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DCS在制造业工业中的自动控制应用

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DCS在制造业工业中的自动控制应用

DCS in the manufacturing industry automatic control system

    LI Ming

(重庆工程职业技术学院,重庆 400052

  要: DCS 结构是分布式系统,利用计算机对生产过程进行集中监视、分散控制的一项新技术。集散 控制系统是对生产自动化控制的主流技术。文章介绍了 SUPCON  JX-300X 的 DCS 系统和监 控软件为 SCKey 组态软件,系统结构和工作原理等。该系统具有自动化、结构简单、控制灵 活、危险性低、管理性强等优点。

关键词: DCS;电气系统;制造;控制系统

中图分类号TP273               文献标识码B                文章编号1009-0134(2012)10(上)-0097-03

Doi: 10.3969/j.issn.1009-0134.2012.10(上).31

 


0   引言

进入二十一世纪,伴随经济的发展,计算机 技术的飞跃,制造业、工业遇到了新的机遇也面 临挑战,需要研究新的制造技术、新型的制造模 式等。计算机信息管理系统在制造业、金融业、 商业等各种行业都有应用,进行管理和决策。制 造业在这方面的应用又区别于其他行业,它需要 解决生产过程和控制方面的问题。DCS 系统是制 造业计算机信息管理的一个基本模式。DCS 即集 散控制系统,采用分散控制、集中操作的管理思 想。DCS 利用操作站管理、操作、监视整个过程, 用控制站分散控制各过程。提高工业、制造业的 产品质量、提高生产自动化水平和劳动生产率。

1   DCS概述

集散控制系统主要对象是大型的工业、制造 业生产等,从综合自动化方向考虑,研发原则为 分解和协调,其核心是微处理器,并结合控制技 术、通信和显示技术的一种新型控制系统。一个 典型的 DCS 结构分为不同的四层:

现场级:主要设备是传感器、执行器、变送 器等。位于被控生产的附近,将物理量转化成电 信号。

控制级:分成数据采集站和过程控制站。负 责接收现场设备送来的信号,经过计算和转换后, 发回现场执行。两者的区别是数据采集站无法直 接实现控制功能。

监控级:观察生产过程的运行,读取数值、

 


调整设定值、操作设备;归类、整理、打印报表 等;监督控制生产过程。

管理级:监测运行状况,预测未知情况,辅 助管理人员决策,实现规划目标。

DCS 具有许多优良特性,连接方式灵活,内 容多样,危险和功能分散:

集中监控:主要是监视任务,并具备一定管 理功能。配备齐全的设备,还有良好的用户界面, 能够实现高级控制、质量评估。

分散控制:除了将控制分散,还包括人员、 地区、设备、功能等分散,可以将危险分散降低, 提高设备的利用率。

系统开放性:包括可移植性、互操作性、适 宜性、可用性。大大提高了系统的适应性和灵活 性,使产品应用、变换更方便。

2   DCS系统结构

本文 DCS 系统结构如图 1 所示,上位机采用 SUPCON JX-300 ,主要组成包括工程师站、操作 站、控制站和过程控制网络等。其中通信网络结 构是一个三层网络,上层为信息管理网,TCP/IP  的以太网,连接至各部门,实现全部的管理通信。 中间是过程控制层,称作 SCnet II 。连接网络其他 部分,实现信息传输。底层是控制站内部,指挥 式令牌网,转发协议,是系统的主要性能指标。

2.1  通信网络

信息管理网利用 MFS 上安装双重网络接口, 将企业信息管理网和中间层 Scnet II 进行桥接,获


收稿日期:2012-08-06

作者简介:李明(1960-) 男,广东中山人,副教授,高级工程师,主要从事煤矿电气技术与电气安全的教学和技术 服务。

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工程师站组态

画面组态

算法组态

数据库组态

其他

 

 

现场控制站

实时数据库、 控制算法等

I/O接口驱动

 

I/O设备

1    DCS系统结构图

JX-300 系统的运行信息和过程参数, 同时向下 传送上层管理的调度指令和相关的指导信息 。采 用大型数据库 ,实现决策 、统计 、调度等。

2.1.1 Scnet II

双高速冗余以太网 SCnet II  它直接连接系  统的控制站 、操作站 、工程师站等 ,传送过程利  用它控制实时信息通道, 自动化  可靠性很高, SCnet II 还能连接上层信息管理网或其他设备。

SCnet II 网络系统是在 10base Ethernet 上开发  ,都是采用以太网控制器做为各个节点的通讯 接口 ,传输符合 TCP/IP  UDP/IP 协议。

SCnet II 网络采用如图 2 的双重化冗余结构, 根据图中所示, 如果任何一条通讯线发生故障, 并不影响网络的数据传输问题。

 

操作站

SCnetⅡ  网卡

 

 

 

 

 

 

 

2    SCnet II网络的双重化冗余结构

2.1.2 SBUS总线

主要负责主控制卡 、数据转发卡和 I/0 卡的信 息交换。

SBUS 总线一共分成两层:

