【導(dǎo)讀】核心控制裝置采用集散控制系統(tǒng)對提汁工段進(jìn)行監(jiān)控。該設(shè)計方案基本達(dá)到。工程設(shè)計階段的要求。生產(chǎn)效率以及產(chǎn)量等。提汁工段的目的是把甘蔗破碎后將蔗汁提取出來，然。后再送去澄清工段進(jìn)行處理。包括為該工段滲透水的溫度、流量和壓榨機(jī)的壓力等變量選擇合。適的自動化檢測儀表，以及采用單回路簡單控制系統(tǒng)?？刂蒲b置則選用北京。和利時公司的smartpromacs系統(tǒng)。此外，本設(shè)計用AutoCAD繪制了管道儀表流程圖、儀表回路圖。教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。公布論文的部分或全部內(nèi)容。行研究所取得的研究成果。本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于萬字。繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字

　　

【正文】 24 模塊、通訊網(wǎng)絡(luò)及控制機(jī)柜等部分組成。在主控制器和智能 I/O 模塊上，分別固化了實時操作系統(tǒng)和 I/O 模塊運行軟件，并有完整的表征主控制器及 I/O模塊運行狀態(tài)指示燈。 構(gòu)成現(xiàn)場控制站的控制機(jī)籠、主控制器、電源模塊、智能 I/O 模塊、端子模塊、通訊網(wǎng)絡(luò)等，均放置在現(xiàn)場控制機(jī)柜中，控制機(jī)柜即可以在控制室中采用集中安裝，也可以在現(xiàn)場采用分散安裝?，F(xiàn)場控制站 的硬件包括 FM系列和 SM 系列，作為 HOLLiASMACS 系統(tǒng)的基石。 （ 3） 硬件特色及使用特性 FM、 SM 系列硬件模塊都是遵循 “可靠、先進(jìn)、易用 ”的理念設(shè)計的，它們都具有以下技術(shù)特色：主控制器的物理結(jié)構(gòu)獨立于 I/O 模塊，支持熱插拔，即插即用； 主控制器采用低功耗工業(yè)級表面貼裝 CPU 設(shè)計，無需風(fēng)扇，抗震性能高。主控制器選用低功耗表面貼裝 CPU，無需任何風(fēng)扇（工業(yè)場所 CPU 風(fēng)扇的壽命一般不超過 2 年），可長期安全運行，整個主控制器的啟動功耗小于 ，正常運行功耗小于 6W。并且，主控制器內(nèi)的所 有存儲器均采用表面貼裝或 DIP 插裝方式，以提高抗振性； 電源模塊具有體積小、重量輕、效率高、自身抗干擾性強(qiáng)、輸入電壓范圍寬等特點，并且采用并聯(lián)均流的冗余方式； 智能 IO 模塊，內(nèi)置微控制器，支持 ProfibusDP 從站接口； 設(shè)計為獨立的 A/D 或 D/A 電路；低密度設(shè)計 AIO 每塊 8 點， DIO 每塊16 點， AI、 AO 均可冗余配置； 現(xiàn)場與系統(tǒng)電氣隔離，部分 AIO 實現(xiàn)通道間隔離， DI 光電隔離， DO 光電隔離或繼電器隔離； 主控制器及 I/O 模塊上電過程無需人工干預(yù)，自動進(jìn)入正常工 作狀態(tài)；并且支持熱插拔，即插即用，使維護(hù)過程更換非常方便。 在此基礎(chǔ)上， FM、 SM 系列模塊在結(jié)構(gòu)、安裝特性等方面具有不同的使用特點，以適應(yīng)要求多變的工業(yè)應(yīng)用場合。 （ 一 ） FM 的使用特性 ： 主控制器與電源模塊的物理結(jié)構(gòu)獨立于 I/O 模塊，采用小型機(jī)架集中安廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于 DCS 的糖廠提汁工段的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 蔣云橋 25 裝、冗余配置，以滿足可靠性、抗震性的要求。 全分布式智能 I/O 模塊，采用 35mm 標(biāo)準(zhǔn) DIN 導(dǎo)軌安裝，底座設(shè)有防止插錯模塊的編碼銷，熱插拔、免跳線設(shè)計。智能 IO 模塊外觀結(jié)構(gòu)如圖所示。 I/O 模塊可直接從底座出線，也可通過端子板 出線；模塊可集中、可分散，也可遠(yuǎn)程分布； DP 總線，可通過重復(fù)器擴(kuò)展總線長度；也可使用總線控制器，實現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)冗余。 （ 二 ） SM 的使用特性 優(yōu)化安裝結(jié)構(gòu)，適應(yīng)惡劣環(huán)境： SM 系列采用 4U一體化機(jī)籠結(jié)構(gòu)，將電源、控制器和 IO 緊湊地安裝到同一個小機(jī)籠中，每個模塊通過上下兩個固定勾牢牢緊固在機(jī)籠上。在抗振性上滿足更惡劣環(huán)境的使用要求。 采用分布式電源設(shè)計進(jìn)一步提高了電源系統(tǒng)的可靠性：每個 SM 機(jī)籠自帶 2 塊冗余的電源模塊，并且采用負(fù)荷均流的冗余方式，將可能的電源故障影響限制到單一機(jī)籠。 DP 總 線雙網(wǎng)冗余： SM 機(jī)籠之間可直接遠(yuǎn)程分布，無需重復(fù)器和冗余控制器。 IO 模塊功耗進(jìn)一步降低： IO 模塊的自身功耗一般都降低到 3W 以下，功耗的降低不僅有利于提高模塊的工作環(huán)境溫度，而且還提高了模塊的可靠性。 