DCS系統改造方案的設想

第326期中國測試技術(shù)Vol32 No 6CHINA MEASUREMENT TECHNOLOGYNov 2006DCS系統改造方案的設想李瑋(常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院江蘇常州213000摘要:通過(guò)分析傳統的DCS系統向新型的FCS系統過(guò)渡中存在的主要問(wèn)題提出一種立足于已有的DCS系統,只做少量投入即可完成改造的方案。并配合該方案,設計了一種現場(chǎng)總線(xiàn)轉換器電路,此類(lèi)轉換器電路的硬件、軟件均采用模塊組合的結構,以此充分適應和利用原有DCS系統的布局和資源,可以在最大程度上減少DCS系統升級改造的費用。關(guān)鍵詞:DCS;FCS;改造方案;轉換器電路;節點(diǎn)設計;智能節點(diǎn)中圖分類(lèi)號:TP273;TP205文獻標識碼:A文章編號:1672-4984(2006)060124-0Improvement Plan to DCS SystemLI WeiChangzhou College of Engineering Technology, Changzhou 21300, China)Abstract: By analyzing the subject problem that traditional DCS system exists in transition to new FCS system, theauthor proposed improvement plan to the existing DCS system with small investment and designed a new converterng expense.Key words: DCS; FCS; Rehabilitation plan; Converters circuit; Design of node; Intelligent nod1引言統FCS則要求現場(chǎng)儀表是自身帶有微處理器的數目前,在過(guò)程控制領(lǐng)域中,DCS系統已經(jīng)得到字式智能儀表。但徹底替換低層儀表進(jìn)行,花費是了廣泛的應用,占據了主導地位。但是從自動(dòng)控制驚人的,也是不現實(shí)的。當然,目前市場(chǎng)上也有各種系統的發(fā)展來(lái)看,采用總線(xiàn)技術(shù)的FCS系統必將最各樣的智能節點(diǎn)轉換裝置不過(guò)這些裝置為了適應終取代DCS系統。各種不同的應用環(huán)境,一般都是集成有多路輸入和不過(guò)經(jīng)長(cháng)期的研究和實(shí)踐,DCS系統巳建立了輸出的通用型結構。不但價(jià)格相對較高,而且使用一套標準化、通用化和靈活化的成熟策略,為應用時(shí)比較適用于現場(chǎng)測控點(diǎn)集中的地方如果測控點(diǎn)企業(yè)帶來(lái)了明顯地整體效益。相比較而言FCS系統距離較大時(shí),還是需要很長(cháng)的接線(xiàn)體現不出總線(xiàn)的正處于探索應用階段還未形成一種統一、標準的優(yōu)勢。體系。因而,控制界普遍認為FCS系統完全替代22FCS系統的功能模塊和組態(tài)控制功能還不完善DCS系統尚需經(jīng)歷一段較長(cháng)的過(guò)渡時(shí)期。同時(shí),對作為FCS系統的主體的現場(chǎng)測控節點(diǎn),其組態(tài)于一些已經(jīng)投入巨資建立有完善DCS系統的企業(yè),功能模塊太少且不能執行快速復雜的算法在石油舍棄前期投入,重新建立新型FCS系統是不現實(shí)化工等行業(yè)則存在有很多的多變量控制要求對這的。因此,筆者認為,當前找到一種合理的方案,在類(lèi)多輸入、多輸出點(diǎn)的情形,FCS系統尚無(wú)良好的解充分利用原有DCS資源地基礎上,少量投入,采用決方法。然而,具有成熟策略的DCS則有上百種功改造的手段,來(lái)實(shí)現FCS系統功能的方式更具有實(shí)能塊具有方便、靈活、豐富的組態(tài)能力。故就目前際意義。情況而言,存在復雜控制要求的場(chǎng)合,FCS系統還暫2DCS系統改造中存在的主要問(wèn)題時(shí)無(wú)法完全勝任。2.1直接向FCS系統改造經(jīng)濟代價(jià)高中國煤化立并存目前工業(yè)控制中大量的現場(chǎng)控制儀表為模擬CNMHG40多種現場(chǎng)總線(xiàn)每?jì)x表,不具備控制和通信功能,而現場(chǎng)總線(xiàn)控制系其自已叫心興以,在其特定領(lǐng)域內具收稿日期:200605-10;收到修改稿日期:200607-22有一定的優(yōu)勢,但還沒(méi)有一種現場(chǎng)總線(xiàn)能覆蓋所有作者簡(jiǎn)介:李瑋(1972-),女,講師,主要從事自動(dòng)控制方面的應用范圍。