淺析先進(jìn)控制系統(tǒng)通訊平臺(tái)的搭建-先控室辛克鵬

1、.1淺析先進(jìn)控制系統(tǒng)通訊平臺(tái)的搭建齊魯分公司信息網(wǎng)絡(luò)中心先進(jìn)控制室辛克鵬摘要：齊魯分公司APC系統(tǒng)主要以美國(guó)HONEYWELL公司的RMPCT、中控的APC-Suite先進(jìn)控制系列軟件為主，因DCS系統(tǒng)不同，平臺(tái)搭建也不盡一樣，本文針對(duì)先進(jìn)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)搭建進(jìn)展了歸納總結(jié)。關(guān)鍵字：APC通訊 平臺(tái)搭建1、概述1.1先進(jìn)控制系統(tǒng)APC在工廠生產(chǎn)過程中所處的位置在工廠生產(chǎn)過程中，先進(jìn)控制APC系統(tǒng)要在一個(gè)平安、可靠、具有運(yùn)行環(huán)境的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行，具有先進(jìn)控制與生產(chǎn)過程的接口，提供友好的操作界面和系統(tǒng)設(shè)計(jì)、組態(tài)、維護(hù)、管理、運(yùn)行監(jiān)視和調(diào)整界面(簡(jiǎn)稱工程師界面)。APC與常規(guī)PID控制的關(guān)系及其

2、在生產(chǎn)過程中所處的位置見圖1.1，即生產(chǎn)調(diào)度與DCS系統(tǒng)之間，先進(jìn)控制和DCS控制網(wǎng)與管理網(wǎng)之間應(yīng)有防火墻保護(hù)。生產(chǎn)調(diào)度在線優(yōu)化RTO實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)先進(jìn)控制(APC)DCS系統(tǒng)工業(yè)裝置圖1.1APC在生產(chǎn)過程中的位置1.2 APC系統(tǒng)配置原則為了確保裝置正常生產(chǎn)的平安，裝置的先進(jìn)控制系統(tǒng)構(gòu)造均采取上位機(jī)方式，通訊接口實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與DCS之間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換見圖1.2。常規(guī)PID控制運(yùn)行在DCS上，多變量預(yù)估控制器、工藝計(jì)算在上位機(jī)運(yùn)行，并最終通過常規(guī)PID控制來實(shí)現(xiàn)。因DCS系統(tǒng)不同，即使同一廠家不同年代的產(chǎn)品通訊接口軟件也有較大差異，工程實(shí)施工程中要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)展配置，要保證數(shù)據(jù)通訊鏈路的冗余

3、，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的冗余等來確保APC系統(tǒng)上線后的長(zhǎng)穩(wěn)優(yōu)運(yùn)行。圖1.2 數(shù)據(jù)流傳輸方向2、APC系統(tǒng)軟件、硬件平臺(tái)搭建案例2.1 橡膠廠C4聯(lián)合裝置APC系統(tǒng)平臺(tái)齊魯分公司橡膠廠C4聯(lián)合裝置DCS系統(tǒng)采用Honeywell的TPS系統(tǒng)，先控系統(tǒng)使用中控的APC-Suite，通過DCS控制系統(tǒng)中的Hci.TPNServer通訊接口作為連接先進(jìn)控制效勞器與TPS集散控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互的橋梁，控制站向OPC Server發(fā)布數(shù)據(jù)，先進(jìn)控制效勞器的先進(jìn)控制平臺(tái)包括APC-iSYS-A先進(jìn)控制平臺(tái)軟件、APC-Suite高級(jí)多變量魯棒預(yù)測(cè)控制軟件、OPC接口軟件，通過OPC Server實(shí)現(xiàn)與TPS集散控制系統(tǒng)數(shù)

4、據(jù)的讀寫。網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)。連接示意圖如圖2.1所示：EtherNet 100MbpsOPC Server先進(jìn)控制效勞器TPS DCS圖2.1先進(jìn)控制效勞器與DCS連接示意圖工程實(shí)施需要在U網(wǎng)絡(luò)中添加APP節(jié)點(diǎn)，作為DCS系統(tǒng)上的節(jié)點(diǎn)，并單獨(dú)設(shè)APC效勞器一臺(tái)，安裝和運(yùn)行先進(jìn)控制軟件，先進(jìn)控制軟件通過APP節(jié)點(diǎn)與DCS中的測(cè)量點(diǎn)和控制點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通迅。企業(yè)部數(shù)據(jù)采集通過APP節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，為保障網(wǎng)絡(luò)平安，在數(shù)采機(jī)與APP節(jié)點(diǎn)間增加硬件防火墻一套。工程需在DCS完成APC操作畫面的繪制，先控系統(tǒng)的投用、摘除及平安邏輯在DCS側(cè)完成，施工工作量較大。APC效勞器APP節(jié)點(diǎn)GUS操作站數(shù)采機(jī)U硬件防火墻圖2

5、.2C4聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D2.2 橡膠廠乙腈抽提APC系統(tǒng)平臺(tái)橡膠廠乙腈抽提裝置DCS系統(tǒng)采用Honeywell的TPS系統(tǒng)，先控系統(tǒng)使用中控的APC-Suite,該系統(tǒng)現(xiàn)配置一臺(tái)獨(dú)立OPC站，使用第三方的Matrikon OPC軟件，目前該OPC站只與DCS系統(tǒng)中指定的一臺(tái)操作站完成數(shù)據(jù)通訊，實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)的采集見圖2.3，重啟該操作站會(huì)影響數(shù)據(jù)通訊。當(dāng)該操作站故障后，其它操作站需要重新進(jìn)展組態(tài)修改、參數(shù)設(shè)置才能建立起新的數(shù)據(jù)采集通訊，這給系統(tǒng)運(yùn)行及維護(hù)帶來了隱患。同樣為保障網(wǎng)絡(luò)平安，在數(shù)采機(jī)與APP節(jié)點(diǎn)間增加硬件防火墻一套，網(wǎng)絡(luò)連接均采用以太網(wǎng)。APC效勞器OPC站乙腈GUS3操作站硬件防火墻D

