DCS系統在銅冶煉工藝中的應用

一、 TDC3000系統的一般構成

TDC3000系統是由一系列硬件和軟件組成，來完成數據采集和控制。系統主要有兩大網絡相連接而成。下面是TDC3000系統的一般網絡結構圖。

圖一、TDC3000網絡結構圖


（一）、Local Control Network 局域控制網

局域控制網簡稱LCN，主要是將一些控制窗口（US操作站）、高級控制模塊（應用模件AM、計算機模件CM）及過程網絡連接在一起，實現數據采集和控制。其性能有：]
Ÿ 廣播式通訊，令牌傳遞，“令牌環”；

Ÿ 傳輸數率為5M/Sec，串行傳輸；

Ÿ 最多可掛64個節點/LCN；

Ÿ 最長達300M/LCN；

Ÿ 最多可擴展到7段，最長為4.9KM；

Ÿ 75歐姆終端同軸電纜，冗余網絡，LCNA、LCNB；

Ÿ 每分鐘自動切換一次。

直接掛在LCN網絡上的設備稱為LCN節點；主要有以下幾種類型：

1． 通用操作站（Universal Station簡稱US）：是TDC3000的人機界口，它可以針對不同的工作而設定為操作員操作站（Operator）、工程師操作站（Engineer）和萬能操作站（操作員站+工程師站）。作為操作員操作站，它可以實現以下功能：監視和操作連續與非連續的過程；報警并處理報警；顯示并打印趨勢、報告和報表；監視和控制系統狀態和診斷程序。作為工程師操作站，可以實現的功能：網絡組態；建立過程數據庫；建立用戶圖形；設計報表；編寫控制語言程序（CL語言）等等。

2． 通用工作站（Universal Work Station簡稱UWS）：也叫遠程工作站，是一種可選的人機界面，功能與US完全一致，唯一不同之處是UWS是用于辦公室環境。

3． UXS操作站：也是一種可選的人機界面，它有兩套操作系統除了具有US的全部功能以外，還有一套UNIX系統，具有窗口畫面的管理功能。一臺UXS操作站最多可打開4個LCN窗口和若干個WINDOWS窗口并可對任意一個窗口進行縮放。UNIX系統主要是用于和上位機通訊如：ALPHA機，實現在PC機上最多可同時觀看到4幅流程圖畫面。

4． 歷史模件（History Module簡稱HM）：提供了大量存儲在硬盤上的數據，在HM中可存儲和訪問的數據類型有：歷史報警；操作站信息；系統狀態變化；系統錯誤信息；系統維護指南；提供報表與趨勢所需的連續過程的歷史數據；所有類型的系統文件等等。

5． 應用模件（Application Module簡稱AM）：具有綜合的控制算法功能，包含了一整套標準的改進型控制算法，并且可運用CL語言進行進一步改進算法和策略。

6． 增強型PLC接口模件（Extend PLC Gateway Module簡稱EPLCG）：主要提供LCN網絡與PLC之間的通訊；轉換LCN與PLC之間的數據；掃描程序，處理PLC的數據并提供報警信息；可支持Modicon PLC、AB PLC和Honeywell PLC；并可進行冗余和非冗余配置。\

7． 工廠網絡模件（Plant Network Module簡稱PLNM）：LCN網絡與上位機網絡的接口模件，主要提供LCN與上位機之間的通訊和數據交換。

8． 網絡接口模件（Network Gateway Module簡稱NG）：連接多條LCN網絡，進行相互訪問。

9． 網絡接口模件（Network Interface Module簡稱NIM）：是LCN網絡與萬能控制網絡（簡稱UCN）的接口，主要完成兩種網絡間的通訊和數據轉換的功能。

（二）、Universal Control Network萬能控制網絡

萬能控制網絡簡稱UCN，主要是傳輸過程數據，完成對生產過程的控制。其性能有：

Ÿ 與過程設備相連；

Ÿ 傳輸數率為5M/Sec；

Ÿ 最多可掛32個冗余節點/UCN；

Ÿ 最長可達800M/UCN；

Ÿ 每條網絡終端都有75歐姆終端電阻；

Ÿ 冗余網絡：UCNA，UCNB。

掛在UCN網絡上的節點有

1． 增強型過程管理器（Advanced Process Manager簡稱APM）：提供了極強的數據采集和控制能力，可處理數字量DI與DO點，模擬量AI與AO點，脈沖量輸入PI，低信號模擬量輸入LLAI、LLMUX等等；多達160條的調節控制回路，可進行流量補償等運算、PID控制、馬達控制等等各種運算或邏輯控制，使用CL語言還可改進控制策略，并可與UCN上其它設備進行點對點通訊。

2． 邏輯控制器（Logic Manager簡稱LM）：是一種以開關量為主的控制器，提供高速邏輯控制，與PLC（即可編程序控制器）相似，可執行數字和模擬量邏輯控制，并可與UCN上的APM或其它LM實現點對點通訊。

二、冶銅工藝中的TDC3000系統

（一）、系統配置

金隆銅業使用的這套DCS系統是HONEYWELL公司的R400版本，于上世紀九十年代后期正式安裝投用。下面是該系統在金隆銅業的詳細配置圖。

圖二、金隆銅業TDC3000系統配置圖

金隆銅業TDC3000系統是以閃速爐為中心，包括硫酸車間、制氧站和電控中心幾個部分，一條冗余的LCN網絡通過光纜擴展將這幾個區域相連而成；LCNE是光纜的接口卡，LCN網絡通過LCNE和光纜相連。系統主體設備如：歷史模件HM、應用模件AM、工廠網絡模件PLNM、增強型PLC接口模件EPLCG都配置在閃速爐中心。三條冗余的UCN網絡UCN1、UCN2、UCN3分別對應于閃速爐、硫酸車間和制氧站。閃速爐區域因參數量較多而配置了兩臺APM和一臺LM，并配置一臺UXS、三臺US，便于工藝人員同時操作；硫酸車間配置了一臺UXS、一臺US和一臺APM；制氧站則配置了兩臺US和一臺APM。

各個區域通過光纜相互進行通訊和交換數據，各區域之間可相互監視，必要時還可以跨區域操作，任何一臺US操作站都可對各區域進行組態、修改程序和監控工藝流程等等。兩臺UXS通過90FS模件與上位機（即ALPHA機）相連，辦公室管理人員可通過PC機同時能打開8幅流程圖畫面，便以各個部門管理和監視；在電控中心（即電儀樓）還配置一臺UWS，以便于維護人員進行遠程修改組態和監視。各區域還可以通過EPLCG、PLNM分別和PLC、上位機進行通訊和數據交換。上位機通過PLNM，可實現對閃速爐的數模控制。通過EPLCG可實現閃速爐、硫酸、制氧的DCS和轉爐、陽極爐PLC之間的數據交換。

有點美中不足的是該系統只支持臺灣的繁體漢字系統，但所有流程圖、點的描述、報表等等，均可以用中文進行描述。

（二）、軟件組態

TDC3000系統的軟件組態主要包括NCF、建點、制作流程圖、報表、按鈕、歷史數據庫和區域數據庫等方面的組態工作，具體說明如下：

1．NCF組態

NCF（Network Configuration File）組態包含了LCN上所有節點的信息。在系統組態時必須先對NCF進行組態，即對系統如何進行配置，包括：區域劃分，單元劃分，節點分配，硬盤分配等等。

Ÿ 區域（AREA）劃分

全廠TDC3000系統共設置為三個區域
AREA 01 閃速爐區域
AREA 02 硫酸車間域

AREA 03 &nbs