電解鋁煙氣凈化集散控制系統學士學位論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ，同時他還向上與第二級計算機相連，接收上層的管理信息，并向上傳遞裝置的特性數據和采集到的實時數據。過程管理級 在這一級上的過程管理計算機主要有監控計算機，操作站，工程師站。它綜合監視過程各站的所有信息，集中顯示操作，控制回路組態和參數修改，優化過程處理等。生產管理級在這一級上的管理計算機根據產品各部件的特點，協調各單元級的參數設定，是產品的總體協調員和控制器。經營管理級居于工廠自動化系統的最高一層，它的管理范圍很廣，包括工程技術方面、經濟方面、商業事務方面以及其他方面的功能。在這一層中，通過與公司的經理部、市場部、計劃部以及人事部等辦公自動化相連接，來實現整個制造系統的最優化。[4] 集散控制系統的特點集散控制系統是采用標準化、模塊化和系列化設計，由過程控制級、過程管理級和生產管理級所組成的一個以通信網絡為紐帶的集中顯示操作管理，控制相對分散，具有靈活配置、組態方便、具有趕可靠性的使用系統。特點如下：自主性系統上各工作站是通過網絡接口連接起來的，各工作站獨立自主地完成合理分配給自己的任務，且各站的容量可擴充，配套軟件隨時可組態加載，是一個能獨立運行的高可靠性子系統。協調性采用實時性的、高可靠性的工業控制局部網絡，使整個系統信號共享，提高了暢通性。各工作站間通過通信網絡傳送各種信息協調地工作，以完成控制系統的總體功能和優化處理，各站之間具有充分的協調性。友好性集散控制系統軟件是面向工業控制技術人員、工藝技術人員和生產操作人員設計的，采用實用而簡捷的人機會話系統，CRT高分別率交互圖形顯示，復合窗口技術，畫面日趨豐富，縱觀、控制、調整、趨勢、流程圖、回路一覽、批量控制、計量報表、操作指導畫面。菜單功能等均具有實時性。平面密封式薄膜操作鍵盤、觸摸屏幕、鼠標器等操作器更便于操作。在線性與實時性通過人機接口和I/O接口，對過程對象的數據進行實時采集、分析、記錄、監視、操作控制，可進行系統結構。組態回路在線修改、局部故障的在線維修。提高了系統的可靠性。適應性、靈活性和擴充性硬件和軟件采用開放式、標準化和模塊化設計，系統積木式結構，具有靈活的配置，可適應不同用戶的需要。可根據生產要求，改變系統的大小配置，在工廠改變生產工藝、生產流程時只需改變系統配置和控制方案，相應使用組態軟件填一些表格即可實現。高可靠性高可靠性、高效率和高可用性是集散控制系統的生命力所在，制造廠商在確定系統結構的同時，進行了可靠性設計，采用可靠保證技術。從系統結構上采用容錯設計，使得在任一單元失效的情況下，仍然保持系統的完整性，即使全局性通信或管理失效，局部站仍能維持工作。在系統硬件上包括操作站、控制站、通訊鏈路采用雙重冗余化配置。從系統軟件上采用程序分段與模塊化設計，積木式結構，采用程序卷回或指令復執的冗錯設計。[6] JX300X系統介紹SUPCON JX系列集散控制系統是由浙江中控推出的，是以中國的國情為設計前提，參照當今國外先進技術而推出的計算機控制系統，系統規模可大可小，支持標準網絡通訊協議，兼容性、開放性好，被廣泛的應用于石油、化工、冶金、電力、建材、輕工、制藥、生化、機械制造及水處理等行業。SUPCON JX300X控制系統充分應用了最新信號處理技術，高速網絡通訊技術、軟件設計技術和現場總線技術，并采用性能的微處理器和成熟的先進控制算法，使系統兼具有高速可靠的數據輸入輸出、運算、過程控制功能和PLC聯鎖邏輯功能，從而能適應更廣泛更復雜的應用要求，成為一個全數字、現場化、結構靈活、功能更加完善的新型開發式集散控制系統。[11] JX300X系統組成JX300X的基本組成包括工程師站（ES）、操作站（OS）、控制站（CS）和通訊網絡SCNET。① 工程師站是為專業人員設計的，內裝有響應的組態平臺和系統維護工具。通過系統平臺生成適合于生產工藝要求的應用系統。② 操作站是由工業PC機、CRT顯示器、鍵盤、鼠標、打印機等組成人機系統，是操作員完成監控管理任務的環境。③ 控制站是系統中直接與現場打交道的I/O處理單元，完成整個工業過程的實時監控功能，可以冗余配置，靈活，合理。④ 通訊網絡實現工程師站、操作站、控制站的連接，完成信息，控制命令等傳輸，雙重化冗余設計，使得信息傳輸安全，高速。通過在JX300X的通訊網絡上掛接總線變換單元（BCU）可實現與JX100、JX200、JX300系統的連接；在通訊網絡上掛接通信接口（CIU）可實現JX300X與PLC等數字設備的連接；通過多功能計算站（MFS）和相應的應用軟件AdvanTrolPIMS可實現與企業管理計算機網的信息交換，實現企業網絡（Internet）環境下的實時數據采集、實時流程查看、實時趨勢瀏覽、報警記錄查看、開關量變位記錄查看、報表數據存貯、歷史趨勢存儲與查看、生產過程報表生成與輸出等功能，從而實現整個企業生產過程的管理、控制全集成綜合自動化。