多重隔離保護(hù)確保硬件系統(tǒng)可靠與安全：通道與通道隔離，現(xiàn)場與系統(tǒng)隔離，機(jī)籠與機(jī)籠隔離，通訊網(wǎng)絡(luò)隔離。四大隔離措施層層設(shè)防，確保硬件系統(tǒng)的可靠與安全。 將端子接線統(tǒng)一到機(jī)柜后部，而功能模塊統(tǒng)一安裝到機(jī)柜正面：這樣不僅使得系統(tǒng)硬件布置整齊劃一，而且提高了系統(tǒng)維護(hù)時的方便性和安全性。 端子全部設(shè)計成模塊封裝型式，以提高防護(hù)性：每個端子模塊增加了外蓋，并且外蓋無需工具就可方便取下，這樣，既起到了防護(hù)作用，又方便更換繼電器或保險等日常維護(hù)操作。 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于 DCS 的糖廠提汁工段的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 蔣云橋 26 、系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 依據(jù)工業(yè)現(xiàn)場的不同，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劃分為操作層和控制層兩個層次。 操作層的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) ： 操作層的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)稱為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（ SNET）。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)用于實現(xiàn)工程師站、操作員站和系統(tǒng)服務(wù)器與現(xiàn)場控制站之間數(shù)據(jù)、資源的互連、共享及打印等。 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（ SNET）為冗余配置，采用實時工業(yè)以太網(wǎng)與工程師站 /操作員站連接，可構(gòu)建 星型、環(huán)型及總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的高速冗余的安全網(wǎng)絡(luò)，符合 及 標(biāo)準(zhǔn)，通訊速率 10/100Mbps 自適應(yīng)，傳輸介質(zhì)為帶有 RJ45 連接器的 5 類雙絞線或光纖，基于可靠的工業(yè)以太網(wǎng)通訊協(xié)議，使信息傳輸更加開放、實時、可靠。 控制層網(wǎng)絡(luò) 控制層的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)稱為控制網(wǎng)絡(luò)（ CNET）。控制網(wǎng)絡(luò)采用 Profibus工業(yè)現(xiàn)場總線與自動化系統(tǒng)各個 I/O 模塊及智能設(shè)備連接通訊，實時、快速、高效的完成過程或現(xiàn)場通訊任務(wù)，符合 IEC61158 國際標(biāo)準(zhǔn)（國標(biāo)：JB/： EN50170）。 ProfibusDP 采用主、從站間輪詢的通訊方式，最大通訊速率 12Mbps。ProfibusDP 總線鏈路最多可連接 126個節(jié)點（ 0～ 125），適用多種通訊介質(zhì) (雙絞線、光纖以及混合方式 )，雙絞線最大通訊距離 ，單模光纖最大通訊距離 10km 并具有完善的診斷功能，提高系統(tǒng)可維護(hù)性。 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)以太網(wǎng) 隨著 DCS 技術(shù)逐步走向標(biāo)準(zhǔn)化和開放性，各自動化廠商 90 年代中后期開發(fā)的 DCS 系統(tǒng)，在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上紛紛采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)和 TCP/IP 協(xié)議，該技術(shù)方案雖然能很好 地解決網(wǎng)絡(luò)通訊上的開放性和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化問題，降低用戶網(wǎng)絡(luò)方面的綜合成本，但由于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)和 TCP/IP 協(xié)議在設(shè)計之初，并非面向有實時性、確定性和高可靠性要求的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境，標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)和 TCP/IP 協(xié)議應(yīng)用于 DCS 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，也帶來了以下兩個問題： 1 