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一、 自動化儀表的應(yīng)用現(xiàn)狀 自動化儀表技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)是應(yīng)用比較成熟的技術(shù)，而其產(chǎn)品也種類繁多， 類別也比較齊全。諸如溫度控制表、PID表、流量積算儀、電工儀表等各種自儀表產(chǎn)品在化工、窯爐、試驗箱、水處理等各個行業(yè)都有廣泛應(yīng)用。 儀表廠家考慮到儀表產(chǎn)品向中央控制系統(tǒng)系統(tǒng)集中的必要性，一般都會給儀表配上485通訊接口，這樣，只要客戶有需要，就可以通過485總線將位于現(xiàn)場的自動化儀表與中央控制計算機聯(lián)通起來，這樣，中央控制計算機就可以通過組態(tài)軟件將485總線上的所有儀表都串起來，對他們進行實時組態(tài)。這種模式如下圖所示： 這種基于中央控制計算機的儀表DCS系統(tǒng)有下列特點： 1、 組網(wǎng)靈活； 2、 可以兼容不同廠家、不同類別的二次儀表； 3、 需要針對每個系統(tǒng)制作具體的組態(tài)工程； 4、 由于3的原因，需要現(xiàn)場調(diào)試，調(diào)試步驟繁瑣； 5、 他可靠程度取決于工控機、組態(tài)軟件、操作系統(tǒng)三者可靠性的疊加； 6、 該方案的費用組成：中央控制計算機的購置費用+組態(tài)軟件授權(quán)費用+操作系統(tǒng)授權(quán)費用+組態(tài)工程開發(fā)費用+現(xiàn)場調(diào)試費用。 二、 嵌入式儀表DCS系統(tǒng)的構(gòu)成 對于基于中央控制計算機的儀表DCS系統(tǒng)，他缺點是方案費用高，現(xiàn)場調(diào)試繁瑣。 而本文所介紹的儀表DCS系統(tǒng)是一種全新的技術(shù)架構(gòu)，這種儀表DCS系統(tǒng)不但具備了前者所有的優(yōu)點，而且還彌補了它的缺點，該系統(tǒng)在使用時基本上不需要制作組態(tài)工程，在現(xiàn)場按照規(guī)定接線即可使用，大大省去了制作組態(tài)和現(xiàn)場調(diào)試的時間，此外，與前面的方案比較，費用要低廉許多。 2、1 硬件構(gòu)成 · 采用ARM系列32位高性能嵌入式CPU · 內(nèi)存32M，F(xiàn)LASH 32M · 集成以太網(wǎng)、串口、CF卡插槽、打印口等外圍接口 · TFT真彩色液晶顯示屏 · 四線電阻式高性能觸摸屏 這種以嵌入式CPU為平臺的儀表DCS系統(tǒng)，其技術(shù)特點是： 1、 可靠性高，嵌入式系統(tǒng)由于省去了很多工控機不必要的外設(shè)與接口，使得其可靠性大大提高； 2、 能耗低，這種系統(tǒng)得能耗在8W左右，具有極低的能耗； 3、 成本低廉，相對工控機而言，嵌入式系統(tǒng)有其他系統(tǒng)無法比擬的成本優(yōu)勢。 2、2 軟件系統(tǒng)構(gòu)成 · 采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)級多任務(wù)嵌入式操作系統(tǒng) · 集成TCP/IP協(xié)議棧、串口打印口驅(qū)動、文件系統(tǒng) · 自主知識產(chǎn)權(quán)的嵌入式組態(tài)技術(shù) · 自主知識產(chǎn)權(quán)的組態(tài)開發(fā)環(huán)境 · 集成國內(nèi)外主要自動化儀表廠商儀表的協(xié)議 從上圖可以看出，這個軟件系統(tǒng)是相當(dāng)輕量級的，與工控機的OS相比，該系統(tǒng)具備下列特點： 1、 OS結(jié)構(gòu)簡單、層次較少且清晰分明； 2、 OS的運行效率高； 3、 不需要客戶另外為OS付授權(quán)費用。 三、 嵌入式儀表DCS系統(tǒng)的組態(tài)運行系統(tǒng) 嵌入式儀表DCS系統(tǒng)組態(tài)運行系統(tǒng)采用了典型的多任務(wù)系統(tǒng)的模式，使得DCS和儀表進行串口通信的情況下，具有更高的通信效率。 該系統(tǒng)的組態(tài)是內(nèi)置的，不需要客戶另外付費使用，為客戶節(jié)省了成本。 