自动化仪表技术在国内已经是应用比较成熟的技术,而其产品也种类繁多, 类别也比较齐全。诸如温度控制表、PID表、流量积算仪、电工仪表等各种自仪表产品在化工、窑炉、试验箱、水处理等各个行业都有广泛应用。
仪表厂家考虑到仪表产品向中央控制系统系统集中的必要性,一般都会给仪表配上485通讯接口,只要客户有需要,就可以通过485接口将位于现场总线的自动化仪表与中央控制计算机联通起来,这样,中央控制计算机就可以通过组态软件将485总线上的所有仪表都串起来,对他们进行实时组态。这种模式如下图所示:
图1 基于中央控制计算机的仪表DCS系统
这种基于中央控制计算机的仪表DCS系统有下列特点:
1、 组网灵活;
2、 可以兼容不同厂家、不同类别的二次仪表;
3、 需要针对每个系统制作具体的组态工程;
4、 由于3的原因,需要现场调试,调试步骤繁琐;
5、 他可靠程度取决于工控机、组态软件、操作系统三者可靠性的叠加;
6、 该方案的费用组成:中央控制计算机的购置费用+组态软件授权费用+操作系统授权费用+组态工程开发费用+现场调试费用。
二、 嵌入式仪表DCS系统的构成
对于基于中央控制计算机的仪表DCS系统所有,他缺点是方案费用高,现场调试繁琐。
而本文所介绍的仪表DCS系统是一种全新的技术架构,这种仪表DCS系统不但具备了前者所有的优点,而且还弥补了它的缺点,该系统在使用时基本上不需要制作组态工程,在现场按照规定接线即可使用,大大省去了制作组态和现场调试的时间,此外,与前面的方案比较,费用要低廉许多。
2、1 硬件构成
采用ARM系列32位高性能嵌入式CPU;
内存32M,FLASH 32M;
集成以太网、串口、CF卡插槽、打印口等外围接口;
TFT真彩色液晶显示屏;
四线电阻式高性能触摸屏。
图2 嵌入式仪表DCS的硬件构成
这种以嵌入式CPU为平台的仪表DCS系统,其技术特点是:
1、 可靠性高,嵌入式系统由于省去了很多工控机不必要的外设与接口,使得其可靠性大大提高;
2、 能耗低,这种系统得能耗在8W左右,具有极低的能耗;
3、 成本低廉,相对工控机而言,嵌入式系统有其他系统无法比拟的成本优势。
2、2 软件系统构成
采用具有自主知识产权的工业级多任务嵌入式操作系统;
集成TCP/IP协议栈、串口打印口驱动、文件系统;
自主知识产权的嵌入式组态技术;
自主知识产权的组态开发环境;
集成国内外主要自动化仪表厂商仪表的协议。
图3 嵌入式仪表DCS的软件构成
从上图可以看出,这个软件系统是相当轻量级的,与工控机的OS相比,该系统具备下列特点:
1、 OS结构简单、层次较少且清晰分明;
2、 OS的运行效率高;
3、 不需要客户另外为OS付授权费用。
三、 嵌入式仪表DCS系统的组态运行系统
嵌入式仪表DCS系统组态运行系统采用了典型的多任务系统的模式,使得DCS和仪表进行串口通信的情况下,具有更高的通信效率。
该系统的组态是内置的,不需要客户另外付费使用,为客户节省了成本。
组态运行环境的技术框架如下图所示:
图4 仪表DCS系统的技术框架
组态运行环境的主要技术特点:
内置专门用于自动化仪表的标准组态工程
可以将仪表的设定值和测量值记录于CF卡中
智能识别485总线上的仪表型号
根据识别结果调用相应的仪表参数设置界面进行参数设置
可以根据设定条件查询记录数据
内置报警机制,完成报警数据的记录
这个组态运行环境包括了下列模块:
图5 组态运行系统组成
数据记录模块:数据记录模块用来记录485总线上各个仪表的实时测量值,并将数据保存在CF卡中;
仪表参数设置模块:动态识别485总线上每个站号的仪表型号,并根据识别结果调用相应的仪表参数设置界面,用户可以对仪表的参数进行设置。
历史曲线模块:根据记录在CF卡中的数据,描绘成曲线图的形式显示出来。
实时曲线模块:以曲线形式动态显示485总线上的各仪表的测量值与设定值。
报表生成模块:根据记录在CF卡中数据和用户设定的查询范围,生成记录报表显示出来。
打印模块:可以根据用户需要打印出相应的报表或曲线。
流程图模块:以图形方式显示仪表DCS系统各个环节的工作状态与在系统中的位置。
数据上传模块:可以将记录数据以CSV的格式上传至PC机,PC机可以将数据导入数据库,或者通