而現在各異構網(wǎng)要真正做到互可操作的研究和互用,并不是一件容易的事情。因此,FCS強調的方數據第32卷第6期李瑋DCS系統改造方案的設想125開(kāi)放性就受到了限制。行器等裝置,而不是通過(guò)改變低層儀表和設備來(lái)適3DCS系統向FCS系統過(guò)渡的改造設想應轉換裝置的方法來(lái)達到系統改造的目的。這種做由以上分析不難看出,盡管FCS的先進(jìn)性是法更有利于對原有DCS系統資源的運用無(wú)庸置疑的,然而指望短時(shí)間內在控制領(lǐng)域中完同時(shí),將FCS系統作為DCS系統的一個(gè)節點(diǎn)使全替代DCS系統是不可能的。推廣FCS系統應因用,這樣只要每個(gè)節點(diǎn)中的遵循同樣的總線(xiàn)協(xié)議,而企業(yè)實(shí)際情況來(lái)定。具體在我國,新建企業(yè)可以不同的節點(diǎn)可以有著(zhù)不同的總線(xiàn)協(xié)議。DCS系統可優(yōu)先考慮采用FCS;但對于一個(gè)已擁有了投入運通過(guò)支持這些節點(diǎn)的現場(chǎng)網(wǎng)卡,有機地將這些節點(diǎn)行且行之有效的DCS系統的企業(yè)來(lái)說(shuō),是沒(méi)有必構成一個(gè)大系統使用,因此實(shí)現了不同總線(xiàn)協(xié)議在要投入大量資金去更新它的。企業(yè)可以通過(guò)技術(shù)同一系統中的使用了。改造和升級系統的做法,循序漸進(jìn)地向FCS系統4測控轉換器電路硬件的設計過(guò)渡。本方案中測控轉換器電路設計分為4類(lèi)模塊電過(guò)渡過(guò)程的具體改造做法可以是利用現場(chǎng)總路:CPU系統板、數據采集輸入板、控制輸出板和電線(xiàn)將DCS系統的現場(chǎng)級徹底開(kāi)放,實(shí)現總線(xiàn)控制的源板。并可按需要外加單片機的顯示鍵盤(pán)電路。其功能。然后將一定區域的低層測控點(diǎn)作為原DCS中輸人板還可分為模擬量輸入和數字量輸入兩種;系統的一個(gè)節點(diǎn)"掛接到DCS系統中。充分利用同樣輸出板也有模擬量和數字量之分。其結構如DCs的豐富組態(tài)和完善的策略解決復雜的控制要圖1所示。求以及不同總線(xiàn)系統并存的總線(xiàn)難題,使FCS系統和DCS系統進(jìn)行有機的結合。也就是說(shuō),在現場(chǎng)利用一些小型的CPU系統板總線(xiàn)通信控制測控轉換電路實(shí)現現場(chǎng)數據電源的采集和實(shí)時(shí)控制。然后通過(guò)一塊支持這些節點(diǎn)的現場(chǎng)cPU(單片機鍵盤(pán)板協(xié)議轉換器,使FCS成為DCS的一個(gè)節點(diǎn)。讓DCS控制站負責進(jìn)行各種復雜的運AD轉換DA轉換][多路選擇多路選擇算、控制及建模。在這一改造設想中,所放大多路選擇采用的測控點(diǎn)轉換器電路有多路選擇別于目前市面供應的現成的智能節點(diǎn)轉換裝置。本設計「數量方案中的智能轉換電路是一筱個(gè)具有模塊結構的電路構形。采用一塊帶有某種總線(xiàn)通信接口的單片機最小系統模擬量輸入模擬量輸出開(kāi)關(guān)量輸人開(kāi)關(guān)量輸出板為核心,根據實(shí)際情況,設1硬件模塊結構圖計不同類(lèi)型的輸入輸出的電路模塊,然后根據現場(chǎng)本測控轉換器硬件電路設計的主要特點(diǎn)有:測控點(diǎn)的布局的實(shí)際情況來(lái)決定使用哪種電路進(jìn)1可以根據實(shí)際需要的輸入、輸出以及輸入行連接使用。同樣,將單片機系統程序也設計為模出信中國煤化工模塊電路與CPU系塊結構,根據不同的硬件結構裝入不同的程序塊。統板CNMHG類(lèi)現場(chǎng)轉換器。這種設計成本低,投入代價(jià)小,組合靈活。能夠真正(2)模擬量輸入模塊電路可根據工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程做到從原DCS系統結構出發(fā),分析系統特點(diǎn)用靈中有關(guān)物理參數的檢測技術(shù)及特點(diǎn)設計,使之可以活多變的轉換器去適應DCS系統原有的變送器執直接與現場(chǎng)變送器傳感器連接。(下轉第137頁(yè))第32卷第6期王春曉等:帶USB接口的智能測量?jì)x表的設計137熱插拔高帶寬、數據傳輸快且穩低成本等優(yōu)點(diǎn),[5]徐愛(ài)鉤智能化測量控制儀表原理與設計M北京:北京具有較高的實(shí)用性。相信它將會(huì )有一個(gè)很好的市場(chǎng)航空航天大學(xué)出版社,1995.