一、          TDC3000系統(tǒng)的一般構(gòu)成

    TDC3000系統(tǒng)是由一系列硬件和軟件組成，來(lái)完成數(shù)據(jù)采集和控制。系統(tǒng)主要有兩大網(wǎng)絡(luò)相連接而成。下面是TDC3000系統(tǒng)的一般網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。

圖一、TDC3000網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

  
（一）、Local Control Network 局域控制網(wǎng)

    局域控制網(wǎng)簡(jiǎn)稱(chēng)LCN，主要是將一些控制窗口（US操作站）、高級(jí)控制模塊（應(yīng)用模件AM、計(jì)算機(jī)模件CM）及過(guò)程網(wǎng)絡(luò)連接在一起，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制。其性能有：]
    Ÿ       廣播式通訊，令牌傳遞，“令牌環(huán)”；

    Ÿ       傳輸數(shù)率為5M/Sec，串行傳輸；

    Ÿ       最多可掛64個(gè)節(jié)點(diǎn)/LCN；

    Ÿ       最長(zhǎng)達(dá)300M/LCN；

    Ÿ       最多可擴(kuò)展到7段，最長(zhǎng)為4.9KM；

    Ÿ       75歐姆終端同軸電纜，冗余網(wǎng)絡(luò)，LCNA、LCNB；

    Ÿ       每分鐘自動(dòng)切換一次。

    直接掛在LCN網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備稱(chēng)為LCN節(jié)點(diǎn)；主要有以下幾種類(lèi)型：

    1．        通用操作站（Universal Station簡(jiǎn)稱(chēng)US）：是TDC3000的人機(jī)界口，它可以針對(duì)不同的工作而設(shè)定為操作員操作站（Operator）、工程師操作站（Engineer）和萬(wàn)能操作站（操作員站+工程師站）。作為操作員操作站，它可以實(shí)現(xiàn)以下功能：監(jiān)視和操作連續(xù)與非連續(xù)的過(guò)程；報(bào)警并處理報(bào)警；顯示并打印趨勢(shì)、報(bào)告和報(bào)表；監(jiān)視和控制系統(tǒng)狀態(tài)和診斷程序。作為工程師操作站，可以實(shí)現(xiàn)的功能：網(wǎng)絡(luò)組態(tài)；建立過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)；建立用戶(hù)圖形；設(shè)計(jì)報(bào)表；編寫(xiě)控制語(yǔ)言程序（CL語(yǔ)言）等等。

    2．        通用工作站（Universal Work Station簡(jiǎn)稱(chēng)UWS）：也叫遠(yuǎn)程工作站，是一種可選的人機(jī)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(huán)境。
   
    3．        U^XS操作站：也是一種可選的人機(jī)界面，它有兩套操作系統(tǒng)除了具有US的全部功能以外，還有一套UNIX系統(tǒng)，具有窗口畫(huà)面的管理功能。一臺(tái)U^XS操作站最多可打開(kāi)4個(gè)LCN窗口和若干個(gè)WINDOWS窗口并可對(duì)任意一個(gè)窗口進(jìn)行縮放。UNIX系統(tǒng)主要是用于和上位機(jī)通訊如：ALPHA機(jī)，實(shí)現(xiàn)在PC機(jī)上最多可同時(shí)觀(guān)看到4幅流程圖畫(huà)面。

    4．        歷史模件（History Module簡(jiǎn)稱(chēng)HM）：提供了大量存儲(chǔ)在硬盤(pán)上的數(shù)據(jù)，在HM中可存儲(chǔ)和訪(fǎng)問(wèn)的數(shù)據(jù)類(lèi)型有：歷史報(bào)警；操作站信息；系統(tǒng)狀態(tài)變化；系統(tǒng)錯(cuò)誤信息；系統(tǒng)維護(hù)指南；提供報(bào)表與趨勢(shì)所需的連續(xù)過(guò)程的歷史數(shù)據(jù)；所有類(lèi)型的系統(tǒng)文件等等。

    5．        應(yīng)用模件（Application Module簡(jiǎn)稱(chēng)AM）：具有綜合的控制算法功能，包含了一整套標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)型控制算法，并且可運(yùn)用CL語(yǔ)言進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)算法和策略。

    6．        增強(qiáng)型PLC接口模件（Extend PLC Gateway Module簡(jiǎn)稱(chēng)EPLCG）：主要提供LCN網(wǎng)絡(luò)與PLC之間的通訊；轉(zhuǎn)換LCN與PLC之間的數(shù)據(jù)；掃描程序，處理PLC的數(shù)據(jù)并提供報(bào)警信息；可支持Modicon PLC、AB PLC和Honeywell PLC；并可進(jìn)行冗余和非冗余配置。\

