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霍尼韦尔DCS系统在制浆造纸的应用

作者:张春燕,广州造纸股份有限公司2008.08.31阅读 10938

  Experion PKS PMD DCS系统是美国霍尼韦尔公司的产品。在Experion平台下的PKS过程知识系统,可将所有过程控制与安全管理(包括非霍尼韦尔系统) 纳入一个独立,统一的结构中, 形成统一标准的过程系统结构。Experion PKS PMD DCS的组成基于霍尼韦尔过程知识系统PKS(Process Knowledge System)技术CONTROL ENGINEERING China版权所有,其中PMD(Process, Machinery and Drives ) DCS意为整合DCS,PLC,DRIVE 等系统知识于一体的DCS控制系统

    DCS应用系统结构
  DCS应用系统结构

  本文基于广州造纸厂一台年生产能力16万吨的新闻纸造纸机和配套的废纸脱墨生产线。该纸机以100%的废纸脱墨浆生产45g/m2优质新闻纸,设计车速1500 m/min。该纸机和脱墨生产线均采用霍尼韦尔公司 的Experion PKS PMD DCS 系统进行过程控制。本文结合实际应用对该DCS系统的网络构成,主要硬件和软件控制工程网版权所有,系统结构等方面的主要特性进行描述。

  Experion PKS PMD DCS系统网络结构
  对于DCS的系统网络来说,

它必须满足实时性的要求,即在确定的时限内完成信息的传送。同时系统网络还必须非常可靠,无论在任何情况下,网络通信都不能中断。

  容错以太网
  在DCS系统中CONTROL ENGINEERING China版权所有,通讯问题关系整个系统工作的可靠性, 网络的瞬间中断都可能导致数据丢失而造成一些不可预见的问题。Experion PKS PMD DCS整个系统网络的关键结构是容错网络,容错网络是基于以太网、容错技术的TCP/IP网络,又称为容错以太网。 霍尼韦尔 PKS网络上所有节点均为容错以太网节点, 容错以太网的最大特征是两条通讯线路一起工作, 同时另外两路备份, 如果其中一路出错会给出报警,但整个网络不会出现中断的情况。 原理设计是保证不出错, 预防在先。而一般的网络冗余设计是指两条通讯线路一条工作另一条备份, 如果出错则另一条切入, 原理设计是出错后再补救, 补救在后。

  网络结构
  PMD DCS的基本系统结构包括:容错以太网FTE,现场控制器(FC),DM工程师站,PMD服务器,人机接口HMIWeb(操作员站),且节点都直接挂靠在容错以太网FTE上,保证了各单元之间开放和可靠的数据传送,当某一节点出现故障时,不会影响其他节点的正常工作。在此系统网络中CONTROL ENGINEERING China版权所有,现场控制器(FC)是中央控制器,进行过程控制决策和管理。在容错以太网上,系统还可以通过OPC与其他系统通讯。
  在现场控制器(FC)和各I/O柜之间采用PROFIBUS通讯。本厂系统采用PROFIBUS-DP。PROFIBUS-DP用于设备级的高速数据传送,专为自动控制系统和设备级分散I/O之间的通讯设计。在传输方面,现场控制器(FC)通过光纤或PROFIBUS电缆和相关I/O设备进行通信。中央控制器(FC)周期性地读取I/O设备的输入信息并周期性地发送输出信息,同时还提供强有力的诊断和配置功能。

  DCS系统的应用
  本厂所用的DCS网络结构是基于以太网容错TCP/IP网络,采用TCP/IP协议进行通讯,通讯速率 100 Mbit/s。系统结构如上页图所示:第一层网络是容错以太网,机柜室之间采用光纤连接。在容错以太网上挂载的设备有:五台PMD现场控制器(FC);冗余数据服务器;工程师站和操作员站;打印机。各PMD控制器通过PROFIBUS连接到11个机柜室上的各个I/O单元上,FC01控制脱墨碎浆和脱墨MCC马达中心,FC02控制脱墨线,FC03/04控制纸机干部、纸机MCC马达中心和化学品部;FC05控制纸机湿部。第二层是Profibus-DP网络,位于PMD控制器和各机柜室I/O柜之间。PMD现场控制器FC和各I/O柜之间采用冗余光纤传输技术CONTROL ENGINEERING China版权所有,柜内采用PRIFIBUS屏蔽电缆。
  
  Experion PKS PMD DCS系统硬件
  硬件是系统的载体。主要系统硬件包括:PMD 数据服务器;工程师和操作员站;PMD 现场控制器;电源;各种I/O卡及网络硬件。

  PMD 数据服务器
  PMD 数据服务器为冗余配置, 双硬盘, 双电源,操作系统采用Windows 2000 Server。PMD 数据服务器用于保存和传输系统数据,存储历史数据, 处理事件和报警信息,不对过程和现场设备进行控制。当该服务器故障时,不会影响生产过程的控制,但会影响数据,事件和信息的处理及操作显示。

  工程师站和操作员站
  工程师站和操作员站处理器速度分别是2.8 GHz和2.4 GHz,都采用奔腾4处理器, Win2000操作系统。DM工程师站供工程技术人员进行应用程序和画面的组态,以及系统结构定义,当工程完成后,可用来对系统应用程序的维护。操作员站基于

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