AAI841-H53日本橫河AAI841-H53模擬I/O模塊

《 DCS培訓(xùn)教材 》

DCS的操作站、替代操作站和系統(tǒng)遷移

 　　老式DCS的問(wèn)世到現(xiàn)在已經(jīng)將近30年，在這30年中，計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展可以說(shuō)是日新月異，幾乎每天有新的產(chǎn)品投放市場(chǎng)。
　　對(duì)于工業(yè)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，不管宣稱(chēng)自己的系統(tǒng)是第幾代，但其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)還是相對(duì)穩(wěn)定的。一套系統(tǒng)至少可以運(yùn)行15年以上。DCS的控制器、網(wǎng)絡(luò)、人機(jī)界面（zui主要是操作員站）三者相比較，人機(jī)界面的損壞率要高一些。因?yàn)椴僮鲉T站的硬盤(pán)有活動(dòng)部件，容易出現(xiàn)故障。又如鍵盤(pán)、運(yùn)行人員的多次操作，CRT24小時(shí)連續(xù)運(yùn)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(yùn)行7~8年的DCS保留它，操作員站故障太多，硬盤(pán)、CRT購(gòu)買(mǎi)價(jià)格高不說(shuō)，有時(shí)還難以買(mǎi)到。整體扔掉它，幾百萬(wàn)的投資化為烏有，就有太可惜的感覺(jué)。不僅如此，另外技術(shù)進(jìn)步，用戶(hù)也需要作操作員站改造AAI841-H53。
　　上世紀(jì)90年代以前的DCS，無(wú)論是操作員站、控制器，還是網(wǎng)絡(luò)的硬件和軟件，三者都是由DCS廠家自己開(kāi)發(fā)的，也就是說(shuō)都是的。操作員站的顯示軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)和驅(qū)動(dòng)軟件也沒(méi)有設(shè)計(jì)成模塊，顯示和對(duì)控制器的驅(qū)動(dòng)是交叉在一起的。由于某些被控對(duì)象需要控制和顯示的標(biāo)簽很多，一個(gè)300MW的電廠達(dá)到8000多個(gè)標(biāo)簽。原來(lái)設(shè)計(jì)的操作員站主機(jī)無(wú)論從CPU的運(yùn)算速度和存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量都不能滿(mǎn)足需要。如果自己設(shè)計(jì)操作員主機(jī)的話(huà)，投資太多，二是設(shè)計(jì)完成以后不一定能滿(mǎn)足要求。原來(lái)標(biāo)簽量少的時(shí)候，自己設(shè)計(jì)的主機(jī)能夠工作，與操作員站連接采用串行口。后來(lái)標(biāo)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(jī)開(kāi)始采用通用機(jī)，如SUN，DEC的小型機(jī)。DCS網(wǎng)絡(luò)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(jī)的傳輸速度大大提高AAI841-H53。
　　SCSI是一條總線，它是IBM開(kāi)發(fā)的。zui遠(yuǎn)傳輸距離25米，通常在3米以?xún)?nèi)。如果是SCSI I，傳輸速度是5 M byte/S。每條總線可以連接8個(gè)設(shè)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(tái)設(shè)備。 RS232連接，數(shù)據(jù)傳輸速度為300/S個(gè)數(shù)據(jù)，SCSI I連接，1000/S個(gè)數(shù)據(jù)。DCS的接口和操作員站主機(jī)連接大都采用SCSI I總線。把DCS的接口和操作員站主機(jī)都作為SCSI I上的結(jié)點(diǎn)。另外，在理論上磁帶機(jī)或外接硬盤(pán)作DCS系統(tǒng)軟件的備用手段。為了安全可靠，把操作員的硬盤(pán)、磁帶機(jī)、外接硬盤(pán)、光驅(qū)作為SCSI上的結(jié)點(diǎn)。這樣的備用手段比軟盤(pán)備份保留的時(shí)間要長(zhǎng)一些。軟盤(pán)用過(guò)幾次容易損壞AAI841-H53。
　　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(yùn)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(wǎng)絡(luò)，另一塊連接操作員站主機(jī)。數(shù)據(jù)在這兩塊卡件中交換。數(shù)據(jù)傳到操作員站的速度主要由這兩塊卡件的數(shù)據(jù)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(wú)濟(jì)于事。但比RS232速度要高很多AAI841-H53。
　　90年代末，操作員站的監(jiān)控軟件開(kāi)始模塊化，把顯示和驅(qū)動(dòng)分開(kāi)。2000年以后，主機(jī)基本上都采用PC機(jī)，操作員站軟件分成顯示部分和數(shù)據(jù)庫(kù)部分，另外還有驅(qū)動(dòng)軟件，操作員站的軟件為了與第三方的應(yīng)用能夠互連，采用OPC、DDE、ODBC、API等辦法，另外還有供用戶(hù)寫(xiě)軟件的接口，提供系統(tǒng)運(yùn)行人員培訓(xùn)，供用戶(hù)的技術(shù)人員對(duì)被控對(duì)像、控制系統(tǒng)仿真的分析，達(dá)到控制系統(tǒng)本身的故障zui小化，考驗(yàn)被控對(duì)象發(fā)生故障時(shí)，控制系統(tǒng)的應(yīng)付能力。在1995年以前的DCS的操作員站都沒(méi)有上述功能。90年代中期以后的操作員站已經(jīng)開(kāi)始有OPC、API等軟件接口，尤其是通用監(jiān)控軟件，已經(jīng)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(shí)，有先天的優(yōu)勢(shì)。有些DCS廠家開(kāi)發(fā)一些功能有點(diǎn)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(chǎng)的，但在操作員站功能的開(kāi)發(fā)顯得與潮流有些差別，而且使用初期死機(jī)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。
　　DCS延伸的通信系統(tǒng)，它可以分為3部分，首先是數(shù)據(jù)源，它從DCS讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)送到稱(chēng)之為“應(yīng)用”的軟件中。通常就是歷史站、優(yōu)化控制計(jì)算、Web等。通常歷史站和數(shù)據(jù)庫(kù)是分開(kāi)的。如HONEYWELL公司的PHD，ASPEN的IP.21，OSI公司的PI等。zui后要把數(shù)據(jù)送到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)存起來(lái)，如SQL、或ORACLE等關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)等，也可以把關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)嵌入到歷史站中。數(shù)據(jù)源和應(yīng)用之間交換數(shù)據(jù)可以用OPC、DDE、ODBC和API等，DCS很容易與信息系統(tǒng)中的歷史站相連。信息系統(tǒng)采用以太網(wǎng)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(tǒng)需要DCS的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，老DCS的操作員站由于封閉，人機(jī)界面又提供不了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的情況下，90年代末，出現(xiàn)了開(kāi)放的替代操作員站。監(jiān)控軟件iFIX和INTOUCH兩套軟件，他們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)上開(kāi)發(fā)了許多種套件，如HISTORIAN、INSQL等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，它們與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)相連，比PI、IP.21實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)價(jià)格要低一些。另外在套件中還有Web,這給用戶(hù)遠(yuǎn)程監(jiān)控提供很大的方便。
　　90年代末，這兩個(gè)軟件在可編程（PLC）系統(tǒng)中作為人機(jī)界面的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，因?yàn)樵缙诘腜LC只有開(kāi)關(guān)量控制，90年代后期的PLC也能實(shí)現(xiàn)模擬量的閉環(huán)控制，如果沒(méi)有以CRT為基礎(chǔ)的顯示部件極不方便。同時(shí)PLC廠家自己開(kāi)發(fā)監(jiān)控軟件的不多。

