Experion PKS PMD
DCS系統(tǒng)是美國霍尼韋爾公司的產(chǎn)品。在Experion平臺(tái)下的PKS過程知識(shí)系統(tǒng)，可將所有過程控制與安全管理（包括非霍尼韋爾系統(tǒng)） 納入一個(gè)獨(dú)立，統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)中, 形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的過程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。Experion PKS PMD DCS的組成基于霍尼韋爾過程知識(shí)系統(tǒng)PKS(Process Knowledge System)技術(shù)，其中PMD（Process, Machinery and Drives ） DCS意為整合DCS，PLC,DRIVE 等系統(tǒng)知識(shí)于一體的DCS控制系統(tǒng)。
本文基于廣州造紙廠一臺(tái)年生產(chǎn)能力16萬噸的新聞紙?jiān)旒垯C(jī)和配套的廢紙脫墨生產(chǎn)線。該紙機(jī)以100%的廢紙脫墨漿生產(chǎn)45g/m2優(yōu)質(zhì)新聞紙，設(shè)計(jì)車速1500 m/min。該紙機(jī)和脫墨生產(chǎn)線均采用霍尼韋爾公司 的Experion PKS PMD DCS 系統(tǒng)進(jìn)行過程控制。本文結(jié)合實(shí)際應(yīng)用對(duì)該DCS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，主要硬件和軟件，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等方面的主要特性進(jìn)行描述。
Experion PKS PMD DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
對(duì)于DCS的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)來說，它必須滿足實(shí)時(shí)性的要求，即在確定的時(shí)限內(nèi)完成信息的傳送。同時(shí)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)還必須非常可靠，無論在任何情況下，網(wǎng)絡(luò)通信都不能中斷。
容錯(cuò)以太網(wǎng)
在DCS系統(tǒng)中，通訊問題關(guān)系整個(gè)系統(tǒng)工作的可靠性, 網(wǎng)絡(luò)的瞬間中斷都可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失而造成一些不可預(yù)見的問題。Experion PKS PMD DCS整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)是容錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)，容錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)是基于以太網(wǎng)、容錯(cuò)技術(shù)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，又稱為容錯(cuò)以太網(wǎng)。 霍尼韋爾 PKS網(wǎng)絡(luò)上所有節(jié)點(diǎn)均為容錯(cuò)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn), 容錯(cuò)以太網(wǎng)的最大特征是兩條通訊線路一起工作, 同時(shí)另外兩路備份, 如果其中一路出錯(cuò)會(huì)給出報(bào)警，但整個(gè)網(wǎng)絡(luò)不會(huì)出現(xiàn)中斷的情況。 原理設(shè)計(jì)是保證不出錯(cuò), 預(yù)防在先。而一般的網(wǎng)絡(luò)冗余設(shè)計(jì)是指兩條通訊線路一條工作另一條備份, 如果出錯(cuò)則另一條切入, 原理設(shè)計(jì)是出錯(cuò)后再補(bǔ)救, 補(bǔ)救在后。
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
