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案例頻道一、 TDC3000系統(tǒng)的一般構(gòu)成
TDC3000系統(tǒng)是由一系列硬件和軟件組成，來完成數(shù)據(jù)采集和控制。系統(tǒng)主要有兩大網(wǎng)絡(luò)相連接而成。下面是TDC3000系統(tǒng)的一般網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。
圖一、TDC3000網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
（一）、Local Control Network 局域控制網(wǎng)
局域控制網(wǎng)簡稱LCN，主要是將一些控制窗口（US操作站）、高級控制模塊（應(yīng)用模件AM、計算機(jī)模件CM）及過程網(wǎng)絡(luò)連接在一起，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制。其性能有：]
Ÿ 廣播式通訊，令牌傳遞，“令牌環(huán)”；
Ÿ 傳輸數(shù)率為
Ÿ 最多可掛64個節(jié)點/LCN；
Ÿ 最長達(dá)
Ÿ 最多可擴(kuò)展到7段，最長為
Ÿ 75歐姆終端同軸電纜，冗余網(wǎng)絡(luò)，LCNA、LCNB；
Ÿ 每分鐘自動切換一次。
直接掛在LCN網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備稱為LCN節(jié)點；主要有以下幾種類型：
1． 通用操作站（Universal Station簡稱US）：是TDC3000的人機(jī)界口，它可以針對不同的工作而設(shè)定為操作員操作站（Operator）、工程師操作站（Engineer）和萬能操作站（操作員站+工程師站）。作為操作員操作站，它可以實現(xiàn)以下功能：監(jiān)視和操作連續(xù)與非連續(xù)的過程；報警并處理報警；顯示并打印趨勢、報告和報表；監(jiān)視和控制系統(tǒng)狀態(tài)和診斷程序。作為工程師操作站，可以實現(xiàn)的功能：網(wǎng)絡(luò)組態(tài)；建立過程數(shù)據(jù)庫；建立用戶圖形；設(shè)計報表；編寫控制語言程序（CL語言）等等。
2． 通用工作站（Universal Work Station簡稱UWS）：也叫遠(yuǎn)程工作站，是一種可選的人機(jī)界面，功能與US完全一致，唯一不同之處是UWS是用于辦公室環(huán)境。
3． UXS操作站：也是一種可選的人機(jī)界面，它有兩套操作系統(tǒng)除了具有US的全部功能以外，還有一套UNIX系統(tǒng)，具有窗口畫面的管理功能。一臺UXS操作站最多可打開4個LCN窗口和若干個WINDOWS窗口并可對任意一個窗口進(jìn)行縮放。UNIX系統(tǒng)主要是用于和上位機(jī)通訊如：ALPHA機(jī)，實現(xiàn)在PC機(jī)上最多可同時觀看到4幅流程圖畫面。
4． 歷史模件（History Module簡稱HM）：提供了大量存儲在硬盤上的數(shù)據(jù)，在HM中可存儲和訪問的數(shù)據(jù)類型有：歷史報警；操作站信息；系統(tǒng)狀態(tài)變化；系統(tǒng)錯誤信息；系統(tǒng)維護(hù)指南；提供報表與趨勢所需的連續(xù)過程的歷史數(shù)據(jù)；所有類型的系統(tǒng)文件等等。
5． 應(yīng)用模件（Application Module簡稱AM）：具有綜合的控制算法功能，包含了一整套標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)型控制算法，并且可運用CL語言進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)算法和策略。
6． 增強(qiáng)型PLC接口模件（Extend PLC Gateway Module簡稱EPLCG）：主要提供LCN網(wǎng)絡(luò)與PLC之間的通訊；轉(zhuǎn)換LCN與PLC之間的數(shù)據(jù)；掃描程序，處理PLC的數(shù)據(jù)并提供報警信息；可支持Modicon PLC、AB PLC和Honeywell PLC；并可進(jìn)行冗余和非冗余配置。\
7． 工廠網(wǎng)絡(luò)模件（Plant Network Module簡稱PLNM）：LCN網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)的接口模件，主要提供LCN與上位機(jī)之間的通訊和數(shù)據(jù)交換。