CENTUM CS3000/CS1000系統(tǒng)中主要設(shè)備介紹

1. 人機(jī)接口站（HIS）

HIS主要用于操作和監(jiān)視----它可以顯示過(guò)程變量、控制參數(shù)和報(bào)警，使用戶(hù)可以快速地掌握工廠的操作狀態(tài)。它也可以提供開(kāi)放接口以便于管理計(jì)算機(jī)能夠訪問(wèn)趨勢(shì)數(shù)據(jù)、信息和過(guò)程數(shù)據(jù)。

因HIS具有操作和監(jiān)視的功能，通常稱(chēng)為操作站。

橫河提供的操作站有兩種：落地式和桌面式。

2. 現(xiàn)場(chǎng)控制站（FCS）

FCS主要用于控制工廠，根據(jù)不同需要有兩種不同類(lèi)型。通過(guò)它具有的通訊接口：可以連接到PLC和數(shù)據(jù)采集單元（如橫河公司的Darwin）。

橫河提供的控制站有兩種：標(biāo)準(zhǔn)型和壓縮型。

3. 工程師站（ENG）

這是一臺(tái)PC機(jī)，它主要用于CS3000/CS1000系統(tǒng)生成和維護(hù)管理。它也可以具有與HIS功能相同的PC，甚至它本身就具有HIS的功能。

4. 總線轉(zhuǎn)換器（BCV）

它是連接V/VL網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)到另外一個(gè)CS3000域或另一個(gè)CENTUM 或uXL系統(tǒng)。

5. 通訊門(mén)單元（CGW）

用于連接V/VL網(wǎng)控制系統(tǒng)總線到以太網(wǎng)上（連接到管理計(jì)算機(jī)或個(gè)人計(jì)算機(jī)）。通過(guò)CGW的廣域通過(guò)功能，也可以連接不同地區(qū)的兩個(gè)CENTUM CS3000的V網(wǎng)。

6. V/VL網(wǎng)

這是一種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)總線，用于連接FCS、HIS、BCV、CGW等設(shè)備。它可以是雙重化冗余結(jié)構(gòu)的。

7. 以太網(wǎng)

以太網(wǎng)用于連接HIS、ENG和上位管理計(jì)算機(jī)。它也用于傳遞數(shù)據(jù)文件到管理計(jì)算機(jī)上，以及HIS間的數(shù)據(jù)等值化。