    7．        工廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò)模件（Plant Network Module簡(jiǎn)稱(chēng)PLNM）：LCN網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)的接口模件，主要提供LCN與上位機(jī)之間的通訊和數(shù)據(jù)交換。

    8．        網(wǎng)絡(luò)接口模件（Network Gateway Module簡(jiǎn)稱(chēng)NG）：連接多條LCN網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行相互訪(fǎng)問(wèn)。

    9．        網(wǎng)絡(luò)接口模件（Network Interface Module簡(jiǎn)稱(chēng)NIM）：是LCN網(wǎng)絡(luò)與萬(wàn)能控制網(wǎng)絡(luò)（簡(jiǎn)稱(chēng)UCN）的接口，主要完成兩種網(wǎng)絡(luò)間的通訊和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的功能。

（二）、Universal Control Network萬(wàn)能控制網(wǎng)絡(luò)

    萬(wàn)能控制網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)稱(chēng)UCN，主要是傳輸過(guò)程數(shù)據(jù)，完成對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制。其性能有：

    Ÿ       與過(guò)程設(shè)備相連；

    Ÿ       傳輸數(shù)率為5M/Sec；

    Ÿ       最多可掛32個(gè)冗余節(jié)點(diǎn)/UCN；

    Ÿ       最長(zhǎng)可達(dá)800M/UCN；

    Ÿ       每條網(wǎng)絡(luò)終端都有75歐姆終端電阻；

    Ÿ       冗余網(wǎng)絡(luò)：UCNA，UCNB。

    掛在UCN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)有

    1．        增強(qiáng)型過(guò)程管理器（Advanced Process Manager簡(jiǎn)稱(chēng)APM）：提供了極強(qiáng)的數(shù)據(jù)采集和控制能力，可處理數(shù)字量DI與DO點(diǎn)，模擬量AI與AO點(diǎn)，脈沖量輸入PI，低信號(hào)模擬量輸入LLAI、LLMUX等等；多達(dá)160條的調(diào)節(jié)控制回路，可進(jìn)行流量補(bǔ)償?shù)冗\(yùn)算、PID控制、馬達(dá)控制等等各種運(yùn)算或邏輯控制，使用CL語(yǔ)言還可改進(jìn)控制策略，并可與UCN上其它設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊。

    2．        邏輯控制器（Logic Manager簡(jiǎn)稱(chēng)LM）：是一種以開(kāi)關(guān)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(zhí)行數(shù)字和模擬量邏輯控制，并可與UCN上的APM或其它LM實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊。

二、冶銅工藝中的TDC3000系統(tǒng)

（一）、系統(tǒng)配置

金隆銅業(yè)使用的這套DCS系統(tǒng)是HONEYWELL公司的R400版本，于上世紀(jì)九十年代后期正式安裝投用。下面是該系統(tǒng)在金隆銅業(yè)的詳細(xì)配置圖。

圖二、金隆銅業(yè)TDC3000系統(tǒng)配置圖

    金隆銅業(yè)TDC3000系統(tǒng)是以閃速爐為中心，包括硫酸車(chē)間、制氧站和電控中心幾個(gè)部分，一條冗余的LCN網(wǎng)絡(luò)通過(guò)光纜擴(kuò)展將這幾個(gè)區(qū)域相連而成；LCNE是光纜的接口卡，LCN網(wǎng)絡(luò)通過(guò)LCNE和光纜相連。系統(tǒng)主體設(shè)備如：歷史模件HM、應(yīng)用模件AM、工廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò)模件PLNM、增強(qiáng)型PLC接口模件EPLCG都配置在閃速爐中心。三條冗余的UCN網(wǎng)絡(luò)UCN1、UCN2、UCN3分別對(duì)應(yīng)于閃速爐、硫酸車(chē)間和制氧站。閃速爐區(qū)域因參數(shù)量較多而配置了兩臺(tái)APM和一臺(tái)LM，并配置一臺(tái)U^XS、三臺(tái)US，便于工藝人員同時(shí)操作；硫酸車(chē)間配置了一臺(tái)U^XS、一臺(tái)US和一臺(tái)APM；制氧站則配置了兩臺(tái)US和一臺(tái)APM。