PMD DCS的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括：容錯(cuò)以太網(wǎng)FTE,現(xiàn)場(chǎng)控制器（FC），DM工程師站，PMD服務(wù)器，人機(jī)接口HMIWeb（操作員站），且節(jié)點(diǎn)都直接掛靠在容錯(cuò)以太網(wǎng)FTE上，保證了各單元之間開放和可靠的數(shù)據(jù)傳送，當(dāng)某一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，不會(huì)影響其他節(jié)點(diǎn)的正常工作。在此系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，現(xiàn)場(chǎng)控制器(FC)是中央控制器，進(jìn)行過程控制決策和管理。在容錯(cuò)以太網(wǎng)上，系統(tǒng)還可以通過OPC與其他系統(tǒng)通訊。
在現(xiàn)場(chǎng)控制器（FC）和各I/O柜之間采用PROFIBUS通訊。本廠系統(tǒng)采用PROFIBUS-DP。PROFIBUS-DP用于設(shè)備級(jí)的高速數(shù)據(jù)傳送，專為自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備級(jí)分散I/O之間的通訊設(shè)計(jì)。在傳輸方面，現(xiàn)場(chǎng)控制器（FC）通過光纖或PROFIBUS電纜和相關(guān)I/O設(shè)備進(jìn)行通信。中央控制器（FC）周期性地讀取I/O設(shè)備的輸入信息并周期性地發(fā)送輸出信息，同時(shí)還提供強(qiáng)有力的診斷和配置功能。
DCS系統(tǒng)的應(yīng)用
本廠所用的DCS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是基于以太網(wǎng)容錯(cuò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，采用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通訊，通訊速率 100 Mbit/s。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如上頁圖所示：第一層網(wǎng)絡(luò)是容錯(cuò)以太網(wǎng)，機(jī)柜室之間采用光纖連接。在容錯(cuò)以太網(wǎng)上掛載的設(shè)備有:五臺(tái)PMD現(xiàn)場(chǎng)控制器（FC）；冗余數(shù)據(jù)服務(wù)器；工程師站和操作員站；打印機(jī)。各PMD控制器通過PROFIBUS連接到11個(gè)機(jī)柜室上的各個(gè)I/O單元上，F(xiàn)C01控制脫墨碎漿和脫墨MCC馬達(dá)中心，F(xiàn)C02控制脫墨線，F(xiàn)C03/04控制紙機(jī)干部、紙機(jī)MCC馬達(dá)中心和化學(xué)品部；FC05控制紙機(jī)濕部。第二層是Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)，位于PMD控制器和各機(jī)柜室I/O柜之間。PMD現(xiàn)場(chǎng)控制器FC和各I/O柜之間采用冗余光纖傳輸技術(shù)，柜內(nèi)采用PRIFIBUS屏蔽電纜。
Experion PKS PMD DCS系統(tǒng)硬件
硬件是系統(tǒng)的載體。主要系統(tǒng)硬件包括：PMD 數(shù)據(jù)服務(wù)器；工程師和操作員站；PMD 現(xiàn)場(chǎng)控制器；電源；各種I/O卡及網(wǎng)絡(luò)硬件。
PMD 數(shù)據(jù)服務(wù)器
PMD 數(shù)據(jù)服務(wù)器為冗余配置, 雙硬盤, 雙電源,操作系統(tǒng)采用Windows 2000 Server。PMD 數(shù)據(jù)服務(wù)器用于保存和傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù), 處理事件和報(bào)警信息,不對(duì)過程和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。當(dāng)該服務(wù)器故障時(shí)，不會(huì)影響生產(chǎn)過程的控制，但會(huì)影響數(shù)據(jù)，事件和信息的處理及操作顯示。
工程師站和操作員站
工程師站和操作員站處理器速度分別是2.8 GHz和2.4 GHz，都采用奔騰4處理器, Win2000操作系統(tǒng)。DM工程師站供工程技術(shù)人員進(jìn)行應(yīng)用程序和畫面的組態(tài)，以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)定義，當(dāng)工程完成后，可用來對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用程序的維護(hù)。操作員站基于HMIWEB技術(shù)，供操作人員使用，顯示過程控制信息和數(shù)據(jù)，是操作員用來對(duì)生產(chǎn)過程設(shè)備進(jìn)行控制的工具。
PMD 現(xiàn)場(chǎng)控制器
PMD 現(xiàn)場(chǎng)控制器（FC)的內(nèi)核為奔騰III處理器，速度大于500 MHz，F(xiàn)TE 通訊速率 100 Mbit/s，最大