第一层现场总线 ,物理上在控制站的 I/O 机笼


 ,主要负责信息交换 ,连接主控制卡和数据转 发卡。

   SBUS-S1       I/0   内, 连接数据转发卡和各块 I/O 卡件的信息交换任务。

2.2  操作站

硬件包括显示器 IPC SCnet II 网卡 、专用 键盘和打印机等 。工程师站的硬件配置和操作站 的大致相同 ,软件配置上稍微有所区别 ,工程师 站安装了操作 、监视 、系统组态 、维护等软件。

2.3  控制站

直接连接现场的 I/O 单元 ,对整个生产过程实  时监控 。通过硬件和软件配置的不同构成不同的  结构, 包括逻辑控制站 、数据采集站等 。控制站  的核心是主控制卡 ,通过高速网络实现信号 I/O 同时完成数据采集 、控制和各种算法。

3   系统组态

DCS 系统具有复杂性和通用性 ,使得现场有 许多功能和参数要由用户设定 。将用户为系统设 定各项参数的操作成为 系统组态 ”。本文选用的 监控软件为 SCKey 组态软件 ,界面友好 、支持各 种控制方案 。图 3 为组态设计流程图:

主控制卡组态

总体信息组态

数据转发卡组态

 

控制站组态

 

信号点组态

操作站组态       操作小组组态

控制分组面面组制/组态

 

逻辑控制方案绘制/组态

 

 

编译

 

组态下载

 

组态传递

 

运行

3    组态设计流程图

JX-300 系统最多 15 个控制站 IP 地址范围 2~31 ,控制站包括相互冗余的两块主控制卡 ,每 一块使用不同的网络码 IP 不能重复 。地址和主 控卡硬件的跳线地址匹配 。操作站(工程师站)最 多能有 32  ,每个站有两块冗余的网卡 ,它们享


 

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用一个 IP ,但是网络码不同,IP 也是统一编排, 不能重复。控制站的网络节点可扩展,其总线结 构也能扩展 I/O 卡件。I/O 组态包括数据转发卡、 I/O 卡件、信号点的设置。

4   DCS的系统监控

系统 I/O 组态完成后,就要用控制方案来对实 现信号和要求的控制。控制组态分为常规和自定 义控制方案,本文选择自定义控制方案中的图形 编程方式实现控制功能。工作原理是模拟量输入 信号的测量值进入回路,根据质量码信息判断是 否有报警,再根据给定值切换开关状态选择同路 的外给定或内给定,外给定,则同路给定值 ESV 成员的值;内给定,则取 SV 成员值或监控画面 回路中 SV 值,同时得到偏差值 SVPV ,若超出 偏差报警限则报警。若需要输入补偿,则利用 JA 引脚实现,补偿后信号将用PID 参数调节;如果 有输出补偿,通过输出引脚完成。PID 调节和补 偿在回路投自动的情况下完成。即开关 swAM   ON, 若跟踪开关 swTV  OFF ,回路 MV 引脚 MV 引出。如果 swAMOFF .即手动控制时操作员 可手动调节 MV 。若 swTV  ON ,则 MV 直接输  TV 引脚的值。


5   结论

本文选用了 SUPCON JX-300X  DCS 系统来 设计实现对工业、制造业自动化控制技术,设计 和实现了系统的硬件和组态设计。系统具有良好 的自动化程度、管理水平强、提高生产率,便于 管理层监督和控制生产过程。DCS 技术在各类行 业的自动化控制中发挥了巨大作用,随着对其研 究的深入和技术的成熟,将不断完善和广泛应用。

参考文献:

[ 1]  何杨欢. OPC技术在DCS数据采集系统中的应用[J],  工进展, 2006( 12): 1496-1498.

[2]  高军礼, 卢卓权. 步进电机一体化控制系统的设计[J].  计算机信息, 2007, 4-1: 69-70.

[3]  陈显枝, 陈冲, 林蔚, 吴星. 基于OPC 技术的DCS 信息集 成系统[J], 福州大学学报: 自然科学版, 2006(5): 67-68.

[4]  王常力,  罗安. 集散型控制系统的选型与应用[M]. 北京: 清华大学出版社.

[5]  白焰, 吴鸿, 杨国田. 分散控制系统与现场总线控制系 [M]. 北京: 中国电力出版社, 2001: 22-102.

[6]  邓旭东. 分散控制系统的电气控制技术的研究和开发[J]. 四川电力技术, 2003, 1(5): 11-12.

[7]  王树青, 赵鹏程. 集散型计算机控制系统[M]. 杭州: 浙江 大学出版社, 2001.