標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng) CSMA/CD 總線訪問機(jī)制，無法解決網(wǎng)絡(luò)碰撞引起的確定廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于 DCS 的糖廠提汁工段的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 蔣云橋 27 性實時問題； 2TCP/IP 協(xié)議的廣泛應(yīng)用，無可避免會帶來病毒防范問題，基于標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳播的病毒對 DCS 系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行帶來額外壓力。 在這種背景下，和利時公司推 出了自己的基于以太網(wǎng)的 “DRTE”協(xié)議，成功解決了上述矛盾，既能充分利用以太網(wǎng)的通用、高帶寬等特性，又能解決 “以太網(wǎng) +TCP/IP 協(xié)議 ”傳統(tǒng)模式帶來的通信安全性和非確定性實時問題。 ● DRTE 協(xié)議技術(shù)特性 ： DRTE 協(xié)議可以運行在多種平臺下，如： Windows20 Windows20WindowsXP、 LINUX、無操作系統(tǒng) ； 內(nèi)嵌支持雙網(wǎng)冗余切換，切換時間 1s； 網(wǎng)絡(luò)最大節(jié)點數(shù)： 255； 零拷貝技術(shù) ； 提供類似 UDP 協(xié)議的基于節(jié)點號加端口的報文收發(fā)接口 ； 適應(yīng)不同廠家的 10/1000/1000M 標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)卡 。 ● DRTE 協(xié)議給用戶帶來的價值 ： 實時性：確定性實時以太網(wǎng)通訊協(xié)議 ； 開放性：兼容 TCP/IP 協(xié)議（非實時通道） ； 安全性：可預(yù)防網(wǎng)絡(luò)病毒在 DCS 系統(tǒng)中的傳播 。 系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) HOLLiAS MACS 系統(tǒng)軟件提供了動態(tài)豐富、操控直觀方便的人機(jī)交互界面；易于學(xué)習(xí)掌握、功能強(qiáng)大的一體化的組態(tài)編程與調(diào)試軟件，實現(xiàn)對全系統(tǒng)所有功能的組態(tài)；強(qiáng)大的數(shù)據(jù)儲存與處理能力可以記錄所有重要的歷史數(shù)據(jù)并提供生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析報表。 這些功能的實現(xiàn)得益于軟件所采用的體系 結(jié)構(gòu)和軟件技術(shù)。 HOLLiAS MACS 操作層的軟件體系，采用先進(jìn)的 Client/Server 結(jié)構(gòu)，用于保證數(shù)據(jù)的一致性、完整性和安全性，并且在結(jié)構(gòu)上具有良好的靈活性和擴(kuò)展性。 在此基礎(chǔ)之上，采用 COM/DCOM 及中間件技術(shù)、 OPC 技術(shù)等，廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于 DCS 的糖廠提汁工段的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 蔣云橋 28 HOLLiAS MACS 軟件系統(tǒng)支持并提供基于 COM/DCOM 技術(shù)的 OPC 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，可以使不同供應(yīng)廠商的設(shè)備和應(yīng)用程序之間的軟件接口標(biāo)準(zhǔn)化，使不同廠家的設(shè)備數(shù)據(jù)通訊變得簡單和易于維護(hù)，從而可以不再需要編制各種特殊的接口程序，減少工程師的維護(hù)量，節(jié)約投資成本。并可以向用 戶提供不依靠于特定開發(fā)語言和開發(fā)環(huán)境的可以任意組合使用的過程控制軟件組件產(chǎn)品。 動態(tài)豐富、操控直觀方便的人機(jī)交互界面 ： HOLLiAS MACS 系統(tǒng)提供了應(yīng)用簡便、靈活、動態(tài)豐富、操控直觀的人機(jī)交互界面。通過 HOLLiAS MACS 系統(tǒng)操作員站，操作員能夠快速獲得整個工藝生產(chǎn)過程信息；方便地交叉瀏覽工藝流程畫面；快速地識別出各種事件；簡單、快速地完成所要求的控制參數(shù)輸入，從而保證設(shè)備的安全運行，清晰地參與和優(yōu)化生產(chǎn)過程。現(xiàn)場操作人員、維護(hù)人員以及監(jiān)控管理人員都可以通過相應(yīng)的權(quán)限對現(xiàn)場生產(chǎn)進(jìn)行跟蹤、修改、編輯實 際的工藝參數(shù)信息，并獲得系統(tǒng)裝置安全運行、經(jīng)濟(jì)運行所必須的報告。 （一）、監(jiān)控軟件： 控制系統(tǒng)監(jiān)控的所有測點都可以在畫面上顯示，顯示的信息包括位號、點說明 、當(dāng) 前值、量綱、量程上下限等信息 ； 支持多層顯示結(jié)構(gòu)，顯示的層數(shù)可根據(jù)工藝生產(chǎn)流程和運行要求來設(shè)計實現(xiàn)，使運行人員方便地獲得操作所必需的監(jiān)視信息和對特定的工況進(jìn)行監(jiān)控 ； 可提供多種窗口調(diào)出方式，包括：菜單調(diào)出方式；活動窗口畫面顯示；自動畫面顯示；熱點調(diào)用；鍵盤調(diào)用。 報警 功能 ： HOLLiAS MACS 應(yīng)用系統(tǒng)的報警功能通過顯示及語音功能及時提示操作員對生產(chǎn)過程中突發(fā)事件進(jìn)行處理，這些事件是產(chǎn)生在生產(chǎn)過程中的非正常工藝狀態(tài)或設(shè)備故障狀態(tài)。報警分列有工藝報警、設(shè)備報警、 SOE 信號報警。 報表 功能 ： HOLLiAS MACS 軟件提供的集成的報表系統(tǒng)，可打印輸出數(shù)據(jù)庫里的所有系統(tǒng)測點。它可以把進(jìn)入報表的工藝測點按用戶自定義的頁面格式輸出。打印的方式可以選擇自動打印和請求打印兩種。 3 日志 功能 ： 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于 DCS 的糖廠提汁工段的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 蔣云橋 29 HOLLiAS MACS 系統(tǒng)中的日志功能是按時間順序自動記錄、存儲和查詢運行過程中發(fā)生的各種隨機(jī)突發(fā)事件，為生產(chǎn)管理人員提供事故分析的詳細(xì)依 據(jù)。 日志的類型包括：全日志日志、設(shè)備日志、操作日志、 SOE 日志、簡化日志。日志的顯示方式有兩種：跟蹤方式與歷史方式。跟蹤方式是系統(tǒng)將自動顯示出最近發(fā)生的信息。歷史方式是操作員通過滾動鍵顯示過去發(fā)生的事件信息。所有進(jìn)表格的事件信息、操作員站參數(shù)設(shè)定事件、報警監(jiān)視、校時等一系列信息，這些所有的信息均進(jìn)日志，有按不同的屬性進(jìn)各類日志。 歷史趨勢： HOLLiAS MACS 系統(tǒng)采用全歷史庫方式記錄所有數(shù)據(jù)庫測點信息，以數(shù)據(jù)或曲線方式同時出現(xiàn)模擬量和開關(guān)量，具有時間軸及參數(shù)軸量程可靈活變化修改等特點。在實際使 用中，趨勢曲線對生產(chǎn)管理人員了解工藝生產(chǎn)過程是否安全、高效提供了很好的監(jiān)控平臺。 標(biāo)準(zhǔn)趨勢顯示共分綜合趨勢、開關(guān)趨勢、 XY 趨勢和比照趨勢四種。綜合趨勢完成系統(tǒng)內(nèi)模擬量和開關(guān)量的趨勢信息。開關(guān)趨勢完成系統(tǒng)內(nèi)開關(guān)量的趨勢信息，具有變位查詢功能。 XY 趨勢完成工藝生產(chǎn)中由兩個相關(guān)工藝參數(shù)作為 XY 軸組成的趨勢信息，多用于安全信息的提供。 比照趨勢完成通過系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置的工藝參數(shù)曲線和實際生產(chǎn)時工藝參數(shù)的比照，反映當(dāng)前工藝生產(chǎn)過程同計劃間的差別，多用于壓線運行操作的監(jiān)控。 綜合趨勢、開關(guān)趨勢和 XY 趨勢都 可以進(jìn)行 “跟蹤 ”和 “歷史 ”方式顯示。綜合趨勢顯示有曲線和數(shù)字兩種方式，開關(guān)趨勢和 XY 趨勢顯示只有曲線方式。 模擬量和開關(guān)量趨勢顯示時，一次最多可顯示 8 個測點的趨勢； XY 趨勢顯示時，一次最多可顯示 4 條曲線。曲線顯示時顯示的量程范圍隨屏幕上顯示的曲線的波動幅度實時修正，以利于分辨曲線的變化。每條曲線的此種功能可由操作員選中或屏蔽。 （二）、組態(tài)軟件 HOLLiAS MACS 系統(tǒng)提供了易于學(xué)習(xí)掌握、功能強(qiáng)大的一體化的組態(tài)編程與調(diào)試軟件，實現(xiàn)對全系統(tǒng)所有功能的組態(tài)，對整個 HOLLiAS MACS廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 基于 DCS 的糖廠提汁工段的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 蔣云橋 30 系統(tǒng)的工程實施進(jìn)行集中控制和管理。軟件由系統(tǒng)設(shè)備、數(shù)據(jù)庫、控制算法組態(tài)、圖形組態(tài)、報表組態(tài)、離線查詢及工程師在線管理等部分組成，用來構(gòu)建一體化數(shù)據(jù)庫、完成圖形組態(tài)和生成控制策略。 構(gòu)建一體化數(shù)據(jù)庫 ： HOLLiAS MACS 系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)環(huán)境是數(shù)據(jù)庫。在對系統(tǒng)組態(tài)時，所有的數(shù)據(jù)和設(shè)置都自動地連入一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)庫組態(tài)就是定