組態(tài)運行環(huán)境的技術(shù)框架如下圖所示： 組態(tài)運行環(huán)境的主要技術(shù)特點： · 內(nèi)置專門用于自動化儀表的標(biāo)準(zhǔn)組態(tài)工程 · 可以將儀表的設(shè)定值和測量值記錄于CF卡中 · 智能識別485總線上的儀表型號 · 根據(jù)識別結(jié)果調(diào)用相應(yīng)的儀表參數(shù)設(shè)置界面進行參數(shù)設(shè)置 · 可以根據(jù)設(shè)定條件查詢記錄數(shù)據(jù) · 內(nèi)置報警機制，完成報警數(shù)據(jù)的記錄 這個組態(tài)運行環(huán)境包括了下列模塊： 數(shù)據(jù)記錄模塊：數(shù)據(jù)記錄模塊用來記錄485總線上各個儀表的實時測量值，并將數(shù)據(jù)保存在CF卡中；儀表參數(shù)設(shè)置模塊：動態(tài)識別485總線上每個站號的儀表型號，并根據(jù)識別結(jié)果調(diào)用相應(yīng)的儀表參數(shù)設(shè)置界面，用戶可以對儀表的參數(shù)進行設(shè)置。 歷史曲線模塊：根據(jù)記錄在CF卡中的數(shù)據(jù)，描繪成曲線圖的形式顯示出來。 實時曲線模塊：以曲線形式動態(tài)顯示485總線上的各儀表的測量值與設(shè)定值。 報表生成模塊：根據(jù)記錄在CF卡中數(shù)據(jù)和用戶設(shè)定的查詢范圍，生成記錄報表顯示出來。 打印模塊：可以根據(jù)用戶需要打印出相應(yīng)的報表或曲線。 流程圖模塊：以圖形方式顯示儀表DCS系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的工作狀態(tài)與在系統(tǒng)中的位置。 數(shù)據(jù)上傳模塊：可以將記錄數(shù)據(jù)以CSV的格式上傳至PC機，PC機可以將數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，或者通過EXCEL進行綜合處理等。 此外，為了快速地為儀表廠家定制基于他們產(chǎn)品的嵌入式儀表DCS系統(tǒng)，維控公司還提供了儀表DCS組態(tài)的二次開發(fā)環(huán)境LEVIStudio，利用LEVIStudio可以為各自儀表廠家快速定制適合于他們產(chǎn)品的儀表DCS系統(tǒng)。 綜合上述各種因素，嵌入式儀表DCS系統(tǒng)與工控機的方案比較如下表： 四、 應(yīng)用案例：基于Y公司儀表產(chǎn)品的儀表DCS系統(tǒng) Y公司是國內(nèi)著名的儀表廠商之一，其儀表及相關(guān)產(chǎn)品遠(yuǎn)銷海內(nèi)外，其生產(chǎn)的儀表由于性能穩(wěn)定，服務(wù)快捷周全而深受客戶歡迎。 LEVIStudio是為Y公司進行儀表DCS系統(tǒng)定制的主要工具，由于其“所見即所得”的開發(fā)特性，很快就完成了相關(guān)的定制工作。 Y公司儀表DCS系統(tǒng)的主要功能如下： 圖 實時數(shù)據(jù)畫面 智能檢測儀表是否在線，“無定義”表示儀表不在線 顯示儀表的PV值 點擊進入各個通道的儀表畫面 若有報警，將以紅色顯示 圖 實時曲線畫面 智能識別儀表的型號 顯示該儀表的PV、SV、MV等關(guān)鍵數(shù)據(jù) 繪制PV的實時曲線圖 圖 數(shù)據(jù)棒圖 棒圖顯示PV值 如果報警將以紅色顯示 圖 實時多條曲線 將各個通道的PV曲線顯示于一個畫面之中； 可以動態(tài)改變曲線的比例 隱藏或者顯示某條曲線 圖[10] 現(xiàn)場控制流程圖 以流程圖的方式顯示各個儀表的運行狀態(tài) 簡化對工藝流程，讓其更容易理解 圖[11] 儀表參數(shù)的設(shè)置 自動識別HMI掛接的儀表 對已識別的儀表調(diào)用相應(yīng)得儀表參數(shù)設(shè)置畫面 同步修改儀表的任何運行參數(shù) 圖[12] 數(shù)據(jù)報表畫面 以報表形式查詢HMI中CF卡的數(shù)據(jù) 支持滾動條拖動顯示數(shù)據(jù) 可以改變查詢時間 可以將查詢結(jié)果上傳至上位機 圖[13] 總體界面布局 Windows風(fēng)格的開始菜單 一鍵到位的功能導(dǎo)航 翻頁功能 密碼保護確保數(shù)據(jù)修改的權(quán)限與安全 五、 綜述 由于該嵌入式儀表DCS系統(tǒng)功能齊全，性能可靠，運行穩(wěn)定，所以給Y公司帶來豐厚的經(jīng)濟效益與社會效益： 1、 豐富Y公司的產(chǎn)品線，使得Y公司的儀表產(chǎn)品用戶多了一個更加廉價且更加可靠的方案選擇； 2、 極大減少了產(chǎn)品的現(xiàn)場調(diào)試時間，提高了公司銷售人員和售后支持人員的效率； 3、 由于該儀表DCS系統(tǒng)，使得客戶節(jié)省了更多的成本與時間，不需要再去維護現(xiàn)場的工控機。 |