    各個(gè)區(qū)域通過(guò)光纜相互進(jìn)行通訊和交換數(shù)據(jù)，各區(qū)域之間可相互監(jiān)視，必要時(shí)還可以跨區(qū)域操作，任何一臺(tái)US操作站都可對(duì)各區(qū)域進(jìn)行組態(tài)、修改程序和監(jiān)控工藝流程等等。兩臺(tái)U^XS通過(guò)90FS模件與上位機(jī)（即ALPHA機(jī)）相連，辦公室管理人員可通過(guò)PC機(jī)同時(shí)能打開(kāi)8幅流程圖畫(huà)面，便以各個(gè)部門(mén)管理和監(jiān)視；在電控中心（即電儀樓）還配置一臺(tái)UWS，以便于維護(hù)人員進(jìn)行遠(yuǎn)程修改組態(tài)和監(jiān)視。各區(qū)域還可以通過(guò)EPLCG、PLNM分別和PLC、上位機(jī)進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)交換。上位機(jī)通過(guò)PLNM，可實(shí)現(xiàn)對(duì)閃速爐的數(shù)模控制。通過(guò)EPLCG可實(shí)現(xiàn)閃速爐、硫酸、制氧的DCS和轉(zhuǎn)爐、陽(yáng)極爐PLC之間的數(shù)據(jù)交換。

    有點(diǎn)美中不足的是該系統(tǒng)只支持臺(tái)灣的繁體漢字系統(tǒng)，但所有流程圖、點(diǎn)的描述、報(bào)表等等，均可以用中文進(jìn)行描述。

（二）、軟件組態(tài)

    TDC3000系統(tǒng)的軟件組態(tài)主要包括NCF、建點(diǎn)、制作流程圖、報(bào)表、按鈕、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和區(qū)域數(shù)據(jù)庫(kù)等方面的組態(tài)工作，具體說(shuō)明如下：

1．NCF組態(tài)

    NCF（Network Configuration File）組態(tài)包含了LCN上所有節(jié)點(diǎn)的信息。在系統(tǒng)組態(tài)時(shí)必須先對(duì)NCF進(jìn)行組態(tài)，即對(duì)系統(tǒng)如何進(jìn)行配置，包括：區(qū)域劃分，單元?jiǎng)澐郑?jié)點(diǎn)分配，硬盤(pán)分配等等。

    Ÿ    區(qū)域（AREA）劃分

    全廠(chǎng)TDC3000系統(tǒng)共設(shè)置為三個(gè)區(qū)域
     AREA 01       閃速爐區(qū)域
     AREA 02       硫酸車(chē)間域

AREA 03       制氧站區(qū)域

Ÿ       操作臺(tái)（CONSOLE）劃分

    TDC3000系統(tǒng)中，CONSOLE為一個(gè)軟件的邏輯概念，即同一個(gè)CONSOLE內(nèi)，其外設(shè)（含US）共享。CONSOLE與區(qū)域是對(duì)應(yīng)的。

全廠(chǎng)TDC3000系統(tǒng)共設(shè)置為三個(gè)CONSOLE：
    CONSOLE 01      監(jiān)控閃速爐區(qū)域
    CONSOLE 02      監(jiān)控硫酸車(chē)間域

    CONSOLE 03      監(jiān)控制氧站區(qū)域

Ÿ       單元（UNIT）劃分：

    單元是為系統(tǒng)劃分而設(shè)立的概念，最多可組態(tài)到100個(gè)單元。全廠(chǎng)共配置了27個(gè)單元：
 
    閃速爐：15個(gè)單元，分別為1到15單元；

    硫酸：6個(gè)單元，分別為31到36單元；

    制氧：6個(gè)單元，分別為61到66單元。

Ÿ    節(jié)點(diǎn)（NODE）劃分：

    節(jié)點(diǎn)劃分即對(duì)LCN上所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，金隆DCS有以下幾種類(lèi)型：US、UXS、UWS、HM、AM、NIM、CNI、PLNM、EPLCG等，分別對(duì)應(yīng)于閃速爐區(qū)域：1#UXS、2#3#4#US、9#UWS、11#12#冗余NIM、17#AM、19#HM、21#CNI和23#EPLCG；硫酸車(chē)間域：5#UXS、6#US和13#14#冗余NIM；制氧區(qū)域：7#US、8#US和15#16#冗余NIM。各節(jié)點(diǎn)所編的號(hào)必須與節(jié)點(diǎn)上的主板地址一一對(duì)應(yīng)。

Ÿ     卷組態(tài)（Volume Configuration）

    卷組態(tài)即對(duì)硬盤(pán)進(jìn)行劃分，包括對(duì)系統(tǒng)文件及用戶(hù)文件進(jìn)行卷命名和空間劃分，其中系統(tǒng)卷名有13個(gè)，是固定不變的；用戶(hù)卷名有2個(gè)，分別為PICS和USER，在用戶(hù)卷名下可創(chuàng)建若干個(gè)分卷名，用于存放流程圖、報(bào)表、CL程序等用戶(hù)文件。
 