總線接出長度為 1200 米，每個(gè)控制器可處理2000個(gè)輸入輸出點(diǎn)。此控制器專為造紙行業(yè)設(shè)計(jì)，可用于過程控制，紙機(jī)本體控制和傳動(dòng)控制。對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來說，現(xiàn)場(chǎng)控制器是中央處理器。
系統(tǒng)I/O站
I/O站
一個(gè)系統(tǒng)I/O站由網(wǎng)絡(luò)接口單元(NIU)和I/O模件組成如上圖所示，I/O站需24VDC電源供電，分布在各個(gè)機(jī)柜室的儀表控制柜中。24V電源采用額定電流20A，具有短路和過載保護(hù)的獨(dú)立電源。I/O模件為模擬輸入/輸出和數(shù)字輸入/輸出模件，所有I/O模件均可熱插拔，包括4 通道12位模擬量輸出卡(AO)；8 通道12位
模擬量輸入卡(AI);16 通道24V開關(guān)量輸出卡(DO);16 通道24V開關(guān)量輸入卡(DI)。網(wǎng)絡(luò)接口單元(NIU)作為網(wǎng)絡(luò)和I/O模件之間的通訊接口，采用PROFIBUS通訊，通訊速率9.6KB12MB。
Experion PKS PMD DCS系統(tǒng)軟件
在Experion PKS PMD DCS系統(tǒng)中，軟件起著驅(qū)動(dòng)和保證DCS各項(xiàng)功能正常運(yùn)作的關(guān)鍵作用。主要系統(tǒng)軟件包括服務(wù)器軟件，工程應(yīng)用軟件。
PMD服務(wù)器軟件
PMD服務(wù)器軟件執(zhí)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)的貯存、數(shù)據(jù)加載、數(shù)據(jù)傳送、收集歷史數(shù)據(jù)和趨勢(shì)、報(bào)警和事件的管理、OPC的通訊、冗余PMD服務(wù)器的管理等任務(wù)。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)定義和應(yīng)用組態(tài)等數(shù)據(jù)通過DM工程師站加載到PMD服務(wù)器上,PMD服務(wù)器采用MS SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫處理數(shù)據(jù)。PMD服務(wù)器軟件主要包括：PMD 服務(wù)器軟件包；PMD OPC Data Server軟件；冗余PMD管理軟件。
主要工程應(yīng)用軟件
（1）System Builder：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組態(tài)與定義，I/O定義；
（2）Fieldnet Builder:總線組態(tài)編輯，總線下載與監(jiān)視；
（3）Block Builder：用于應(yīng)用程序的組態(tài)，測(cè)試和下載。應(yīng)用程序具有的主要功能：過程顯示控制、數(shù)字手自動(dòng)輸出、變量的函數(shù)計(jì)算、計(jì)數(shù)、系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)功能塊和組起動(dòng)、順序處理等功能。
（4）HMIWeb Display Builder：是用于繪制用戶流程圖、連接顯示數(shù)據(jù)、組態(tài)數(shù)據(jù)及圖形參數(shù)，生成和編輯系統(tǒng)畫面及系統(tǒng)報(bào)表的功能。系統(tǒng)操作人機(jī)界面以網(wǎng)絡(luò)瀏覽設(shè)計(jì)為基礎(chǔ),可使用標(biāo)準(zhǔn)的操作站界面,也可使用微軟的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器，遠(yuǎn)程支持和診斷可應(yīng)用在任何一臺(tái)操作站上。生產(chǎn)控制流程圖按照制漿造紙的工藝流程及操作習(xí)慣進(jìn)行設(shè)計(jì)。
結(jié)語
在本廠的應(yīng)用中，該Experion PKS PMD DCS系統(tǒng)配置合理，自投運(yùn)以來運(yùn)行良好，但要注意的是，安裝和環(huán)境同樣對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生很大的影響。該套系統(tǒng)投運(yùn)后，脫墨生產(chǎn)線因環(huán)境的腐蝕曾致使現(xiàn)場(chǎng)控制器的損壞，造紙生產(chǎn)線因PROFIBUS DP接頭接觸不好導(dǎo)致過網(wǎng)絡(luò)通訊故障。經(jīng)優(yōu)化后，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，投運(yùn)率很高。(e