8． 網(wǎng)絡(luò)接口模件（Network Gateway Module簡稱NG）：連接多條LCN網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行相互訪問。
9． 網(wǎng)絡(luò)接口模件（Network Interface Module簡稱NIM）：是LCN網(wǎng)絡(luò)與萬能控制網(wǎng)絡(luò)（簡稱UCN）的接口，主要完成兩種網(wǎng)絡(luò)間的通訊和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的功能。
（二）、Universal Control Network萬能控制網(wǎng)絡(luò)
萬能控制網(wǎng)絡(luò)簡稱UCN，主要是傳輸過程數(shù)據(jù)，完成對生產(chǎn)過程的控制。其性能有：
Ÿ 與過程設(shè)備相連；
Ÿ 傳輸數(shù)率為
Ÿ 最多可掛32個冗余節(jié)點/UCN；
Ÿ 最長可達(dá)
Ÿ 每條網(wǎng)絡(luò)終端都有75歐姆終端電阻；
Ÿ 冗余網(wǎng)絡(luò)：UCNA，UCNB。
掛在UCN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點有
1． 增強(qiáng)型過程管理器（Advanced Process Manager簡稱APM）：提供了極強(qiáng)的數(shù)據(jù)采集和控制能力，可處理數(shù)字量DI與DO點，模擬量AI與AO點，脈沖量輸入PI，低信號模擬量輸入LLAI、LLMUX等等；多達(dá)160條的調(diào)節(jié)控制回路，可進(jìn)行流量補(bǔ)償?shù)冗\算、PID控制、馬達(dá)控制等等各種運算或邏輯控制，使用CL語言還可改進(jìn)控制策略，并可與UCN上其它設(shè)備進(jìn)行點對點通訊。
2． 邏輯控制器（Logic Manager簡稱LM）：是一種以開關(guān)量為主的控制器，提供高速邏輯控制，與PLC（即可編程序控制器）相似，可執(zhí)行數(shù)字和模擬量邏輯控制，并可與UCN上的APM或其它LM實現(xiàn)點對點通訊。
二、冶銅工藝中的TDC3000系統(tǒng)
（一）、系統(tǒng)配置
金隆銅業(yè)使用的這套DCS系統(tǒng)是HONEYWELL公司的R400版本，于上世紀(jì)九十年代后期正式安裝投用。下面是該系統(tǒng)在金隆銅業(yè)的詳細(xì)配置圖。
圖二、金隆銅業(yè)TDC3000系統(tǒng)配置圖
金隆銅業(yè)TDC3000系統(tǒng)是以閃速爐為中心，包括硫酸車間、制氧站和電控中心幾個部分，一條冗余的LCN網(wǎng)絡(luò)通過光纜擴(kuò)展將這幾個區(qū)域相連而成；LCNE是光纜的接口卡，LCN網(wǎng)絡(luò)通過LCNE和光纜相連。系統(tǒng)主體設(shè)備如：歷史模件HM、應(yīng)用模件AM、工廠網(wǎng)絡(luò)模件PLNM、增強(qiáng)型PLC接口模件EPLCG都配置在閃速爐中心。三條冗余的UCN網(wǎng)絡(luò)UCN1、UCN2、UCN3分別對應(yīng)于閃速爐、硫酸車間和制氧站。閃速爐區(qū)域因參數(shù)量較多而配置了兩臺APM和一臺LM，并配置一臺UXS、三臺US，便于工藝人員同時操作；硫酸車間配置了一臺UXS、一臺US和一臺APM；制氧站則配置了兩臺US和一臺APM。
各個區(qū)域通過光纜相互進(jìn)行通訊和交換數(shù)據(jù)，各區(qū)域之間可相互監(jiān)視，必要時還可以跨區(qū)域操作，任何一臺US操作站都可對各區(qū)域進(jìn)行組態(tài)、修改程序和監(jiān)控工藝流程等等。兩臺UXS通過90FS模件與上位機(jī)（即ALPHA機(jī)）相連，辦公室管理人員可通過PC機(jī)同時能打開8幅流程圖畫面，便以各個部門管理和監(jiān)視；在電控中心（即電儀樓）還配置一臺UWS，以便于維護(hù)人員進(jìn)行遠(yuǎn)程修改組態(tài)和監(jiān)視。各區(qū)域還可以通過EPLCG、PLNM分別和PLC、上位機(jī)進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)交換。上位機(jī)通過PLNM，可實現(xiàn)對閃速爐的數(shù)?？刂啤Ｍㄟ^EPLCG可實現(xiàn)閃速爐、硫酸、制氧的DCS和轉(zhuǎn)爐、陽極爐PLC之間的數(shù)據(jù)交換。
有點美中不足的是該系統(tǒng)只支持臺灣的繁體漢字系統(tǒng)，但所有流程圖、點的描述、報表等等，均可以用中文進(jìn)行描述。
（二）、軟件組態(tài)
