1、貝加萊APROL(DCS)系統(tǒng)
1．1 APROL歷史回顧
貝加萊APROL過程控制系統(tǒng)是一個(gè)基于LINUX系統(tǒng)平臺，高集成、一體化、模塊化, 具有現(xiàn)代理念的過程控制系統(tǒng)。
自1984年推出至今，APROL已經(jīng)有著20年的應(yīng)用歷史，遍及石化、冶金、醫(yī)藥、食品、水處理等過程控制行業(yè)。
1．2 APROL 3.xx新特性
隨著生產(chǎn)工藝對控制系統(tǒng)的可靠性、運(yùn)算能力、擴(kuò)展能力、開放性、操作及監(jiān)控水平等方面提出了愈來愈高的要求, 以及工業(yè)自動(dòng)化過程控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，APROL在性能和功能上也做了很大改進(jìn)，去年推出的APROL 3.XX版本，在原來版本管理、并行工程化，面向?qū)ο蟮某壓甑忍匦曰A(chǔ)上，增加了不少新特性.
1．2．1輸入有效性即時(shí)檢查
通過即時(shí)彈出的提示，告訴組態(tài)工程師出錯(cuò)了。比如敲入IP地址：192.168.0.325，APROL會(huì)告訴你IP地址出錯(cuò)，請重新輸入。如果你不知道如何輸入，點(diǎn)擊旁邊的幫助按鈕，查看輸入規(guī)則和范例。
1．2．2詳細(xì)的圖標(biāo)信息
APROL用固定的圖標(biāo)來區(qū)分不同類型的組件，你可以按圖標(biāo)類型來分類列出, 大量的圖表有利于你管理項(xiàng)目組件, 打開項(xiàng)目目錄時(shí), 各類組件一目了然。
1．2．3離線組態(tài)功能
一些大的項(xiàng)目改動(dòng), 在辦公室先仿真好, 然后再去現(xiàn)場調(diào)試, 就要用到離線組態(tài)功能. 如果是現(xiàn)場的現(xiàn)有控制策略改進(jìn), 先在現(xiàn)場導(dǎo)出并鎖定, 然后在公司PC上導(dǎo)入, 改進(jìn)并測試好, 再到現(xiàn)場導(dǎo)入替換.
1．2．4畫面放大縮小功能
監(jiān)控畫面可以按照10*10顯示屏大小來設(shè)計(jì), 監(jiān)控的時(shí)候象AUTOCAD那樣縮放監(jiān)視, 或者導(dǎo)航到局部某個(gè)顯示畫面, 或者按所需比例放大監(jiān)視。
1．2．5組態(tài)修改日志
工程師修改了控制邏輯, 監(jiān)控畫面, 編譯某個(gè)組件, 下載了某個(gè)控制器程序, 系統(tǒng)都會(huì)進(jìn)行記錄, 記錄內(nèi)容包括: 操作者是誰? 什么時(shí)間發(fā)生的? 什么地點(diǎn)(哪臺計(jì)算機(jī))? 做了什么? 這樣一來，出現(xiàn)問題后可以很快查清楚。
1．2．6 32位和64位架構(gòu)組合靈活
由于LINUX本身支持32位和64位系統(tǒng)，基于SUSE LINUX的APROL很容易就實(shí)現(xiàn)64位冗余系統(tǒng)架構(gòu)，并可靈活組合各種架構(gòu)PC。
64 Bit E + R / 64 Bit O + G
64 Bit E + R / 32 Bit O + G
32BitE+R/32BitO+G
說明:
E– 工程師站(Engineering)
R– 服務(wù)器站（Runtime）
O– 操作站（Operator）
G– 網(wǎng)關(guān)站（Gateway）
1．2．7新的幫助搜索引擎
通過新的幫助搜索引擎，更快捷地查看APROL產(chǎn)品與技術(shù)信息、使用指南、操作過程等詳細(xì)技術(shù)細(xì)節(jié)。
1．2．8支持控制器操作系統(tǒng)更新
項(xiàng)目升級時(shí)，有可能需要升級控制器操作系統(tǒng)，通過操作系統(tǒng)管理窗口，工程師可導(dǎo)入新操作系統(tǒng)軟件包，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目局部升級。
1．2．9功能塊支持初始化和退出代碼
任何一個(gè)功能塊支持初始化和退出代碼，在這部分代碼里，工程師可以做局部的初始化，和退出處理。 局部的初始化便于面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)風(fēng)格。
1．2．10畫面編輯（DisplayEditor）功能增強(qiáng)
畫面編輯增加漸變顏色，元件組合/拆分，對齊方式等實(shí)用功能。使項(xiàng)目組態(tài)更豐富，畫面更為整潔。
1．2．11輸入/輸出管腳數(shù)量可變功能
對于同一類功能塊，如果其管腳數(shù)量不定， 管腳屬性相同， 現(xiàn)在歸為一個(gè)功能塊，功能塊的管腳數(shù)量可以采用鼠標(biāo)拉大功能塊來增加。典型的有：與、或等布爾量運(yùn)算和加、減、乘、除算數(shù)運(yùn)算功能塊.