前景。[6]楊振江DA、AD轉換器接口技術(shù)與實(shí)用線(xiàn)路M西安:參考文獻西安電子科技大學(xué)出版社,1996]何立民MCS51系列單片機應用系統設計M北京:北陰]張念準,江浩USB總線(xiàn)接口開(kāi)發(fā)指南M北京:北京京航空航天大學(xué)出版社,1990國防工業(yè)出版社,2001.2]沈德金陳粵初等MCS-51系列單片機接口電路與應 Chirs Cant Window WDM設備驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)指南北用程序實(shí)例M北京北京航空航天大學(xué)出版社,190京:北京機械工業(yè)出版社,2000]陳顯禎等單片微機開(kāi)發(fā)調試與實(shí)驗技術(shù)成都四陰李志偉USB技術(shù)在飛機外場(chǎng)設備測試中的應用計算川大學(xué)出版杜,1992機工程與設計,2003,240)172-74陳汝全陸朝明等電子技術(shù)常用器件應用手冊]北 PDIUSBD12 USB interface device with parallel bus Rev京:機械工業(yè)出版社,1994Philips Product Data, 2001上接第125頁(yè))線(xiàn)協(xié)議(3)根據原DCS系統的現場(chǎng)布局,合理設置輸入、輸出通道數量,并可方便地進(jìn)行擴展。(4)只要保證在同一區域中使用相同的總線(xiàn)和總主線(xiàn)協(xié)議即作為DCS系統的一個(gè)節點(diǎn)采用一種總線(xiàn)初始化通過(guò)針對該總線(xiàn)系統的網(wǎng)卡"掛接"入原DCS系統。就可以實(shí)現在同一套DCS系統中出現多種不同總線(xiàn)控制函數庫現場(chǎng)10數據處理組態(tài)信息結構的情況,以此解決不同總線(xiàn)并存使用的問(wèn)題。(5)由于采用了總線(xiàn)控制技術(shù),各控制回路尤圖2軟件結構框圖其是簡(jiǎn)單的、傳統的控制回路可通過(guò)總線(xiàn)直接實(shí)現6結束語(yǔ)控制,而不需要像原來(lái)的DCS系統那樣由上位機進(jìn)本文作者的創(chuàng )新觀(guān)點(diǎn)是:提出了一種針對現今行處理,不但可以作到真正的低層分散檢測和控已經(jīng)存在的DCS系統進(jìn)行改造的方案不同于目前制,而且控制速度也可得到大幅度的提高提升了常采用的方法之處就在于本方案是以最大限度地整個(gè)系統的可靠性。適應原有的DCS系統為立足點(diǎn)的。走一條低投入、5測控轉換器的軟件設計高適用性的改造路線(xiàn)。為已具備有DCS系統的企業(yè)為了使得該測控電路具有更大的適應性和靈向FCS系統過(guò)渡提供一套切實(shí)可行的改造方案。參考文就活度將軟件的設計也模塊化。即將控制中所使用(U陽(yáng)憲惠現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)及其應用北京:清華大學(xué)出版到的各類(lèi)算法、Io驅動(dòng)程序等分別編寫(xiě)成小的程社,1999序塊,在系統改造過(guò)程中按實(shí)際情況靈活組合。例凹李正軍基于CAN總線(xiàn)的分布式測控系統智能節點(diǎn)的設如:根據對不同采樣信號的要求分析,適應不同的計自動(dòng)化儀表2003,24(6):25-28傳感器編寫(xiě)具有針對性的子程序塊。然后在硬件]盧玨現場(chǎng)總線(xiàn)系統存在的問(wèn)題及解決方案研究門(mén)福建電腦,2004,9:18-19組合完成后將適應該場(chǎng)合的子程序塊進(jìn)行組合調{q王毅曾華亮新一代過(guò)程控制智能儀表Cx系列試后寫(xiě)入單片機中。同理根據不同的控制裝置編數據采集和控制站門(mén)微計算機信息,2003,19(9):51寫(xiě)對應的子程序,和硬件組合后使用。51,53.具體而言,軟件系統可分為兩個(gè)部分:一是控姜超FCS控制系統在化工自動(dòng)化控制中的應用費制函數庫,包含各類(lèi)常用自動(dòng)控制算法模塊,根據TH中國煤化工實(shí)際控制要求組態(tài)使用;二是初始化和0驅動(dòng)程向常規儀表的兼容性及現CNMHD現代電力,003,20序,根據具體使用場(chǎng)合,配合硬件完成通道檢測(1):53-56.中斷處理、0驅動(dòng),以及網(wǎng)絡(luò )通信等功能,如圖2李漢軍彭楚武基于現場(chǎng)總線(xiàn)的集散式計算機控制系統所示。(FDCS)研究小湖南工程學(xué)院學(xué)報2004,(14)3:23-25