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案例頻道一、 TDC3000系統的一般構成
TDC3000系統是由一系列硬件和軟件組成，來完成數據采集和控制。系統主要有兩大網絡相連接而成。下面是TDC3000系統的一般網絡結構圖。
圖一、TDC3000網絡結構圖
（一）、Local Control Network 局域控制網
局域控制網簡稱LCN，主要是將一些控制窗口（US操作站）、高級控制模塊（應用模件AM、計算機模件CM）及過程網絡連接在一起，實現數據采集和控制。其性能有：]
Ÿ 廣播式通訊，令牌傳遞，“令牌環”；
Ÿ 傳輸數率為
Ÿ 最多可掛64個節點/LCN；
Ÿ 最長達
Ÿ 最多可擴展到7段，最長為
Ÿ 75歐姆終端同軸電纜，冗余網絡，LCNA、LCNB；
Ÿ 每分鐘自動切換一次。
直接掛在LCN網絡上的設備稱為LCN節點；主要有以下幾種類型：
1． 通用操作站（Universal Station簡稱US）：是TDC3000的人機界口，它可以針對不同的工作而設定為操作員操作站（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，它可以實現以下功能：監視和操作連續與非連續的過程；報警并處理報警；顯示并打印趨勢、報告和報表；監視和控制系統狀態和診斷程序。作為工程師操作站，可以實現的功能：網絡組態；建立過程數據庫；建立用戶圖形；設計報表；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）：也叫遠程工作站，是一種可選的人機界面，功能與US完全一致，唯一不同之處是UWS是用于辦公室環境。
3． UXS操作站：也是一種可選的人機界面，它有兩套操作系統除了具有US的全部功能以外，還有一套UNIX系統，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行縮放。UNIX系統主要是用于和上位機通訊如：ALPHA機，實現在PC機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據，在HM中可存儲和訪問的數據類型有：歷史報警；操作站信息；系統狀態變化；系統錯誤信息；系統維護指南；提供報表與趨勢所需的連續過程的歷史數據；所有類型的系統文件等等。
5． 應用模件（Application Module簡稱AM）：具有綜合的控制算法功能，包含了一整套標準的改進型控制算法，并且可運用CL語言進行進一步改進算法和策略。
6． 增強型PLC接口模件（Extend PLC Gateway Module簡稱EPLCG）：主要提供LCN網絡與PLC之間的通訊；轉換LCN與PLC之間的數據；掃描程序，處理PLC的數據并提供報警信息；可支持Modicon PLC、AB PLC和Honeywell PLC；并可進行冗余和非冗余配置。\
7． 工廠網絡模件（Plant Network Module簡稱PLNM）：LCN網絡與上位機網絡的接口模件，主要提供LCN與上位機之間的通訊和數據交換。
8． 網絡接口模件（Network Gateway Module簡稱NG）：連接多條LCN網絡，進行相互訪問。
9． 網絡接口模件（Network Interface Module簡稱NIM）：是LCN網絡與萬能控制網絡（簡稱UCN）的接口，主要完成兩種網絡間的通訊和數據轉換的功能。
（二）、Universal Control Network萬能控制網絡
萬能控制網絡簡稱UCN，主要是傳輸過程數據，完成對生產過程的控制。其性能有：
Ÿ 與過程設備相連；
Ÿ 傳輸數率為
Ÿ 最多可掛32個冗余節點/UCN；
Ÿ 最長可達
Ÿ 每條網絡終端都有75歐姆終端電阻；
Ÿ 冗余網絡：UCNA，UCNB。
掛在UCN網絡上的節點有
1． 增強型過程管理器（Advanced Process Manager簡稱APM）：提供了極強的數據采集和控制能力，可處理數字量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160條的調節控制回路，可進行流量補償等運算、PID控制、馬達控制等等各種運算或邏輯控制，使用CL語言還可改進控制策略，并可與UCN上其它設備進行點對點通訊。