 

 

 

上接第90

 


的机制及与之配套的规章制度作为保证,达到动 态更新与维护的目的。ERP 系统除了企业运作时 候的业务数据需要定期更新外,其他主要的规则, 资源信息的变更均需与对应的业务部门的工作紧 密结合在一起,定时进行更新。

4   结论

经济的全球化及各行业的激烈竞争为 ERP  统在制造企业的应用提供了必要性要求和可行性 实践。基于作业成本法的信息化管理系统,通过 构建 ERP 环境下作业成本管理体系,将劳动力、 辅助材料、工装刀具等企业资源纳入了管理控制 范围,促进了企业内部资源的管理和优化。

本文以长城汽车为例,深入探讨了如何将


ERP  ABCM 有机地融为一体,使其构成一个完 全集成的无缝系统,同时对实现此系统功能所需 要的硬件技术进行了说明,以促进国内制造企业 整体价值链的优化,争取在国际竞争中取得优势。

参考文献:

[ 1]  汉米尔顿·斯科特.  构建高效ERP系统. 制造企业ERP 施指南[M]. 北京: 机械工业出版社, 2004.

[2]  张晓天.  制造业企业应用作业成本法的实例研究[J].  业经济, 2009, ( 12), 57-60.

[3]  侯艳辉, 郝敏, 袁清和. ERP环境下平衡积分卡与作业成 本管理集成研究[J]. 财务与管理, 2010, (2), 71-72.

[4]  李艳芳, 朱辉. 浅谈作业成本管理在企业中的应用[J].  本管理, 2010, (2), 125-126.


 

 

 

 

34卷  第10期  2012-10(上)  99】


超强永磁场处理对钢铁工业循环水pH值影响的研究                                    

作者:                 李东魁 姜丽丽 左海滨 谭赞林 LI Dong-kui JIANG Li-li ZUO Hai-bin TAN Zan-lin

作者单位:             李东魁,LI Dong-kui(北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083;包头师范学院信息科学与技术学院,包

014030) 姜丽丽,左海滨,JIANG Li-li,ZUO Hai-bin(北京科技大学冶金与生态工程学院,北京,100083) ,  谭赞林,TAN Zan-lin(深圳市怡天磁性材料有限公司,深圳,518066)

刊名:                  制造业自动化

英文刊名:             Manufacturing Automation

年,卷(期):            2012,34(19)

 

1.王大中 钢铁厂循环冷却水处理的特点 1989(02)

2.陈常洲 高炉冷却水系统的发展与应用[期刊论文]-化工给排水设计 1997(01)

3.沈华枢 钢铁工业用水 1992(07)

4.顾飞;姚家瑜;李静;宋忠平 我国高炉冷却水水质调查及评价 1996(04)

5.左海滨;程素森;杨天钧 高炉长寿关键技术的研究 2006

6.周本省 循环冷却水系统的结垢问题 1999(03)

7.周本省;杨文忠 冷却水系统中腐蚀和水质的现场监测 1997(02)

8.任成忠 工业循环水监测指标体系的探讨[期刊论文]-环境监测管理与技术 2005(02)

9.抚顺石油化工公司石油二厂 磁处理技术用于水的防垢研究 1993(02)

10.张玉春 磁化除垢器在循环水系统的应用 1997(02)

11.陈庆生;陈松林 水的磁化处理研究和在冷却水系统中应用[期刊论文]-工业水处理 2003(06)

12.姚庆钏;熊瑞生;李恒 磁处理对水的导电性能影响的研究[期刊论文]-理化检验-化学分册 2004(09)

13.牛永红 磁处理对炼铁厂循环冷却水pH值的影响研究[期刊论文]-包头钢铁学院学报 2005(02)

14.张雪峰 高梯度磁场处理循环冷却水的机理[期刊论文]-钢铁 2006(09)

15.黄征青;徐洪涛;黄光斗 磁处理对水溶液PH值和电导率的影响[期刊论文]-水处理技术 2003(01)

16.邢晓凯;马重芳;陈永昌 溶液PH值对碳酸钙结垢的影响 2004(04)

17.冯敏 现代水处理技术 2006

18.时红 水质分析方法与技术 2001

19.沈恒范 概率论与数理统计教程 1995

20.谢文蕙;黄玉惠 磁场处理水溶液过程中的化学反应 1987(06)

21.朱元保;颜流水;曹祉祥;文陵飞 磁化水的物理化学性[期刊论文]-湖南大学学报 1999(01)

22.邓波;庞小峰 在静磁场作用后水的光学特性的改变[期刊论文]-科学通报 2007(09)

23.邓波;庞小峰 在静磁场作用下的水的性质改变 2008(06)

24.庞小蜂;邓波 水在磁场作用后的特性变化研究 2008(06)

25.Fathia A;Mohameda T;Claudeb G Effect of a magnetic water treament on homogeneous and heterogeneous precipitation of

calcium carbonate 2006

26.Kneya A D;Parsonsb S A A spectrophotometer-based study of magnetic water treament:Assessment of ionic vs.surface

mechanisms 2006

27.Pang X F The conductivity properties of protons in ice and mechanism of magnetization of liquid water 2006

28.庞小峰 在水中的纳米水分子的发现和它的特点及实验证实 2006

29.庞小峰;邓波 在磁场作用后水的特性的改变和它变化的机理 2007

 

 

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zzyzdh201219033.aspx


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