JX300X覆蓋了大型集散控制系統的安全性、冗余功能、網絡擴展功能、集成的用戶界面及信息存取功能，回路控制等常規DCS功能。還具有高速數字量處理、高速順序事件記錄（SOE）、可編程邏輯控制等特殊功能；它不僅提供了功能塊圖（SCFBD）、梯形圖（SCLD）等直觀圖形組態工具，又為用戶提供了開發復雜高級控制算法的類C語言編程環境SCX，系統規模變換靈活，可以實現從一個單元的過程控制，到全廠范圍的自動化集成。JX300X控制站以先進微控制器（30MHZ PhilipsP51XA）為核心，提高了系統的實時性和控制品質，系統能完成各種先進控制算法：過程管理級采用高性能CPU的主機和WINDOW95的多任務操作系統，以適合集散控制系統良好的操作環境和管理任務的多樣化；過程控制網絡采用雙重化的Ethernet網絡技術，使過程控制級能高速安全的協調工作，做到真正的分散和集中。 JX300X系統的網絡結構JX300X系統具有三級分層結構，使用不同的網絡，有效的提高了通信的效率，降低了通信的負荷。網絡系統可提供標準的GSM時鐘系統，保證網絡總線上各站時鐘同步。[5] 網絡結構圖在圖中三層網絡分別為Ethernet、SCNETII和控制站內部的I/O控制總線，稱為SBUS。信息管理網（Ethernet）采用以太網絡，用于工廠級的信息傳送和管理，是實現全廠綜合管理的信息通道。該網絡通過在多功能（MFS）上安裝雙重網絡接口轉接的方法，實現企業信息管理網與SCNETII過程控制網絡之間的網間橋接，以獲取進行JX300X集散控制系統中過程參數和系統的運行信息，同時也向下傳送上層管理計算機的調度指令和生產指導信息。管理網采用大型網絡數據庫，實現信息共享，并可將各個裝置的控制系統連如企業信息管理網，實現工廠級的綜合管理、調度、統計、決策等。信息管理網絡的基本特性：① 拓撲規范：總線結構，或者星形結構；② 傳輸方式：曼徹斯特編碼方式；③ 通訊控制：；④ 通訊速率：10Mbps 、100Mbps 、1Gbps等；⑤ 網上站數：最大1024個；⑥ 通訊介質：雙絞線(星形連接)，50歐姆細同軸電纜、50歐姆粗同軸電纜(總線形連接,帶總端匹配器)，光纖等；⑦ 通訊距離：最大10KM；JX300X采用了雙高速冗余以太網SCNETII作為過程控制網絡。它直接連接了系統的控制站、操作站、工程師站、通訊接口單元等，是傳送過程控制實時信息的通道，具有很高的實時性和可靠性，通過掛接網橋，SCNETII可以與上層的信息管理網或其它廠家設備連接。過程控制網絡SCNETII是在10base Ethernet基礎上開發的網絡系統，各節點的通訊接口均采用了專用的以太網控制器，數據傳輸遵循TCP/IP和UDP/IP協議。根據過程控制系統的要求和以太網的負載特性，網絡規模受到了一定的限制，基本性能指標如下：① 拓撲規范：總線形結構，或星形結構；② 傳送方式：曼徹斯特編碼方式；③ 通訊控制：符合TCP/；④ 通訊速率：10Mbps；⑤ 節點容量：最多15個控制站，32個操作站、工程師站和多功能站；⑥ 通訊介質：雙絞線，50歐姆細同軸電纜、50歐姆粗同軸電纜、光纜；⑦ 通訊距離：最大10Km。SCNETII網絡采用雙重化冗余結構，： SCNET網絡結構圖在其中任一條通訊線發生故障的情況下，通訊網絡仍保持正常的數據傳輸。SCNETII的通訊介質、網絡控制器、驅動接口等均可冗余配置，在冗余配置的情況下，發送站點對傳送通道故障判斷、擁擠情況判斷等處理；若校驗結果正確，按時間順序等方法擇優獲取冗余的兩個數據包中的一個，而濾去重復和錯誤的數據包。而當某一條信息通道出現故障，另一條信息通道將負責整個系統通訊任務，使通訊仍然暢通。對于數據傳輸，除專用控制器所有的循環冗余校驗、命令/響應超時檢查、載波丟失檢查、沖突檢測及自動重發等功能外，應用層軟件還提供路由控制、流量控制、差錯控制、自動重發（對于物理層無法檢測的數據丟失）、報文傳輸時間順序檢查等功能，保證了網絡的響應特性，使響應時間小于1秒。在保證高速可靠傳輸過程基礎上，SCNETII還具有完善的在線實時診斷、差錯、糾錯等手段。系統配有SCNETII網絡診斷軟件，內容覆蓋了網絡上每一個站點（操作站、數據服務器、工程師站、控制站、數據采集站等）、每一個冗余端口（0和1）、每個部件（HUB、網絡控制器、傳輸介質等），網絡各組成部分經診斷后的故障狀態被實時顯示在操作站上以提醒用戶及時維護。[10] JX300X系統的特點分散、獨立、功能強大的控制站：控制站通過主控制卡、數據發送卡、和多功能智能I/O卡件實現現場過程信號的采集、處理、控制等。根據現場要求不同，系統配置規模可以從幾個回路、