    NCF組態(tài)很重要，一旦分配好，便不能更改，因此在NCF組態(tài)前，必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)考慮周到。硬盤(pán)空間最好配置在90%~95%之間，這樣系統(tǒng)運(yùn)行最好。NCF組態(tài)好后，才能進(jìn)行其他的組態(tài)。

2．建點(diǎn)（Building Points）

    TDC3000系統(tǒng)的點(diǎn)有硬點(diǎn)和軟點(diǎn)之分，所謂硬點(diǎn)即直接和I/O相連的點(diǎn)，其它所有的點(diǎn)為軟點(diǎn)，不論是硬點(diǎn)還是軟點(diǎn)所創(chuàng)建的點(diǎn)名即點(diǎn)的位號(hào)必須是唯一的，不能有相同的位號(hào)存在。建點(diǎn)主要包括AM、EPLCG、PLNM、APM和LM的建點(diǎn)。

    以APM為例：在對(duì)APM建點(diǎn)時(shí)，必須先對(duì)UCN上各個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址、節(jié)點(diǎn)的類(lèi)型、節(jié)點(diǎn)的配置進(jìn)行定義，還需對(duì)APM控制功能的數(shù)目與掃描速率以及將每塊卡塊的物理位置與邏輯塊號(hào)一一對(duì)應(yīng)起來(lái)，并分配好。然后才進(jìn)行建點(diǎn)，信息包括點(diǎn)的描述、單位說(shuō)明、地址和單元分配、參數(shù)設(shè)置等等。

    TDC3000系統(tǒng)點(diǎn)的類(lèi)型是非常豐富的，有各種各樣不同功能的點(diǎn)，極大地豐富了組態(tài)人員的組態(tài)工作。其類(lèi)型有：
    Ÿ             模擬量輸入點(diǎn)AI
    Ÿ             模擬量輸出點(diǎn)AO
    Ÿ             數(shù)字量輸入點(diǎn)DI
    Ÿ             數(shù)字量輸出點(diǎn)DO
    Ÿ             過(guò)程調(diào)節(jié)點(diǎn)REG PV
    Ÿ             調(diào)節(jié)控制點(diǎn)REG CON
    Ÿ             標(biāo)志點(diǎn)FLAG
    Ÿ             定時(shí)器點(diǎn)TIMER
    Ÿ             數(shù)字組合點(diǎn)DC
    Ÿ             數(shù)值量點(diǎn)NUMERIC
    Ÿ             邏輯控制點(diǎn)LOGIC
    Ÿ             開(kāi)關(guān)量選擇點(diǎn)SWITCH
    Ÿ             用戶(hù)數(shù)據(jù)段點(diǎn)CUSTOM
    Ÿ             手動(dòng)/自動(dòng)點(diǎn)MAN/AUTO

3．       流程圖制作（Picture Building）

    TDC3000提供了強(qiáng)大的制圖軟件，組態(tài)人員可以在圖形編輯畫(huà)面上添加管線(xiàn)、設(shè)備或在原先的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改編輯，還可以在設(shè)備上添加各種條件與變體、增加變量等等。流程圖制作好后，經(jīng)過(guò)編輯，便可以調(diào)出監(jiān)視。在流程圖上，操作員可以得到大量的信息，例如：設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，各個(gè)參數(shù)運(yùn)行指示值，閥門(mén)開(kāi)度等等。TDC3000還帶有觸屏操作功能，操作員可以很方便地在流程圖上進(jìn)行SP、OP等參數(shù)的輸入和DO、DC等設(shè)備的開(kāi)停操作。由于閃速爐、硫酸和制氧在同一個(gè)LCN網(wǎng)絡(luò)上，各個(gè)之間的設(shè)備狀態(tài)可以很方便地在同一幅畫(huà)面上進(jìn)行監(jiān)視。EPLCG的相連可以很方便地將轉(zhuǎn)爐、陽(yáng)極爐的數(shù)據(jù)顯示在流程圖上，極大地方便了生產(chǎn)上的操作。

4．自由格式報(bào)表制作（Free Format Logs）

    自由格式報(bào)表FFL為用戶(hù)提供了自由設(shè)計(jì)、尺寸大小、制作過(guò)程信息報(bào)表并打印的手段。報(bào)表尺寸最大為132列寬、66行長(zhǎng)，最多可以制作400個(gè)FFL。可以將生產(chǎn)過(guò)程的參數(shù)和狀態(tài)用報(bào)表記錄下來(lái)，按請(qǐng)求或固定的時(shí)間間隔進(jìn)行打印。

