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應(yīng)用設(shè)計

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和利時HOLLiAS MACS系統(tǒng)在BASF BPI項目上的應(yīng)用

和利時HOLLiAS MACS系統(tǒng)在BASF BPI項目上的應(yīng)用

2008/2/27 9:43:00
一、概述 德國BASF化工有限公司是世界500強(qiáng)企業(yè),是世界最大的化工企業(yè)之一,2005年的銷售額達(dá)505.3億美元(福布斯統(tǒng)計數(shù)據(jù))。BPI項目(聚異氰酸酯)是BASF中國化工有限公司在上海投資的項目,總投資2.4億元,生產(chǎn)能力8000噸/年。聚異氰酸酯是一種優(yōu)質(zhì)的工程涂料和油漆的固化劑,具有良好的耐候性和保光性,不泛黃,機(jī)械強(qiáng)度高,被廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、家具、塑料等領(lǐng)域。 用于本BPI項目的和利時控制系統(tǒng)HOLLiAS MACS,是BASF的數(shù)名DCS專家對和利時公司進(jìn)行了長達(dá)一年多的考察,按照世界最先進(jìn)的DCS的要求來衡量并反復(fù)測試,一直到他們覺得很滿意后,才最終決定購買的。迄今為止,BASF僅從國內(nèi)外眾多的DCS供貨廠商中選擇了5家主要自動化供貨商(MAV),和利時公司是唯一一家國內(nèi)的DCS供貨商。 BPI系統(tǒng)采用的DCS系統(tǒng)是和利時公司第四代DCS系統(tǒng)——HOLLiAS MACS系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用目前最為流行的PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線技術(shù)。 二、 硬件配置 2.1、系統(tǒng)規(guī)模 本項目系統(tǒng)測點共計有近700個I/O硬測點,有20個PROFIBUS-DP通訊節(jié)點,以及18個SIS測點。具體情況如下:
2.2、系統(tǒng)配置 本項目DCS系統(tǒng)配置1臺工程師站(可兼做操作員站),4臺操作員站,2個現(xiàn)場控制站,具體配置情況如下: 工程師站和操作員站配置DELL Precision 380工作站,配置雙顯示器,鼠標(biāo)以及專用鍵盤。工程師站配置一臺打印機(jī),其中一臺操作員站配置一臺打印機(jī),兩臺打印機(jī)地位平等,互為冗余,可以執(zhí)行系統(tǒng)所需的全部打印任務(wù)。 每臺現(xiàn)場控制站由一臺主機(jī)柜和若干臺擴(kuò)展機(jī)柜組成。主機(jī)柜安裝冗余的一對控制器、冗余的分布式電源模塊、以及若干I/O模塊;擴(kuò)展機(jī)柜安裝冗余的分布式電源模塊、以及若干I/O模塊。控制器和I/O模塊之間通過PROFIBUS-DP總線連接。 操作員站和現(xiàn)場控制站之間通過冗余的100M工業(yè)以太網(wǎng)連接。 全部到現(xiàn)場的信號均配置安全柵,安全柵和I/O模塊采用混合安裝方式。 在10-3#機(jī)柜的背面安裝SIS系統(tǒng)。
兩個現(xiàn)場控制站的測點分配是按照工藝裝置區(qū)劃分的。10#現(xiàn)場控制站的測點位于工藝單元UNIT20~23,11#現(xiàn)場控制站的測點位于工藝單元UNIT24~29。 該項目有一些MCC設(shè)備通過PROFIBUS-DP總線和DCS系統(tǒng)連接。 系統(tǒng)配置一個配電柜,用于給全部DCS系統(tǒng)設(shè)備以及現(xiàn)場儀表進(jìn)行配電。 2.3、系統(tǒng)配置原則 HOLLiAS MACS系統(tǒng)在配置時,遵循如下原則: 冗余原則:控制器、通訊總線、網(wǎng)絡(luò)、電源等關(guān)鍵設(shè)備均采用1:1全面冗余技術(shù),保證系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行; 余量原則:對于I/O測點、硬盤、機(jī)柜空間等均按照用戶要求配置滿足要求的余量; 負(fù)荷原則:對于控制器負(fù)荷、處理能力等技術(shù)參數(shù)按照要求負(fù)荷配置; 完整原則:系統(tǒng)的配置是一套符合用戶技術(shù)規(guī)格書要求以及相關(guān)文檔要求的、完整的DCS控制系統(tǒng)。 