TDC3000系統(tǒng)的軟件組態(tài)主要包括NCF、建點、制作流程圖、報表、按鈕、歷史數(shù)據(jù)庫和區(qū)域數(shù)據(jù)庫等方面的組態(tài)工作，具體說明如下：
1．NCF組態(tài)
NCF（Network Configuration File）組態(tài)包含了LCN上所有節(jié)點的信息。在系統(tǒng)組態(tài)時必須先對NCF進(jìn)行組態(tài)，即對系統(tǒng)如何進(jìn)行配置，包括：區(qū)域劃分，單元劃分，節(jié)點分配，硬盤分配等等。
Ÿ 區(qū)域（AREA）劃分
全廠TDC3000系統(tǒng)共設(shè)置為三個區(qū)域
AREA 01 閃速爐區(qū)域
AREA 02 硫酸車間域
AREA 03 制氧站區(qū)域
Ÿ 操作臺（CONSOLE）劃分
TDC3000系統(tǒng)中，CONSOLE為一個軟件的邏輯概念，即同一個CONSOLE內(nèi)，其外設(shè)（含US）共享。CONSOLE與區(qū)域是對應(yīng)的。
全廠TDC3000系統(tǒng)共設(shè)置為三個CONSOLE：
CONSOLE 01 監(jiān)控閃速爐區(qū)域
CONSOLE 02 監(jiān)控硫酸車間域
CONSOLE 03 監(jiān)控制氧站區(qū)域
Ÿ 單元（UNIT）劃分：
單元是為系統(tǒng)劃分而設(shè)立的概念，最多可組態(tài)到100個單元。全廠共配置了27個單元：
閃速爐：15個單元，分別為1到15單元；
硫酸：6個單元，分別為31到36單元；
制氧：6個單元，分別為61到66單元。
Ÿ 節(jié)點（NODE）劃分：
節(jié)點劃分即對LCN上所有節(jié)點進(jìn)行編號，金隆DCS有以下幾種類型：US、UXS、UWS、HM、AM、NIM、CNI、PLNM、EPLCG等，分別對應(yīng)于閃速爐區(qū)域：1#UXS、2#3#4#US、9#UWS、11#12#冗余NIM、17#AM、19#HM、21#CNI和23#EPLCG；硫酸車間域：5#UXS、6#US和13#14#冗余NIM；制氧區(qū)域：7#US、8#US和15#16#冗余NIM。各節(jié)點所編的號必須與節(jié)點上的主板地址一一對應(yīng)。
Ÿ 卷組態(tài)（Volume Configuration）
卷組態(tài)即對硬盤進(jìn)行劃分，包括對系統(tǒng)文件及用戶文件進(jìn)行卷命名和空間劃分，其中系統(tǒng)卷名有13個，是固定不變的；用戶卷名有2個，分別為PICS和USER，在用戶卷名下可創(chuàng)建若干個分卷名，用于存放流程圖、報表、CL程序等用戶文件。
NCF組態(tài)很重要，一旦分配好，便不能更改，因此在NCF組態(tài)前，必須對整個系統(tǒng)考慮周到。硬盤空間最好配置在90%~95%之間，這樣系統(tǒng)運行最好。NCF組態(tài)好后，才能進(jìn)行其他的組態(tài)。
2．建點（Building Points）
TDC3000系統(tǒng)的點有硬點和軟點之分，所謂硬點即直接和I/O相連的點，其它所有的點為軟點，不論是硬點還是軟點所創(chuàng)建的點名即點的位號必須是唯一的，不能有相同的位號存在。建點主要包括AM、EPLCG、PLNM、APM和LM的建點。
以APM為例：在對APM建點時，必須先對UCN上各個節(jié)點的地址、節(jié)點的類型、節(jié)點的配置進(jìn)行定義，還需對APM控制功能的數(shù)目與掃描速率以及將每塊卡塊的物理位置與邏輯塊號一一對應(yīng)起來，并分配好。然后才進(jìn)行建點，信息包括點的描述、單位說明、地址和單元分配、參數(shù)設(shè)置等等。
TDC3000系統(tǒng)點的類型是非常豐富的，有各種各樣不同功能的點，極大地豐富了組態(tài)人員的組態(tài)工作。其類型有：
Ÿ 模擬量輸入點AI
Ÿ 模擬量輸出點AO
Ÿ 數(shù)字量輸入點DI
Ÿ 數(shù)字量輸出點DO
Ÿ 過程調(diào)節(jié)點REG PV
Ÿ 調(diào)節(jié)控制點REG CON
Ÿ 標(biāo)志點FLAG
Ÿ 定時器點TIMER
Ÿ 數(shù)字組合點DC
Ÿ 數(shù)值量點NUMERIC
Ÿ 邏輯控制點LOGIC
Ÿ 開關(guān)量選擇點SWITCH
Ÿ 用戶數(shù)據(jù)段點CUSTOM
Ÿ 手動/自動點MAN/AUTO
3． 流程圖制作（Picture Building）
