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案例頻道 作者簡介：鄭淵（1976-），男，工程師，2002年至今在橫河電機(jī)（中國）有限公司工程本部工作，主要從事造紙制漿、石油化工、冶金市政等行業(yè)自動化控制系統(tǒng)的技術(shù)工作。
摘 要：橫河DCS系統(tǒng)CENTUM CS3000在各個行業(yè)取得了廣泛的應(yīng)用，本文主要介紹了橫河DCS系統(tǒng)CENTUM CS3000在造紙行業(yè)中的應(yīng)用，并結(jié)合項(xiàng)目金華盛造紙進(jìn)行介紹。
關(guān)鍵詞：橫河公司（YOKOGAWA）； DCS系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)）；FCS（現(xiàn)場控制站）；HIS（操作站）；V-net（V網(wǎng)）；PM （紙機(jī)）；OMC（涂布機(jī)）
Abstract: The application about DCS CENTUM CS3000 of YOKOGAWA is very popular in variety industry .The CENTUM CS3000 system is the flagship of YOKOGAWA DCS products. This paper mainly introduces the application of CENTUM CS3000 system in paper industry , and it shows an example about the project for Gold Huasheng Paper.
Key words: YOKOGAWA; DCS( Distributed Control System); FCS( Field Control Station);HIS( Human Interface Station); V-net( V net); PM(Paper Machine)
1 概述
橫河的DCS控制系統(tǒng)目前以CENTUM CS300應(yīng)用最為廣泛，在國內(nèi)很多廠家的各種工藝裝置都有應(yīng)用，已經(jīng)被廣大的用戶所熟悉。本文主要介紹CENTUM CS3000在造紙行業(yè)的應(yīng)用，并以金華盛項(xiàng)目為例，說明在該項(xiàng)目中的工藝實(shí)現(xiàn)。
2 CENTUM CS3000系統(tǒng)簡介
橫河的DCS CENTUM CS3000系統(tǒng)有兩種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成結(jié)構(gòu)，一種是V-net型網(wǎng)絡(luò)，另外一種是Vnet/IP型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這里面首先介紹Vnet型網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)成示意圖，如圖1所示。
 圖1 CENTUM CS3000系統(tǒng)（VNET）構(gòu)成圖 /System Configuration of CENTUM CS3000 注釋： 1） HIS ：操作站（可兼工程師站） 2） KFCS：標(biāo)準(zhǔn)FCS （FIO）；LFCS：標(biāo)準(zhǔn)FCS（RIO）； FFCS：緊湊型FCS（FIO）； 3） V net 實(shí)時控制網(wǎng)，通訊速率10MB/S，長度最長可達(dá)20KM。 4） 系統(tǒng)最大配置：100萬工位，16個域，256個站。 這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)屬于BUS型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用專用同軸電纜。 |
接下來介紹Vnet/IP型網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)成示意圖，如圖2所示。
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圖2 CENTUM CS3000系統(tǒng)（VNET/IP）構(gòu)成圖 /System Configuration of CENTUM CS3000
注釋： 5） HIS ：操作站（可兼工程師站）
6） FFCS-L：增強(qiáng)型FCS （FIO） 7） V net/IP 實(shí)時控制網(wǎng)兼開放網(wǎng)，通訊速率1GB/S。 8） 系統(tǒng)最大配置：100萬工位，16個域，256個站。 這種結(jié)構(gòu)屬于星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用通用超5類雙絞線。 |
3 CENTUM CS3000系統(tǒng)在造紙行業(yè)的應(yīng)用
造紙行業(yè)分類廣泛，按原料分類大致包括原木，回收廢紙等，按產(chǎn)品分類大致包括復(fù)印紙，包裝紙，銅版紙，復(fù)寫紙等，橫河的DCS系統(tǒng)CENTUM CS3000已經(jīng)在國內(nèi)很多知名紙廠被應(yīng)用及認(rèn)可，如無錫榮成紙業(yè)一、二期，金華盛紙業(yè)等。
4 實(shí)際應(yīng)用
以下部分以金華盛紙業(yè)為例，介紹一下橫河的DCS系統(tǒng)CENTUM CS3000在造紙行業(yè)的應(yīng)用。
4.1工藝簡介
金華盛紙業(yè)有限公司主要產(chǎn)品是無碳復(fù)寫紙（含熱敏紙）、雙膠紙以及銅版卡等三大系列，是國內(nèi)最大的無碳復(fù)寫紙生產(chǎn)基地。公司年產(chǎn)能已達(dá)60萬噸。工藝裝置包括PM2、PM3、PM4、OMC1、OMC2、THERMAL PAPER。
4.2系統(tǒng)硬件配置