6、CS控制網(wǎng)U圖2.3 乙腈抽提&順丁控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D交 換 機(jī)數(shù)采機(jī)工程師站GUS操作站2.3 煉油廠第三常減壓APC系統(tǒng)平臺(tái)齊魯分公司勝利煉油廠三常裝置DCS為Honeywell PKS系統(tǒng)，先進(jìn)控制系統(tǒng)所使用的是Honeywell公司的先進(jìn)控制軟件Profit Controller版本R320，還有先進(jìn)控制性能監(jiān)視效勞器一臺(tái)，裝有Honeywell公司Profit E*pert軟件。先進(jìn)控制的總體構(gòu)造如以下圖所示，其中EAS為先進(jìn)控制的主效勞器，并作為DCS的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，APC性能監(jiān)視與診斷站用于性能監(jiān)視和故障診斷。所有先進(jìn)控制器和主要的工藝計(jì)算都在EAS站實(shí)現(xiàn)，并將先進(jìn)控制器的計(jì)算結(jié)果通

7、過EAS送到根底控制回路。圖2.4三常先進(jìn)控制構(gòu)造圖ProfitSuiteR320能夠?qū)崿F(xiàn)與Honeywell的PKSDCS系統(tǒng)最為嚴(yán)密的集成，先控效勞器(EAS) 是EPKS系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)FTE)上的節(jié)點(diǎn)，符合FTE網(wǎng)絡(luò)的規(guī)。通過以太網(wǎng)線連接至交換機(jī)，網(wǎng)卡需經(jīng)過Honeywell認(rèn)證。SERVER上要有DSA授權(quán),軟件運(yùn)行需要許可license)，無硬件狗。Profit Suite R320先進(jìn)控制軟件在EAS(E*perion Application Server)平臺(tái)上運(yùn)行。EAS還為Profit Suite提供了諸如Advanced OPC Client 和DSA功能。為實(shí)現(xiàn)Profit

8、 Controller控制器、Profit Controller控制器MV、CV和DV涉及的DCS過程點(diǎn)之間良好銜接，需要在DCS上建立相應(yīng)的Watchdog點(diǎn)見圖2.4。每個(gè)APC控制器對(duì)應(yīng)一個(gè)Watchdog 文件，當(dāng)上位機(jī)和DCS通訊出現(xiàn)中斷時(shí)， Watchdog點(diǎn)將Profit Controller切下，即在DCS側(cè)將PID回路切到本地狀態(tài)，保證操作的平安。圖2.4 Watchdog點(diǎn)的組態(tài)該平臺(tái)有以下優(yōu)點(diǎn):系統(tǒng)無縫連接，工程量小，不需要在DCS中進(jìn)展復(fù)雜的組態(tài)和畫面的繪制，對(duì)控制器負(fù)荷影響小，硬件施工簡(jiǎn)單，風(fēng)險(xiǎn)小。 2.4 煉油廠連續(xù)重整APC系統(tǒng)平臺(tái)連續(xù)重整DCS系統(tǒng)為橫河CENT

9、UM-VP系統(tǒng), 配置一臺(tái)獨(dú)立的OPC效勞器，是DCS控制網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，目前僅用于企業(yè)部數(shù)據(jù)采集，設(shè)有一臺(tái)APC效勞器，通過E-net與DCS系統(tǒng)連接，先進(jìn)控制軟件為Profit Controller版本R400。APC效勞器操作站硬件防火墻DCS控制網(wǎng)交 換 機(jī)數(shù)采機(jī)工程師站OPC操作站圖2.5 連續(xù)重整APC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖連續(xù)重整先控效勞器安裝有HoneywellPHD數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)是Honeywell公司的Uniformance TPI的核心局部，用于完成數(shù)據(jù)的采集、處理和長(zhǎng)周期的保存，RDI接口Real-time Data Interface實(shí)現(xiàn)PHD與橫河DCS系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)通訊，根

10、據(jù)DCS系統(tǒng)的不同RDI的實(shí)現(xiàn)方式不同，需在PHD的組態(tài)時(shí)對(duì)RDI的接口名定義見圖2.6，并生成RDI的執(zhí)行文件。再根據(jù)橫河CENTUM-VP系統(tǒng)的DCS位號(hào)定義PHD 點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊。但DCS系統(tǒng)通訊點(diǎn)數(shù)的是有限制的，例如CS3000系統(tǒng)能夠允許的點(diǎn)數(shù)為600點(diǎn)。圖2.6RDI接口組態(tài)該平臺(tái)存在的缺陷：當(dāng)工程師站重新啟動(dòng)、故障維修時(shí)，先進(jìn)控制系統(tǒng)需要摘除。如果使用獨(dú)立的OPC效勞器完成數(shù)據(jù)通訊，不再會(huì)受此影響，保證APC系統(tǒng)的投用時(shí)間，通訊的點(diǎn)數(shù)不再受到限制，數(shù)據(jù)通訊及APC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)見圖2.7。YOKOGAWA DCS系統(tǒng) 先進(jìn)控制器，軟儀表OPC SERVERAPC Server, PHD, 接口軟件RDI圖2.7 采用獨(dú)立OPC效勞器3、 總結(jié)先進(jìn)控制系統(tǒng)的投用，使得生產(chǎn)過程更平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)提高生產(chǎn)裝置處理能力