2.4、系統(tǒng)特點 HOLLiAS MACS系統(tǒng)特點可以概括為“三性”:可靠性、易用性、先進(jìn)性。 HOLLiAS MACS系統(tǒng)在設(shè)計、器件采購、制造、檢測等各個環(huán)節(jié)保證其可靠性。系統(tǒng)平均無故障率時間MTBF>10萬小時,平均修復(fù)時間MTTR<5分鐘,系統(tǒng)可利用率>99.9%。 系統(tǒng)至今已經(jīng)在二千多個項目上成功實施,實踐證明它是成熟的系統(tǒng)、可靠的系統(tǒng)。 易用性就是方便使用。作為一個系統(tǒng)來講,沒有易用性,系統(tǒng)再好,功能再先進(jìn),如果不能被使用者正確使用,也是白費(fèi),甚至帶來更壞的結(jié)果(比如錯誤的使用)。這里的“易用性”有兩層含義,一是指對系統(tǒng)維護(hù)人員的易用,二是指對操作工的易用。這“易用”兩個字看起來很簡單,但要做深就不是易事了,在此略舉幾例: 對于維護(hù)人員而言,系統(tǒng)易用分為硬件的易用和軟件的易用,硬件的易用包括所有模塊均支持熱插拔、無跳線、零接線(系統(tǒng)的模塊間采用一對冗余總線連接)、容錯(只要能插進(jìn)去,肯定不會錯,模塊間的連接、信號線、電源線均采用不同形狀的連接件)、智能運(yùn)行診斷、故障快速定位(比如:系統(tǒng)那塊有故障,維護(hù)人員可以通過系統(tǒng)的故障診斷系統(tǒng)迅速確定,不用或者很少要維護(hù)人員對系統(tǒng)各個部件去排查問題)、局部相關(guān)(檢修這個模塊,肯定不會影響其他模塊)等等;軟件的易用性包括界面的友好性,流行的WINDOWS風(fēng)格,標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的軟件組織方式,豐富的在線幫助信息,BASF ToolKits組態(tài)標(biāo)準(zhǔn)(它規(guī)定了幾十種控制模塊,在組態(tài)中必須使用這些模塊來完成,后面會詳細(xì)講述關(guān)于ToolKits的具體要去)。 對于操作工的易用性,主要包括統(tǒng)一的界面:操作面板、設(shè)備符號、物料顏色、甚至字體和小數(shù)點位數(shù)等,都是有統(tǒng)一規(guī)定的;因為他們的管理人員甚至個別操作人員可能是外籍人員,普通的操作工是中國人,因此在操作界面上支持多國語言隨時切換;系統(tǒng)還要有豐富的聯(lián)機(jī)幫助和操作指導(dǎo)。 這樣一來,他們的維護(hù)人員、操作人員可以經(jīng)過很少的培訓(xùn)或者不經(jīng)過培訓(xùn)便可以直接維護(hù)系統(tǒng)和生產(chǎn)操作。 先進(jìn)性從不同的角度出發(fā)可以有許多不同的描述,我們把它概括為以下幾個方面:1、標(biāo)準(zhǔn)化,包括:硬件設(shè)計、生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化,軟件開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)化,產(chǎn)品性能、接口和特點的標(biāo)準(zhǔn)化等。如:控制算法組態(tài)符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn);2、開放化,開放性的系統(tǒng),如支持OPC接口,支持ODBC,開放的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(工業(yè)以太網(wǎng))等,WEB接口的提供等;3、智能化,如組態(tài)向?qū)Чδ?,系統(tǒng)交叉引用信息的自動生成(使得使用者從煩雜的“體力”勞動中解脫出來);4、高級功能的提供,如不僅是傳統(tǒng)的控制和監(jiān)視,系統(tǒng)還提供眾多的先進(jìn)控制模塊,專用控制模塊,再如系統(tǒng)函數(shù)的調(diào)用接口的提供等,批量控制功能;5、新技術(shù)的采用,如總線技術(shù)的采用,ActiveX控件支持,VBA支持,面向?qū)ο蠹夹g(shù)的應(yīng)用,硬件的表面貼工藝等。 