金華盛紙業(yè)PM2，PM3，PM4，OMC1，OMC2，TP按照控制要求采用了橫河的CENTUM CS3000系統(tǒng)，采用的是Vnet型網(wǎng)絡(luò)。按照上述介紹的裝置的分布，共使用了6個控制室。具體布局，詳見圖3、圖4：
項(xiàng)目中CS3000控制系統(tǒng)，應(yīng)用了多項(xiàng)目聯(lián)接，分為4個域，PM2和PM3為一個域，OMC1和PM4為一個域，OMC2為一個域，TP為一個域。因?yàn)椴僮髡緮?shù)量超過了8臺，所以還配置了一個SERVER PC。
PM2包括：HIS0164（ENG），HIS0163~HIS0160，HIS0155；FCS0101，F(xiàn)CS0102。
PM3包括：HIS0159~HIS0156，HIS0154；FCS0103，F(xiàn)CS0104。
OMC1包括：HIS0264，HIS0263~HIS0258；FCS0201。
PM4包括：HIS0257（ENG），HIS0253~HIS0256，HIS0252；FCS0202，F(xiàn)CS0203。
OMC2包括：HIS0364（ENG），HIS0359~HIS0363；FCS0301。
TP包括：HIS0464（ENG），HIS0459~HIS0463；FCS0401。
除此之外，項(xiàng)目中還應(yīng)用了Profibus及Modbus 等下位通訊功能，子通訊系統(tǒng)包括了三菱PLC、西門子PLC、ABB的QCS，TURK REMOTE IO等多家子系統(tǒng)。
圖3 控制系統(tǒng)總貌圖1 / System Overview of Control System1
圖4 控制系統(tǒng)總貌圖2 / System Overview of Control System2
現(xiàn)場的控制系統(tǒng)均已正常投入使用，生產(chǎn)狀況穩(wěn)定。為廠方創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
5 結(jié)束語
在現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用中，橫河的DCS系統(tǒng)CENTUM CS3000已經(jīng)得到了造紙制漿用戶的認(rèn)可，而且在軟件組態(tài)方面可以采用多臺工程師站共享項(xiàng)目，同時做軟件組態(tài)工作，提高工作效率，滿足了造紙制漿行業(yè)的控制要求。
這里以某PVC工廠的CS3000系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用為例，來介紹一下安全策略的具體實(shí)現(xiàn)。
在這個CS3000系統(tǒng)中，共有6臺操作站，5臺控制站。現(xiàn)場的工藝裝置分為3部分（乙炔、聚合和干燥裝置）。每個裝置所包含的操作站和控制站數(shù)量及名稱詳見下圖。
現(xiàn)場的要求是，各個工段僅可以監(jiān)視和操作本裝置的設(shè)備。每個工段又要有3個用戶身份。擁有不同的操作權(quán)限。
下面先來看一下，整個CS3000系統(tǒng)的系統(tǒng)配置圖形。
針對用戶的要求，我們可以分別通過HIS安全設(shè)置和用戶安全策略兩種方法來實(shí)現(xiàn)安全操作的限定。
5.1 使用HIS安全策略的方式
在各個HIS的安全策略定義界面中進(jìn)行如下設(shè)置。（沒有設(shè)置的內(nèi)容取系統(tǒng)默認(rèn)值，在前面“2.1 HIS安全策略“中有相關(guān)介紹）
乙炔工段的操作站（HIS0164、HIS0163）設(shè)置如下：Operation and Monitoring
Range :FCS0101,FCS0102
聚合工段的操作站（HIS0162、HIS0161、HIS0160）設(shè)置如下：Operation and Monitoring
Range :FCS0103,FCS0104
干燥工段的操作站（HIS0159）設(shè)置如下：Operation and Monitoring Range :FCS0105
每個操作站的用戶身份，不需要再另行定義，取系統(tǒng)默認(rèn)的三種用戶：OFFUSER、ONUSER、ENGUSER，就可以達(dá)到用戶的要求。
5.2 使用用戶安全策略的方式
在用戶安全策略的定義界面下，首先要進(jìn)行分組的設(shè)置。然后在三個分組中，再設(shè)置三種不同級別的的用戶從屬于各自的用戶組。具體的分組設(shè)置，通過下面的圖形可以進(jìn)行描述。
通過上圖可以看出共分成的三個組，依據(jù)各自裝置的控制站作為操作和監(jiān)視的范圍。
同時每個分組均設(shè)置3種身份的用戶，他們的權(quán)限分別是S1、S2、S3等同于系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置中的OFFUSER、ONUSER和ENGUSER。
6.小結(jié)
本篇介紹了橫河CS1000/3000系統(tǒng)的安全策略，及其所提供的兩種實(shí)現(xiàn)方式。通過實(shí)際的例證，可以了解如何進(jìn)行相關(guān)的軟件定義和具體的應(yīng)用。通過安全策略的設(shè)置，在現(xiàn)場的實(shí)際操作中可以很好的實(shí)現(xiàn)操作的安全性，更好的體現(xiàn)了橫河CS1000/3000系統(tǒng)的操作安全性和靈活性。對于現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用有著非常重要的意義。
參考文獻(xiàn)：
[1]《金華盛項(xiàng)目功能規(guī)格書》[M] 2004橫河電機(jī)（中國）軟件規(guī)格書
[2]《CENTUM CS3000 IM》 [M]（橫河CS3000系統(tǒng)指導(dǎo)手冊電子資料）
[3]《CENTUM CS3000 GS》 [M] （橫河CS3000系統(tǒng)性能電子資料）
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號