TDC3000提供了強(qiáng)大的制圖軟件，組態(tài)人員可以在圖形編輯畫面上添加管線、設(shè)備或在原先的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改編輯，還可以在設(shè)備上添加各種條件與變體、增加變量等等。流程圖制作好后，經(jīng)過編輯，便可以調(diào)出監(jiān)視。在流程圖上，操作員可以得到大量的信息，例如：設(shè)備運行狀態(tài)，各個參數(shù)運行指示值，閥門開度等等。TDC3000還帶有觸屏操作功能，操作員可以很方便地在流程圖上進(jìn)行SP、OP等參數(shù)的輸入和DO、DC等設(shè)備的開停操作。由于閃速爐、硫酸和制氧在同一個LCN網(wǎng)絡(luò)上，各個之間的設(shè)備狀態(tài)可以很方便地在同一幅畫面上進(jìn)行監(jiān)視。EPLCG的相連可以很方便地將轉(zhuǎn)爐、陽極爐的數(shù)據(jù)顯示在流程圖上，極大地方便了生產(chǎn)上的操作。
4．自由格式報表制作（Free Format Logs）
自由格式報表FFL為用戶提供了自由設(shè)計、尺寸大小、制作過程信息報表并打印的手段。報表尺寸最大為132列寬、66行長，最多可以制作400個FFL。可以將生產(chǎn)過程的參數(shù)和狀態(tài)用報表記錄下來，按請求或固定的時間間隔進(jìn)行打印。
5．按鈕組態(tài)（Button Configuration）
按鈕組態(tài)是將US、UXS或UWS站的操作員鍵盤上1-85個按鈕賦予一個或一系列特定操作功能。如：某一幅工藝流程圖、某張報警畫面、清屏、趨勢圖等等，以便于操作員操作。
6．建立歷史數(shù)據(jù)庫（Building History Group）
將所有類型的連續(xù)數(shù)值以瞬時值、小時、日、班、月平均和用戶平均值等形式以一定的時間間隔收集，并存放于硬盤HM中用戶組態(tài)的卷下。每個HM最多可建有120個歷史組，每個歷史組里最多可組態(tài)20個點，并且同一個歷史組中的點必須是同一個單元中的點。如果收集到的數(shù)據(jù)，以小時存放可保存170個小時、以班存放可保存43個班、以日存放可保存33天、以月存放可保存14個月。歷史組的功能是將收集到的數(shù)據(jù)用于自由格式報表、趨勢顯示、打印趨勢和歷史記錄等（注：只有在歷史組中組態(tài)為瞬間點Snapshot時，才有歷史趨勢顯示）。金隆銅業(yè)所建的歷史數(shù)據(jù)庫全部為瞬間點（單位為秒）和用戶平均值（單位為分）兩種方式采集數(shù)據(jù)，以便用于參數(shù)的歷史趨勢和用戶平均值顯示，并可作為過程狀態(tài)或報警分析等等。
建立區(qū)域數(shù)據(jù)庫（Building Area Database）
區(qū)域數(shù)據(jù)庫是真正的US數(shù)據(jù)庫的建立，是操作員用于控制本區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)顯示。當(dāng)用戶流程圖、按鈕組態(tài)和自由格式報表組態(tài)完畢后，才可以建立區(qū)域數(shù)據(jù)庫。區(qū)域數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容包括如下：
Ÿ 配置到區(qū)域的單元：將本區(qū)域的單元列出來。
Ÿ 區(qū)域總貌顯示：顯示定義在總貌中的組，最多可組態(tài)36個組顯示。
Ÿ 區(qū)域組顯示：將相關(guān)聯(lián)的點放在一個操作組里，這樣操作員可同時監(jiān)視這幾個點。每個組最多可組態(tài)8個點，每個區(qū)域可組態(tài)400個操作組，1~390組為工程師組態(tài)，屬永久性的，操作員不能更改，391~400組操作員可組態(tài)，屬臨時性的，可任意修改或刪除。
Ÿ 區(qū)域的區(qū)域和單元顯示：區(qū)域的區(qū)域顯示是根據(jù)工藝要求，在本區(qū)域選出重要的24個點，并設(shè)定時間基數(shù)，以顯示點的趨勢變化；區(qū)域的單元顯示是從每個單元中選出24個點，設(shè)定時間基數(shù)，作為單元趨勢顯示。
Ÿ 程序點組：是CL語言程序的一個窗口，最多可組態(tài)50個程序點組（401~450組），每組最多可建6個程序點組。
Ÿ 定義自由格式報表：定義如何調(diào)用和什么時間調(diào)用報表，并指定報表的名稱，及可使用的打印機(jī)號。
區(qū)域數(shù)據(jù)庫全部建完后，TDC3000系統(tǒng)的組態(tài)也就完成了。當(dāng)然在以后還可以對以上所有的組態(tài)除了NCF組態(tài)和APM等BOX點的分配不能修改以外其它如：流程圖、建點、報表、區(qū)域數(shù)據(jù)庫、按鈕組態(tài)等等均可以進(jìn)行添加、修改和刪除等。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號