2． 邏輯控制器（Logic Manager簡稱LM）：是一種以開關量為主的控制器，提供高速邏輯控制，與PLC（即可編程序控制器）相似，可執行數字和模擬量邏輯控制，并可與UCN上的APM或其它LM實現點對點通訊。
二、冶銅工藝中的TDC3000系統
（一）、系統配置
金隆銅業使用的這套DCS系統是HONEYWELL公司的R400版本，于上世紀九十年代后期正式安裝投用。下面是該系統在金隆銅業的詳細配置圖。
圖二、金隆銅業TDC3000系統配置圖
金隆銅業TDC3000系統是以閃速爐為中心，包括硫酸車間、制氧站和電控中心幾個部分，一條冗余的LCN網絡通過光纜擴展將這幾個區域相連而成；LCNE是光纜的接口卡，LCN網絡通過LCNE和光纜相連。系統主體設備如：歷史模件HM、應用模件AM、工廠網絡模件PLNM、增強型PLC接口模件EPLCG都配置在閃速爐中心。三條冗余的UCN網絡UCN1、UCN2、UCN3分別對應于閃速爐、硫酸車間和制氧站。閃速爐區域因參數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。
各個區域通過光纜相互進行通訊和交換數據，各區域之間可相互監視，必要時還可以跨區域操作，任何一臺US操作站都可對各區域進行組態、修改程序和監控工藝流程等等。兩臺UXS通過90FS模件與上位機（即ALPHA機）相連，辦公室管理人員可通過PC機同時能打開8幅流程圖畫面，便以各個部門管理和監視；在電控中心（即電儀樓）還配置一臺UWS，以便于維護人員進行遠程修改組態和監視。各區域還可以通過EPLCG、PLNM分別和PLC、上位機進行通訊和數據交換。上位機通過PLNM，可實現對閃速爐的數模控制。通過EPLCG可實現閃速爐、硫酸、制氧的DCS和轉爐、陽極爐PLC之間的數據交換。
有點美中不足的是該系統只支持臺灣的繁體漢字系統，但所有流程圖、點的描述、報表等等，均可以用中文進行描述。
（二）、軟件組態
TDC3000系統的軟件組態主要包括NCF、建點、制作流程圖、報表、按鈕、歷史數據庫和區域數據庫等方面的組態工作，具體說明如下：
1．NCF組態
NCF（Network Configuration File）組態包含了LCN上所有節點的信息。在系統組態時必須先對NCF進行組態，即對系統如何進行配置，包括：區域劃分，單元劃分，節點分配，硬盤分配等等。
Ÿ 區域（AREA）劃分
全廠TDC3000系統共設置為三個區域
AREA 01 閃速爐區域
AREA 02 硫酸車間域
AREA 03 制氧站區域
Ÿ 操作臺（CONSOLE）劃分
TDC3000系統中，CONSOLE為一個軟件的邏輯概念，即同一個CONSOLE內，其外設（含US）共享。CONSOLE與區域是對應的。
全廠TDC3000系統共設置為三個CONSOLE：
CONSOLE 01 監控閃速爐區域
CONSOLE 02 監控硫酸車間域
CONSOLE 03 監控制氧站區域
Ÿ 單元（UNIT）劃分：
單元是為系統劃分而設立的概念，最多可組態到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 節點（NODE）劃分：
節點劃分即對LCN上所有節點進行編號，金隆DCS有以下幾種類型：US、UXS、UWS、HM、AM、NIM、CNI、PLNM、EPLCG等，分別對應于閃速爐區域：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；制氧區域：7#US、8#US和15#16#冗余NIM。各節點所編的號必須與節點上的主板地址一一對應。
Ÿ 卷組態（Volume Configuration）
卷組態即對硬盤進行劃分，包括對系統文件及用戶文件進行卷命名和空間劃分，其中系統卷名有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組態很重要，一旦分配好，便不能更改，因此在NCF組態前，必須對整個系統考慮周到。硬盤空間最好配置在90%~95%之間，這樣系統運行最好。NCF組態好后，才能進行其他的組態。
2．建點（Building Points）
