AAB841-S53日本橫河AAB841-S53模擬I/O模塊

《 DCS培訓教材 》

DCS的操作站、替代操作站和系統遷移

 　　老式DCS的問世到現在已經將近30年，在這30年中，計算機技術、網絡技術的發(fā)展可以說是日新月異，幾乎每天有新的產品投放市場。
　　對于工業(yè)控制系統來說，不管宣稱自己的系統是第幾代，但其系統結構還是相對穩(wěn)定的。一套系統至少可以運行15年以上。DCS的控制器、網絡、人機界面（zui主要是操作員站）三者相比較，人機界面的損壞率要高一些。因為操作員站的硬盤有活動部件，容易出現故障。又如鍵盤、運行人員的多次操作，CRT24小時連續(xù)運行都比較容易損壞。另外它的電磁特性決定了其壽命要短一些。在DCS的生命周期中，操作員站一定需要更換一次。如果不更換，運行7~8年的DCS保留它，操作員站故障太多，硬盤、CRT購買價格高不說，有時還難以買到。整體扔掉它，幾百萬的投資化為烏有，就有太可惜的感覺。不僅如此，另外技術進步，用戶也需要作操作員站改造。
　　上世紀90年代以前的DCS，無論是操作員站、控制器，還是網絡的硬件和軟件，三者都是由DCS廠家自己開發(fā)的，也就是說都是的。操作員站的顯示軟件、數據庫和驅動軟件也沒有設計成模塊，顯示和對控制器的驅動是交叉在一起的。由于某些被控對象需要控制和顯示的標簽很多，一個300MW的電廠達到8000多個標簽。原來設計的操作員站主機無論從CPU的運算速度和存儲器的存儲容量都不能滿足需要。如果自己設計操作員主機的話，投資太多，二是設計完成以后不一定能滿足要求。原來標簽量少的時候，自己設計的主機能夠工作，與操作員站連接采用串行口。后來標簽量大了，串行連接不行了。90年代以后，一些廠家的DCS操作員站的主機開始采用通用機，如SUN，DEC的小型機。DCS網絡接口與操作員站的連接采用SCSI（small computer system interface）總線。從接口到操作員站主機的傳輸速度大大提高。
　　SCSI是一條總線，它是IBM開發(fā)的。zui遠傳輸距離25米，通常在3米以內。如果是SCSI I，傳輸速度是5 M byte/S。每條總線可以連接8個設備。如果是SCSI II基本型，傳輸速度是10 M byte/S。ultra SCSI是20M byte,每條總線可以連接16臺設備。 RS232連接，數據傳輸速度為300/S個數據，SCSI I連接，1000/S個數據。DCS的接口和操作員站主機連接大都采用SCSI I總線。把DCS的接口和操作員站主機都作為SCSI I上的結點。另外，在理論上磁帶機或外接硬盤作DCS系統軟件的備用手段。為了安全可靠，把操作員的硬盤、磁帶機、外接硬盤、光驅作為SCSI上的結點。這樣的備用手段比軟盤備份保留的時間要長一些。軟盤用過幾次容易損壞。
　　DCS的接口通常是由幾塊卡件組成。幾塊卡件中，其它卡件是為了保證這兩塊卡件正常運行所需要的，如電源卡等。其中兩塊是主卡件，并且其中一塊卡件連接網絡，另一塊連接操作員站主機。數據在這兩塊卡件中交換。數據傳到操作員站的速度主要由這兩塊卡件的數據交換的速度決定的。如INFI90的ICI接口，采用8條線并行連接，它的每條速率是512Kbyte /S左右，所以SCSI的速度再高也無濟于事。但比RS232速度要高很多。
　　90年代末，操作員站的監(jiān)控軟件開始模塊化，把顯示和驅動分開。2000年以后，主機基本上都采用PC機，操作員站軟件分成顯示部分和數據庫部分，另外還有驅動軟件，操作員站的軟件為了與第三方的應用能夠互連，采用OPC、DDE、ODBC、API等辦法，另外還有供用戶寫軟件的接口，提供系統運行人員培訓，供用戶的技術人員對被控對像、控制系統仿真的分析，達到控制系統本身的故障zui小化，考驗被控對象發(fā)生故障時，控制系統的應付能力。在1995年以前的DCS的操作員站都沒有上述功能。90年代中期以后的操作員站已經開始有OPC、API等軟件接口，尤其是通用監(jiān)控軟件，已經有套件，仿真接口，有豐富的腳本。它們作為DCS的替代操作員站時，有先天的優(yōu)勢。有些DCS廠家開發(fā)一些功能有點緩慢。比如INFI90的CONDUCTOR NT操作員站雖然是90年代中后期推向市場的，但在操作員站功能的開發(fā)顯得與潮流有些差別，而且使用初期死機現象時有發(fā)生。
　　DCS延伸的通信系統，它可以分為3部分，首先是數據源，它從DCS讀取實時數據，把數據送到稱之為“應用”的軟件中。通常就是歷史站、優(yōu)化控制計算、Web等。通常歷史站和數據庫是分開的。如HONEYWELL公司的PHD，ASPEN的IP.21，OSI公司的PI等。zui后要把數據送到關系數據庫存起來，如SQL、或ORACLE等關系數據庫等，也可以把關系數據庫嵌入到歷史站中。數據源和應用之間交換數據可以用OPC、DDE、ODBC和API等，DCS很容易與信息系統中的歷史站相連。信息系統采用以太網連接。連接方法可以星形、環(huán)形等。環(huán)形是比較新的連接方法。
　　信息系統需要DCS的實時數據，老DCS的操作員站由于封閉，人機界面又提供不了實時數據的情況下，90年代末，出現了開放的替代操作員站。監(jiān)控軟件iFIX和INTOUCH兩套軟件，他們在網絡上開發(fā)了許多種套件，如HISTORIAN、INSQL等實時數據庫，它們與關系數據庫相連，比PI、IP.21實時數據庫價格要低一些。另外在套件中還有Web,這給用戶遠程監(jiān)控提供很大的方便。
　　90年代末，這兩個軟件在可編程（PLC）系統中作為人機界面的應用已經非常普遍，因為早期的PLC只有開關量控制，90年代后期的PLC也能實現模擬量的閉環(huán)控制，如果沒有以CRT為基礎的顯示部件極不方便。同時PLC廠家自己開發(fā)監(jiān)控軟件的不多。