|
一、 自動化儀表的應用現狀 自動化儀表技術在國內已經是應用比較成熟的技術，而其產品也種類繁多， 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品在化工、窯爐、試驗箱、水處理等各個行業都有廣泛應用。 儀表廠家考慮到儀表產品向中央控制系統系統集中的必要性，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總線將位于現場的自動化儀表與中央控制計算機聯通起來，這樣，中央控制計算機就可以通過組態軟件將485總線上的所有儀表都串起來，對他們進行實時組態。這種模式如下圖所示： 這種基于中央控制計算機的儀表DCS系統有下列特點： 1、 組網靈活； 2、 可以兼容不同廠家、不同類別的二次儀表； 3、 需要針對每個系統制作具體的組態工程； 4、 由于3的原因，需要現場調試，調試步驟繁瑣； 5、 他可靠程度取決于工控機、組態軟件、操作系統三者可靠性的疊加； 6、 該方案的費用組成：中央控制計算機的購置費用+組態軟件授權費用+操作系統授權費用+組態工程開發費用+現場調試費用。 二、 嵌入式儀表DCS系統的構成 對于基于中央控制計算機的儀表DCS系統，他缺點是方案費用高，現場調試繁瑣。 而本文所介紹的儀表DCS系統是一種全新的技術架構，這種儀表DCS系統不但具備了前者所有的優點，而且還彌補了它的缺點，該系統在使用時基本上不需要制作組態工程，在現場按照規定接線即可使用，大大省去了制作組態和現場調試的時間，此外，與前面的方案比較，費用要低廉許多。 2、1 硬件構成 · 采用ARM系列32位高性能嵌入式CPU · 內存32M，FLASH 32M · 集成以太網、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，其技術特點是： 1、 可靠性高，嵌入式系統由于省去了很多工控機不必要的外設與接口，使得其可靠性大大提高； 2、 能耗低，這種系統得能耗在8W左右，具有極低的能耗； 3、 成本低廉，相對工控機而言，嵌入式系統有其他系統無法比擬的成本優勢。 2、2 軟件系統構成 · 采用具有自主知識產權的工業級多任務嵌入式操作系統 · 集成TCP/IP協議棧、串口打印口驅動、文件系統 · 自主知識產權的嵌入式組態技術 · 自主知識產權的組態開發環境 · 集成國內外主要自動化儀表廠商儀表的協議 從上圖可以看出，這個軟件系統是相當輕量級的，與工控機的OS相比，該系統具備下列特點： 1、 OS結構簡單、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付授權費用。 三、 嵌入式儀表DCS系統的組態運行系統 嵌入式儀表DCS系統組態運行系統采用了典型的多任務系統的模式，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。 該系統的組態是內置的，不需要客戶另外付費使用，為客戶節省了成本。 組態運行環境的技術框架如下圖所示： 組態運行環境的主要技術特點： · 內置專門用于自動化儀表的標準組態工程 · 可以將儀表的設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 · 根據識別結果調用相應的儀表參數設置界面進行參數設置 · 可以根據設定條件查詢記錄數據 · 內置報警機制，完成報警數據的記錄 這個組態運行環境包括了下列模塊： 數據記錄模塊：數據記錄模塊用來記錄485總線上各個儀表的實時測量值，并將數據保存在CF卡中；儀表參數設置模塊：動態識別485總線上每個站號的儀表型號，并根據識別結果調用相應的儀表參數設置界面，用戶可以對儀表的參數進行設置。 歷史曲線模塊：根據記錄在CF卡中的數據，描繪成曲線圖的形式顯示出來。 實時曲線模塊：以曲線形式動態顯示485總線上的各儀表的測量值與設定值。 報表生成模塊：根據記錄在CF卡中數據和用戶設定的查詢范圍，生成記錄報表顯示出來。 打印模塊：可以根據用戶需要打印出相應的報表或曲線。 流程圖模塊：以圖形方式顯示儀表DCS系統各個環節的工作狀態與在系統中的位置。 數據上傳模塊：可以將記錄數據以CSV的格式上傳至PC機，PC機可以將數據導入數據庫，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品的嵌入式儀表DCS系統，維控公司還提供了儀表DCS組態的二次開發環境LEVIStudio，利用LEVIStudio可以為各自儀表廠家快速定制適合于他們產品的儀表DCS系統。 綜合上述各種因素，嵌入式儀表DCS系統與工控機的方案比較如下表： 四、 應用案例：基于Y公司儀表產品的儀表DCS系統 Y公司是國內著名的儀表廠商之一，其儀表及相關產品遠銷海內外，其生產的儀表由于性能穩定，服務快捷周全而深受客戶歡迎。 LEVIStudio是為Y公司進行儀表DCS系統定制的主要工具，由于其“所見即所得”的開發特性，很快就完成了相關的定制工作。 Y公司儀表DCS系統的主要功能如下： 圖 實時數據畫面 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等關鍵數據 繪制PV的實時曲線圖 圖 數據棒圖 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； 可以動態改變曲線的比例 隱藏或者顯示某條曲線 圖[10] 現場控制流程圖 以流程圖的方式顯示各個儀表的運行狀態 簡化對工藝流程，讓其更容易理解 圖[11] 儀表參數的設置 自動識別HMI掛接的儀表 對已識別的儀表調用相應得儀表參數設置畫面 同步修改儀表的任何運行參數 圖[12] 數據報表畫面 以報表形式查詢HMI中CF卡的數據 支持滾動條拖動顯示數據 可以改變查詢時間 可以將查詢結果上傳至上位機 圖[13] 總體界面布局 Windows風格的開始菜單 一鍵到位的功能導航 翻頁功能 密碼保護確保數據修改的權限與安全 五、 綜述 由于該嵌入式儀表DCS系統功能齊全，性能可靠，運行穩定，所以給Y公司帶來豐厚的經濟效益與社會效益： 1、 豐富Y公司的產品線，使得Y公司的儀表產品用戶多了一個更加廉價且更加可靠的方案選擇； 2、 極大減少了產品的現場調試時間，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，使得客戶節省了更多的成本與時間，不需要再去維護現場的工控機。 |
