图形对象, 能够将其拖放入画面, 亦能够使用其它绘图软件包如AutoCAD, CorelDraw等建立的图形对象。能够给图形对象加上动画控制, 以使这些对象随着过程变化做出相应的反应。动画控制包括可见性、 颜色、 填充、 位置、 大小及旋转。
它支持多窗口图形显示, 汉化人机界面, 可在线组态开发。
支持以窗口图形的方式显示各种实时监测示意图, 如工厂工艺流程、 监控画面、 厂站与调度相关的监测点实时数据、 设备实时状态等参数的示意图。
数字量和模拟量标签都可配置报警。能够利用报警概要显示报警信息。利用颜色, 排序或过滤器定制报警概要。利用颜色指示报警严重性可使操作人员迅速发现紧急报警。利用时间顺序或报警严重程度对报警信息进行排序, 用过滤器过滤报警能够让您只看到那些您希望看到的报警信息。
支持灵活多样的画面调用方式, 如画面切换、 翻页和”热点激活”方式等。
支持以对话窗口的方式实现报警和事件的记录的打印。
e. 分布式的网络结构
监控软件支持分布式网络结构。网上各节点能够独立执行赋给它的任务。网络节点能够脱机而不影响整个网络的运行。网络信息资源共享, 即网上的计算机、 终端能够随时获取需要的数据、 信息。
f. 数据库
具有实时数据库功能并经过数据交换协议(如DDE、 OPC、 ODBC SQL)支持关系型数据库。
g. 自诊断功能
系统具有在线诊断系统内故障的能力。当到检测到设备故障时产生相关的故障报警。
因此它能够在厂级中央控制室, 实现对全厂被控设备运行工况的监视和控制; 可对现场DCS控制站的参数进行设定和修改; 经过各种通讯方式可与上一级监控系统进行通讯联络。
h. 显示功能:
经过相应的组态, 能够很方便动态的显示各种图形和数据。
显示工厂的控制系统图、 仪表系统图、 配电系统图、 工艺流程图、 工艺区域图、 各区域控制系统图、 厂区平面图等等。还有各种参数的仪表图、 棒型( 柱状) 图, 趋势曲线图、 系统报警值一览表等。