DCS系统改造方案的设想

第326期中国测试技术Vol32 No 6CHINA MEASUREMENT TECHNOLOGYNov 2006DCS系统改造方案的设想李玮(常州工程职业技术学院江苏常州213000摘要:通过分析传统的DCS系统向新型的FCS系统过渡中存在的主要问题提出一种立足于已有的DCS系统,只做少量投入即可完成改造的方案。并配合该方案,设计了一种现场总线转换器电路,此类转换器电路的硬件、软件均采用模块组合的结构,以此充分适应和利用原有DCS系统的布局和资源,可以在最大程度上减少DCS系统升级改造的费用。关键词:DCS;FCS;改造方案;转换器电路;节点设计;智能节点中图分类号:TP273;TP205文獻标识码:A文章编号: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引言统FCS则要求现场仪表是自身带有微处理器的数目前,在过程控制领域中,DCS系统已经得到字式智能仪表。但彻底替换低层仪表进行,花费是了广泛的应用,占据了主导地位。但是从自动控制惊人的,也是不现实的。当然,目前市场上也有各种系统的发展来看,采用总线技术的FCS系统必将最各样的智能节点转换装置不过这些装置为了适应终取代DCS系统。各种不同的应用环境,一般都是集成有多路输入和不过经长期的研究和实践,DCS系统巳建立了输出的通用型结构。不但价格相对较高,而且使用一套标准化、通用化和灵活化的成熟策略,为应用时比较适用于现场测控点集中的地方如果测控点企业带来了明显地整体效益。相比较而言FCS系统距离较大时,还是需要很长的接线体现不出总线的正处于探索应用阶段还未形成一种统一、标准的优势。体系。因而,控制界普遍认为FCS系统完全替代22FCS系统的功能模块和组态控制功能还不完善DCS系统尚需经历一段较长的过渡时期。同时,对作为FCS系统的主体的现场测控节点,其组态于一些已经投入巨资建立有完善DCS系统的企业,功能模块太少且不能执行快速复杂的算法在石油舍弃前期投入,重新建立新型FCS系统是不现实化工等行业则存在有很多的多变量控制要求对这的。因此,笔者认为,当前找到一种合理的方案,在类多输入、多输出点的情形,FCS系统尚无良好的解充分利用原有DCS资源地基础上,少量投入,采用决方法。然而,具有成熟策略的DCS则有上百种功改造的手段,来实现FCS系统功能的方式更具有实能块具有方便、灵活、丰富的组态能力。故就目前际意义。情况而言,存在复杂控制要求的场合,FCS系统还暂2DCS系统改造中存在的主要问题时无法完全胜任。2.1直接向FCS系统改造经济代价高中国煤化立并存目前工业控制中大量的现场控制仪表为模拟CNMHG40多种现场总线每仪表,不具备控制和通信功能,而现场总线控制系其自已叫心兴以,在其特定领域内具收稿日期:200605-10;收到修改稿日期:200607-22有一定的优势,但还没有一种现场总线能覆盖所有作者简介:李玮(1972-),女,讲师,主要从事自动控制方面的应用范围。而现在各异构网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强调的方数据第32卷第6期李玮DCS系统改造方案的设想125开放性就受到了限制。行器等装置,而不是通过改变低层仪表和设备来适3DCS系统向FCS系统过渡的改造设想应转换装置的方法来达到系统改造的目的。这种做由以上分析不难看出,尽管FCS的先进性是法更有利于对原有DCS系统资源的运用无庸置疑的,然而指望短时间内在控制领域中完同时,将FCS系统作为DCS系统的一个节点使全替代DCS系统是不可能的。推广FCS系统应因用,这样只要每个节点中的遵循同样的总线协议,而企业实际情况来定。具体在我国,新建企业可以不同的节点可以有着不同的总线协议。DCS系统可优先考虑采用FCS;但对于一个已拥有了投入运通过支持这些节点的现场网卡,有机地将这些节点行且行之有效的DCS系统的企业来说,是没有必构成一个大系统使用,因此实现了不同总线协议在要投入大量资金去更新它的。企业可以通过技术同一系统中的使用了。改造和升级系统的做法,循序渐进地向FCS系统4测控转换器电路硬件的设计过渡。本方案中测控转换器电路设计分为4类模块电过渡过程的具体改造做法可以是利用现场总路:CPU系统板、数据采集输入板、控制输出板和电线将DCS系统的现场级彻底开放,实现总线控制的源板。并可按需要外加单片机的显示键盘电路。其功能。然后将一定区域的低层测控点作为原DCS中输人板还可分为模拟量输入和数字量输入两种;系统的一个节点"挂接到DCS系统中。充分利用同样输出板也有模拟量和数字量之分。其结构如DCs的丰富组态和完善的策略解决复杂的控制要图1所示。求以及不同总线系统并存的总线难题,使FCS系统和DCS系统进行有机的结合。也就是说,在现场利用一些小型的CPU系统板总线通信控制测控转换电路实现现场数据电源的采集和实时控制。然后通过一块支持这些节点的现场cPU(单片机键盘板协议转换器,使FCS成为DCS的一个节点。