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分散控制系统传统操作员站的分析与改造

2014/2/18        作者:黄斌      
关键字:DCS  
DCS分为带I/O部件的控制器、通信网络和人机接口三大部分。人机接口是人与系统互通信息、起交互作用的设备,包括操作员接口站、工程师站和历史站。操作员站和人相联系,是DCS的重要组成部分,它为过程控制提供了一个最有效的观察过程、观察系统、操作系统、管理系统的窗口。近年开发的操作员站又合并了工程师站、历史站等功能,成为真正完整意义上的人机界面。

引言

  DCS分为带I/O部件的控制器、通信网络和人机接口三大部分。人机接口是人与系统互通信息、起交互作用的设备,包括操作员接口站、工程师站和历史站。操作员站和人相联系,是DCS的重要组成部分,它为过程控制提供了一个最有效的观察过程、观察系统、操作系统、管理系统的窗口。近年开发的操作员站又合并了工程师站、历史站等功能,成为真正完整意义上的人机界面

  DCS控制器和I/O部件寿命通常15a以上,而操作员接口站(OIS)由于运动和电磁机械特性,随着主机和附件的老化、损耗,故障概率大幅增大,寿命多在10a以下。同时由于部分传统操作员站主、附件停产等原因,使备件价格和购买更成为困扰用户的难题。另外传统操作员站的操作系统和监控软件基本都是专用的,其数据不够开放问题也成为企业信息管理的瓶颈。随着计算机技术的发展,在DCS生命周期内,为了安全生产、解决备件问题、确保产品生命周期、保证投资的有效性等原因,传统操作员站改造已提上日程。我国20世纪80、90年代进口的DCS大多已面临这个问题。采用普通个人计算机(PC)、微软操作系统、内嵌DCS驱动软件的通用监控软件所组成的操作员站替代原专用操作员站是目前最实用和流行的改造方法。本文简要介绍ABB贝利N9O、INFI90系统传统操作员站的发展和改造情况。

一、操作员站功能和组成

  作为DCS主要人机接口的OIS是操作员对生产过程和就地设备进行监控、操作的工具,其提供的原始信息还可用于技术人员的分析、优化和指导。OIS可分为硬件和软件,硬件主要由操作员站主机、连接DCS网络的接口和外部设备(键盘、显示器、电源、打印机等)3部分组成;软件主要包括操作系统、监控软件及DCS驱动软件。

二、操作员站的发展

  20世纪70年代DCS问世之初,由于通用PC还未推广应用,DCS开发商买不到廉价可作为DCS操作员站主机的设备,只能各自开发集成,当时DCS操作员站的结构差别很大;操作员站的硬件、操作系统、监控软件、控制器驱动软件都是专用的,DCS的各部件也是专用、封闭的系统,造成DCS投资维护费用都很高;DCS读出数据困难,与其他工控系统、设备互连方法也少;一般无硬盘和动态流程图,标签量也较少。贝利N90早期OIU系列操作员站只有500标签量且无硬盘和动态流程图(后来增加了硬盘和流程图),20世纪80年代中期推出的MCS系列,特别是MCS PULS已达到30000标签量并增设SCSI接口,性能也大为改善。

  20世纪90年代初,为提高DCS网络与操作员站主机的传输速度和增加标签量,DCS厂家开始采用通用的硬件如DEC和SUN公司的小型机作为操作员站主机,贝利和FISHER的DCS采用DEC的VAX或ALPHA小型机,西屋和Foxboro的DCS采用SUN,操作系统也随硬件分别采用第三方的如这2家公司的VMS和Solaris,但监控软件和控制器的驱动软件仍是DCS开发商自行研发的专用软件。贝利公司也推出了本质还是MCS的OIS2x和在MCS MTOS基础上开发的VMS的OIS4x系列。

  20世纪90年代末,随着各种系统互连要求的迫切和通用PC和工控软件的发展,特别是主要用于可编程控制器(PLC)操作员站的通用监控软件成熟并推向市场及DCS驱动软件逐渐被开发,工控公司和DCS厂商都推出了采用PC、微软操作系统和能读写控制器数据且速度合适、功能强大的高性能监控软件(如IFIX、INTOUCH等)的更综合化、智能化的操作员站,其也能替代传统操作员站。这些软件包含许多以太网上的网络套件,支持VB、JAVA、ActiveX,可把微软的COM技术应用于编译控件中,许多现成控件也可直接使用。

责任编辑:陈浩
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