1．2．12控制器負(fù)載在線評估功能
APROL提供一個(gè)工具來實(shí)時(shí)評估控制器的負(fù)載，負(fù)載的評估是實(shí)時(shí)在線的，也可以用離線工具來分析。
1．2．13所有組件都支持UNICODE
APROL支持UNICODE, 不管運(yùn)行環(huán)境，還是組態(tài)環(huán)境，組態(tài)，報(bào)警，報(bào)表，監(jiān)控等操作界面可實(shí)現(xiàn)任意語言切換。甚至OPC接口也可提供UNICODE，便于接入不同的SIS系統(tǒng)。
1．2．14支持VM_WARE軟件狗
如果用戶通過VM_WARE來運(yùn)行APROL, APROL提供支持VM_WARE的軟件狗驅(qū)動(dòng)。軟件狗分并行口方式和USB方式，便于客戶靈活選擇。
1．2．15冗余
在原來服務(wù)器各軟硬件部分冗余、過程總線冗余的基礎(chǔ)上, 增加了控制器電源冗余、控制器CPU冗余和支持SIL3的安全系統(tǒng)。
2． APROL在山東單縣生物電廠的應(yīng)用
APROL在石化、冶金、醫(yī)藥、食品、水處理等過程控制行業(yè)都得到了應(yīng)用，石化行業(yè)有歐洲的OMV公司長期使用，冶金行業(yè)有歐洲的奧鋼聯(lián)在連鑄連扎在線改造，醫(yī)藥行業(yè)有德國默克集團(tuán)與APROL十幾年的合作，食品行業(yè)有烏克蘭70余家糖廠的實(shí)際應(yīng)用
APROL在中國做過青藏線沿線環(huán)境監(jiān)控，岳陽電廠2*30萬千瓦機(jī)組托硫，單縣生物電廠主輔控集成一體化DCS系統(tǒng)等項(xiàng)目，下面簡單介紹一下單縣生物電廠主輔控集成一體化DCS系統(tǒng)。
2．1工程簡介
國能單縣生物發(fā)電廠是我國第一個(gè)生物發(fā)電示范項(xiàng)目，通過引進(jìn)丹麥生物發(fā)電技術(shù)，實(shí)施秸稈燃燒的發(fā)電項(xiàng)目。工程建設(shè)規(guī)模為1×30MW單級抽凝式汽輪發(fā)電機(jī)組，配一臺130t/h生物質(zhì)專用爐排高溫高壓鍋爐，年消耗農(nóng)林廢棄物15～20萬噸；每年可發(fā)出1.6億度寶貴的綠色電，在綠色發(fā)電的同時(shí)，每年還可以減排二氧化碳10萬噸，每年可為農(nóng)民創(chuàng)收4000多萬元，創(chuàng)造1000多個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)。具有良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益。
2．2 APROL控制范圍
國能單縣生物發(fā)電廠DCS系統(tǒng)控制范圍包括鍋爐、汽機(jī)主控和化水、燃料輸送、燃油輸送、電氣以及暖通等輔控系統(tǒng)。APROL提供一個(gè)主，輔控一體化方案。整個(gè)系統(tǒng)共7個(gè)操作站,1個(gè)工程師站,5對DPU, I/O 規(guī)模>3000。
2．3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
2．4 實(shí)現(xiàn)工藝流程
2．5主控制室
2．6 主控制畫面
2．6．1鍋爐
2．6．2汽機(jī)
2．6．3輸料
2．7 SOE報(bào)表
2．8 運(yùn)行狀況
工程于2004年11月奠基，2005年10月份主體工程開工建設(shè)，2006年11月18日實(shí)現(xiàn)機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。2006年12月1日正式投產(chǎn)運(yùn)行。
3．DCS系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢
隨著用戶對企業(yè)效益和效率要求的進(jìn)一步提高，人與裝置和控制系統(tǒng)之間的關(guān)系的變化，工業(yè)自動(dòng)化過程控制理論和IT技術(shù)（計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)和軟件）的迅速發(fā)展，DCS系統(tǒng)從一個(gè)裝置和生產(chǎn)流程的自動(dòng)化，轉(zhuǎn)換成整個(gè)工廠甚至整個(gè)企業(yè)集團(tuán)的自動(dòng)化。