让DCS控制站负责进行各种复杂的运AD转换DA转换][多路选择多路选择算、控制及建模。在这一改造设想中,所放大多路选择采用的测控点转换器电路有多路选择别于目前市面供应的现成的智能节点转换装置。本设计「数量方案中的智能转换电路是一筱个具有模块结构的电路构形。采用一块带有某种总线通信接口的单片机最小系统模拟量输入模拟量输出开关量输人开关量输出板为核心,根据实际情况,设1硬件模块结构图计不同类型的输入输出的电路模块,然后根据现场本测控转换器硬件电路设计的主要特点有:测控点的布局的实际情况来决定使用哪种电路进1可以根据实际需要的输入、输出以及输入行连接使用。同样,将单片机系统程序也设计为模出信中国煤化工模块电路与CPU系块结构,根据不同的硬件结构装入不同的程序块。统板CNMHG类现场转换器。这种设计成本低,投入代价小,组合灵活。能够真正(2)模拟量输入模块电路可根据工业生产过程做到从原DCS系统结构出发,分析系统特点用灵中有关物理参数的检测技术及特点设计,使之可以活多变的转换器去适应DCS系统原有的变送器执直接与现场变送器传感器连接。(下转第137页)第32卷第6期王春晓等:带USB接口的智能测量仪表的设计137热插拔高带宽、数据传输快且稳低成本等优点,[5]徐爱钩智能化测量控制仪表原理与设计M北京:北京具有较高的实用性。相信它将会有一个很好的市场航空航天大学出版社,1995.前景。[6]杨振江DA、AD转换器接口技术与实用线路M西安:参考文獻西安电子科技大学出版社,1996]何立民MCS51系列单片机应用系统设计M北京:北阴]张念准,江浩USB总线接口开发指南M北京:北京京航空航天大学出版社,1990国防工业出版社,2001.2]沈德金陈粤初等MCS-51系列单片机接口电路与应 Chirs Cant Window WDM设备驱动程序开发指南北用程序实例M北京北京航空航天大学出版社,190京:北京机械工业出版社,2000]陈显祯等单片微机开发调试与实验技术成都四阴李志伟USB技术在飞机外场设备测试中的应用计算川大学出版杜,1992机工程与设计,2003,240)172-74陈汝全陆朝明等电子技术常用器件应用手册]北 PDIUSBD12 USB interface device with parallel bus Rev京:机械工业出版社,1994Philips Product Data, 2001上接第125页)线协议(3)根据原DCS系统的现场布局,合理设置输入、输出通道数量,并可方便地进行扩展。(4)只要保证在同一区域中使用相同的总线和总主线协议即作为DCS系统的一个节点采用一种总线初始化通过针对该总线系统的网卡"挂接"入原DCS系统。就可以实现在同一套DCS系统中出现多种不同总线控制函数库现场10数据处理组态信息结构的情况,以此解决不同总线并存使用的问题。(5)由于采用了总线控制技术,各控制回路尤图2软件结构框图其是简单的、传统的控制回路可通过总线直接实现6结束语控制,而不需要像原来的DCS系统那样由上位机进本文作者的创新观点是:提出了一种针对现今行处理,不但可以作到真正的低层分散检测和控已经存在的DCS系统进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处就在于本方案是以最大限度地整个系统的可靠性。适应原有的DCS系统为立足点的。走一条低投入、5测控转换器的软件设计高适用性的改造路线。为已具备有DCS系统的企业为了使得该测控电路具有更大的适应性和灵向FCS系统过渡提供一套切实可行的改造方案。参考文就活度将软件的设计也模块化。即将控制中所使用(U阳宪惠现场总线技术及其应用北京:清华大学出版到的各类算法、Io驱动程序等分别编写成小的程社,1999序块,在系统改造过程中按实际情况灵活组合。例凹李正军基于CAN总线的分布式测控系统智能节点的设如:根据对不同采样信号的要求分析,适应不同的计自动化仪表2003,24(6):25-28传感器编写具有针对性的子程序块。然后在硬件]卢珏现场总线系统存在的问题及解决方案研究门福建电脑,2004,9:18-19组合完成后将适应该场合的子程序块进行组合调{q王毅曾华亮新一代过程控制智能仪表Cx系列试后写入单片机中。同理根据不同的控制装置编数据采集和控制站门微计算机信息,2003,19(9):51写对应的子程序,和硬件组合后使用。51,53.具体而言,软件系统可分为两个部分:一是控姜超FCS控制系统在化工自动化控制中的应用费制函数库,包含各类常用自动控制算法模块,根据TH中国煤化工实际控制要求组态使用;二是初始化和0驱动程向常规仪表的兼容性及现CNMHD现代电力,003,20序,根据具体使用场合,配合硬件完成通道检测(1):53-56.中断处理、0驱动,以及网络通信等功能,如图2李汉军彭楚武基于现场总线的集散式计算机控制系统所示。(FDCS)研究小湖南工程学院学报2004,(14)3:23-25