TDC3000系統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上各個節點的地址、節點的類型、節點的配置進行定義，還需對APM控制功能的數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起來，并分配好。然后才進行建點，信息包括點的描述、單位說明、地址和單元分配、參數設置等等。
TDC3000系統點的類型是非常豐富的，有各種各樣不同功能的點，極大地豐富了組態人員的組態工作。其類型有：
Ÿ 模擬量輸入點AI
Ÿ 模擬量輸出點AO
Ÿ 數字量輸入點DI
Ÿ 數字量輸出點DO
Ÿ 過程調節點REG PV
Ÿ 調節控制點REG CON
Ÿ 標志點FLAG
Ÿ 定時器點TIMER
Ÿ 數字組合點DC
Ÿ 數值量點NUMERIC
Ÿ 邏輯控制點LOGIC
Ÿ 開關量選擇點SWITCH
Ÿ 用戶數據段點CUSTOM
Ÿ 手動/自動點MAN/AUTO
3． 流程圖制作（Picture Building）
TDC3000提供了強大的制圖軟件，組態人員可以在圖形編輯畫面上添加管線、設備或在原先的基礎上進行修改編輯，還可以在設備上添加各種條件與變體、增加變量等等。流程圖制作好后，經過編輯，便可以調出監視。在流程圖上，操作員可以得到大量的信息，例如：設備運行狀態，各個參數運行指示值，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行SP、OP等參數的輸入和DO、DC等設備的開停操作。由于閃速爐、硫酸和制氧在同一個LCN網絡上，各個之間的設備狀態可以很方便地在同一幅畫面上進行監視。EPLCG的相連可以很方便地將轉爐、陽極爐的數據顯示在流程圖上，極大地方便了生產上的操作。
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。可以將生產過程的參數和狀態用報表記錄下來，按請求或固定的時間間隔進行打印。
5．按鈕組態（Button Configuration）
按鈕組態是將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．建立歷史數據庫（Building History Group）
將所有類型的連續數值以瞬時值、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。如果收集到的數據，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據用于自由格式報表、趨勢顯示、打印趨勢和歷史記錄等（注：只有在歷史組中組態為瞬間點Snapshot時，才有歷史趨勢顯示）。金隆銅業所建的歷史數據庫全部為瞬間點（單位為秒）和用戶平均值（單位為分）兩種方式采集數據，以便用于參數的歷史趨勢和用戶平均值顯示，并可作為過程狀態或報警分析等等。
建立區域數據庫（Building Area Database）
區域數據庫是真正的US數據庫的建立，是操作員用于控制本區域的標準顯示。當用戶流程圖、按鈕組態和自由格式報表組態完畢后，才可以建立區域數據庫。區域數據庫的內容包括如下：
Ÿ 配置到區域的單元：將本區域的單元列出來。
Ÿ 區域總貌顯示：顯示定義在總貌中的組，最多可組態36個組顯示。
Ÿ 區域組顯示：將相關聯的點放在一個操作組里，這樣操作員可同時監視這幾個點。每個組最多可組態8個點，每個區域可組態400個操作組，1~390組為工程師組態，屬永久性的，操作員不能更改，391~400組操作員可組態，屬臨時性的，可任意修改或刪除。
Ÿ 區域的區域和單元顯示：區域的區域顯示是根據工藝要求，在本區域選出重要的24個點，并設定時間基數，以顯示點的趨勢變化；區域的單元顯示是從每個單元中選出24個點，設定時間基數，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：定義如何調用和什么時間調用報表，并指定報表的名稱，及可使用的打印機號。
區域數據庫全部建完后，TDC3000系統的組態也就完成了。當然在以后還可以對以上所有的組態除了NCF組態和APM等BOX點的分配不能修改以外其它如：流程圖、建點、報表、區域數據庫、按鈕組態等等均可以進行添加、修改和刪除等。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號