DCS這些發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下這些方面。
3．1 現(xiàn)場層
現(xiàn)場儀表層把各種物理信號(溫度, 壓力, 流量及位置等)轉(zhuǎn)變成模擬信號或數(shù)字信號, 并進(jìn)行一些必要地處理(濾波,診斷等);或者把控制輸出信號轉(zhuǎn)變成物理量(閥門開度, 位移等)。
目前中國市場上這部分信號主要還是以4~20mA和電平信號為主，APROL在歐洲的應(yīng)用涉及到這一層時(shí)，大量地用到了現(xiàn)場總線，比如PROFIBUS DP/PA。我認(rèn)為DCS現(xiàn)場層的發(fā)展方向是現(xiàn)場總線。
現(xiàn)場總線是一種應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場，在現(xiàn)場設(shè)備之間、現(xiàn)場設(shè)備和控制裝置之間實(shí)行雙向、串形、多結(jié)點(diǎn)的數(shù)字通信技術(shù)?，F(xiàn)場總線具有高度的開放性和分散性。
3．2控制層
DCS控制層DPU冗余應(yīng)用越來越普遍，不僅僅電源冗余，CPU冗余，I/O總線冗余，有些還為特定場合提供I/O冗余。電廠主控和90%的輔控都需要實(shí)現(xiàn)”雙機(jī)雙網(wǎng)”。”雙機(jī)雙網(wǎng)”是指DPU冗余（含電源），DPU到操作站的過程總線冗余。
3．3監(jiān)控層
得益于操作環(huán)境的改善，監(jiān)控層不再需要堅(jiān)固高昂的專用計(jì)算機(jī)，而是朝通用化方向發(fā)展，逐漸采用基于通用技術(shù)的工業(yè)計(jì)算機(jī)或商用計(jì)算機(jī)，操作站數(shù)據(jù)處理速度更快，儲(chǔ)存容量更大，甚至可使用64位機(jī)。
3．4總線系統(tǒng)
I/O總線朝現(xiàn)場總線方向發(fā)展，通過現(xiàn)場總線，現(xiàn)場控制設(shè)備具有通信功能，便于構(gòu)成工廠底層控制網(wǎng)絡(luò)。另外，現(xiàn)場總線通信標(biāo)準(zhǔn)的公開、一致，使系統(tǒng)具備開放性，設(shè)備間具有互可操作性；現(xiàn)場總線功能塊與結(jié)構(gòu)的規(guī)范化使相同功能的設(shè)備間具有互換性。通過現(xiàn)場總線，可以把控制功能下放到現(xiàn)場，使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具備高度的分散性。
對于控制器與計(jì)算機(jī)之間的過程總線，越來越多的DCS朝標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)方向發(fā)展，摒棄了傳統(tǒng)的專用總線（比如橫河不再使用VNET，而采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)）。
3．5軟件
監(jiān)控軟件也逐漸朝通用軟件發(fā)展，DCS廠家用通用化的監(jiān)控軟件開發(fā)出專業(yè)化的軟件包。監(jiān)控軟件與控制層的數(shù)據(jù)交換不再全依賴于設(shè)備驅(qū)動(dòng)，更多地采用OPC方式，DCS廠家把更多的精力投入行業(yè)方案研究。
另外，通過WEB方式發(fā)布報(bào)警，歷史記錄，報(bào)表和信息查詢也越來越流行。因?yàn)閃EB可以實(shí)現(xiàn)跨平臺存取想要的信息。比如APROL采用WEB+SSL查詢報(bào)表，報(bào)警，趨勢等歷史數(shù)據(jù)。
3．6管理層
許多DCS廠家在自己的DCS中加入了MES，ERP，和CRM內(nèi)容，或提供開放的數(shù)據(jù)庫接口, 來支持DCS與第三方的管理層軟件集成。由于管理層軟件和行業(yè)密切相關(guān)，DCS廠家針對行業(yè)性的管理層軟件探索仍未完成。
3．7模塊化
DCS也逐漸傾向于模塊化. 硬件上，分背板總線, 電源, CPU, I/O卡件, 遠(yuǎn)程擴(kuò)展CPU, 擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò), 可以靈活組合，組網(wǎng). 軟件上, 分組態(tài)模塊, 操作員管理模塊, 報(bào)警模塊, 趨勢模塊, 報(bào)表模塊等。