5．按鈕組態(tài)（Button Configuration）

    按鈕組態(tài)是將US、U^XS或UWS站的操作員鍵盤(pán)上1-85個(gè)按鈕賦予一個(gè)或一系列特定操作功能。如：某一幅工藝流程圖、某張報(bào)警畫(huà)面、清屏、趨勢(shì)圖等等，以便于操作員操作。

6．建立歷史數(shù)據(jù)庫(kù)（Building History Group）

    將所有類(lèi)型的連續(xù)數(shù)值以瞬時(shí)值、小時(shí)、日、班、月平均和用戶(hù)平均值等形式以一定的時(shí)間間隔收集，并存放于硬盤(pán)HM中用戶(hù)組態(tài)的卷下。每個(gè)HM最多可建有120個(gè)歷史組，每個(gè)歷史組里最多可組態(tài)20個(gè)點(diǎn)，并且同一個(gè)歷史組中的點(diǎn)必須是同一個(gè)單元中的點(diǎn)。如果收集到的數(shù)據(jù)，以小時(shí)存放可保存170個(gè)小時(shí)、以班存放可保存43個(gè)班、以日存放可保存33天、以月存放可保存14個(gè)月。歷史組的功能是將收集到的數(shù)據(jù)用于自由格式報(bào)表、趨勢(shì)顯示、打印趨勢(shì)和歷史記錄等（注：只有在歷史組中組態(tài)為瞬間點(diǎn)Snapshot時(shí)，才有歷史趨勢(shì)顯示）。金隆銅業(yè)所建的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)全部為瞬間點(diǎn)（單位為秒）和用戶(hù)平均值（單位為分）兩種方式采集數(shù)據(jù)，以便用于參數(shù)的歷史趨勢(shì)和用戶(hù)平均值顯示，并可作為過(guò)程狀態(tài)或報(bào)警分析等等。

建立區(qū)域數(shù)據(jù)庫(kù)（Building Area Database）

    區(qū)域數(shù)據(jù)庫(kù)是真正的US數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，是操作員用于控制本區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)顯示。當(dāng)用戶(hù)流程圖、按鈕組態(tài)和自由格式報(bào)表組態(tài)完畢后，才可以建立區(qū)域數(shù)據(jù)庫(kù)。區(qū)域數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容包括如下：

    Ÿ       配置到區(qū)域的單元：將本區(qū)域的單元列出來(lái)。
    Ÿ       區(qū)域總貌顯示：顯示定義在總貌中的組，最多可組態(tài)36個(gè)組顯示。
    Ÿ       區(qū)域組顯示：將相關(guān)聯(lián)的點(diǎn)放在一個(gè)操作組里，這樣操作員可同時(shí)監(jiān)視這幾個(gè)點(diǎn)。每個(gè)組最多可組態(tài)8個(gè)點(diǎn)，每個(gè)區(qū)域可組態(tài)400個(gè)操作組，1~390組為工程師組態(tài)，屬永久性的，操作員不能更改，391~400組操作員可組態(tài)，屬臨時(shí)性的，可任意修改或刪除。
    Ÿ       區(qū)域的區(qū)域和單元顯示：區(qū)域的區(qū)域顯示是根據(jù)工藝要求，在本區(qū)域選出重要的24個(gè)點(diǎn)，并設(shè)定時(shí)間基數(shù)，以顯示點(diǎn)的趨勢(shì)變化；區(qū)域的單元顯示是從每個(gè)單元中選出24個(gè)點(diǎn)，設(shè)定時(shí)間基數(shù)，作為單元趨勢(shì)顯示。
    Ÿ       程序點(diǎn)組：是CL語(yǔ)言程序的一個(gè)窗口，最多可組態(tài)50個(gè)程序點(diǎn)組（401~450組），每組最多可建6個(gè)程序點(diǎn)組。
    Ÿ       定義自由格式報(bào)表：定義如何調(diào)用和什么時(shí)間調(diào)用報(bào)表，并指定報(bào)表的名稱(chēng)，及可使用的打印機(jī)號(hào)。

區(qū)域數(shù)據(jù)庫(kù)全部建完后，TDC3000系統(tǒng)的組態(tài)也就完成了。當(dāng)然在以后還可以對(duì)以上所有的組態(tài)除了NCF組態(tài)和APM等BOX點(diǎn)的分配不能修改以外其它如：流程圖、建點(diǎn)、報(bào)表、區(qū)域數(shù)據(jù)庫(kù)、按鈕組態(tài)等等均可以進(jìn)行添加、修改和刪除等。