三、軟件組態(tài) 本項目的軟件組態(tài)依據(jù)BASF的組態(tài)標(biāo)準(zhǔn)包ToolKits的應(yīng)用要求設(shè)計完成的,即使用和利時HOLLiAS MACS系統(tǒng)軟件平臺提供的功能和手段來實現(xiàn)BASF組態(tài)標(biāo)準(zhǔn)包的應(yīng)用要求。軟件組態(tài)有以下幾個特點: · 全部操作均以“面板”為中心; · 面向?qū)ο笏枷氲膽?yīng)用; · 多語言功能的使用; · 多屏幕操作; · 豐富的自診斷功能-方便維護(hù); · 適合行業(yè)特點的流程圖、控制回路等人機(jī)界面; · 強(qiáng)大的報表功能; · 豐富的報警查詢,全日志查詢功能; 3.1、全部操作均以“面板”為中心 不同類型的儀表具有不同的操作面板,在這些操作面板里完成對儀表相對應(yīng)的全部監(jiān)視和操作。 在此為了描述方便,以開關(guān)閥門為例進(jìn)行講述。
圖2圖2 開關(guān)閥門操作面板
在一個閥門的面板上,能夠看到這個閥門的全部狀態(tài),開反饋狀態(tài)、開反饋信號質(zhì)量、開反饋信號強(qiáng)制與仿真、關(guān)反饋狀態(tài)、關(guān)反饋信號質(zhì)量、關(guān)反饋信號強(qiáng)制與仿真、開關(guān)命令狀態(tài)、實際命令狀態(tài)、開關(guān)限時顯示與設(shè)置、手動閥門開關(guān)控制、自動閥門開關(guān)控制、手自動切換等。
圖3圖3 聯(lián)鎖邏輯圖
還可以連接到該閥門所在的流程圖頁面、此流程圖頁面所在的子總貌圖、該閥門的聯(lián)鎖邏輯圖,如果有多幅聯(lián)鎖邏輯圖的話,彈出選擇框、該閥門所在的趨勢組畫面、操作組畫面、調(diào)整畫面(含診斷信息、如位號(AI)質(zhì)量狀態(tài),斷線、短路、超電上限、超電下限;報警以及確認(rèn)信息,包含高高、高、低、低低限以及四個限的死區(qū)等;工程師輔助幫助信息,如位號的接線圖、儀表、模塊、安全柵等等設(shè)備的說明書)、操作人員的幫助信息(面板的使用指南等) 3.2、面向?qū)ο笏枷氲膽?yīng)用 在當(dāng)今,面向?qū)ο蟮母拍钜呀?jīng)被逐漸引入到DCS系統(tǒng)的設(shè)計當(dāng)中。在系統(tǒng)組態(tài)里,也全面貫串了面向?qū)ο蟮乃枷?,即:操作人員看到的儀表位號已經(jīng)不是單一的一個儀表位號,他看到的應(yīng)該是一個儀表設(shè)備,例如泵,在反映給操作人員或者維護(hù)人員的并不是單一開命令、關(guān)命令、運(yùn)行反饋、遠(yuǎn)近程信號、通訊信號、電流信號、以及這些信號的質(zhì)量狀態(tài),而是與此泵相關(guān)的一系列信號的狀態(tài)和質(zhì)量狀態(tài),以及與此設(shè)備相關(guān)的一系列操作和動作。 在組態(tài)時,我們不必對一個一個的測點,而組態(tài)的是一個泵設(shè)備即可,把相關(guān)的I/O通道信號連接到這個設(shè)備的的相應(yīng)的輸入或輸出端子上即可。 3.3、系統(tǒng)支持多國語言功能 系統(tǒng)支持多國語言顯示,多語言可以在線任意切換,不需要退出系統(tǒng)。語言支持的范圍是Windows操作系統(tǒng)所支持的全部語種。 它的實現(xiàn)過程是:系統(tǒng)組態(tài)時,可以使用任意一種語言進(jìn)行組態(tài),這種語言被稱之為“當(dāng)?shù)卣Z言”,當(dāng)系統(tǒng)編譯之后,會生成一個“資源表”,這個資源表里是你組態(tài)時,你組態(tài)的工程里使用到的全部單詞或句子,你可以使用任意一種文本編輯器編輯一個“字典”,即一個詞匯或句子對照表,之后,系統(tǒng)會根據(jù)這個字典進(jìn)行語言的翻譯工作。需要說明的一點是:這些所謂的翻譯工作是計算機(jī)后臺執(zhí)行的,操作人員是不能覺察到它的存在的。 3.4、多屏幕操作 多屏幕是一臺操作員站上配置2臺以上的顯示器,操作人員的手不需要離開鼠標(biāo),便可以在兩幅以上的畫面上進(jìn)行操作。多屏幕的設(shè)置使得操作人員在同一時刻兼顧更多的畫面和做更多的操作,更方便的操作。節(jié)省人力,提高勞動效率。操作人員使用鼠標(biāo)可以在兩個顯示屏之間自動移動,使用鍵盤可以通過屏幕切換鍵進(jìn)行屏幕間的切換。 多屏幕的另外一個優(yōu)點是:節(jié)省投資,節(jié)省了<
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