DCS系统在铜冶炼工艺中的应用

一、 TDC3000系统的一般构成

TDC3000系统是由一系列硬件和软件组成，来完成数据采集和控制。系统主要有两大网络相连接而成。下面是TDC3000系统的一般网络结构图。

图一、TDC3000网络结构图


（一）、Local Control Network 局域控制网

局域控制网简称LCN，主要是将一些控制窗口（US操作站）、高级控制模块（应用模件AM、计算机模件CM）及过程网络连接在一起，实现数据采集和控制。其性能有：]
Ÿ 广播式通讯，令牌传递，“令牌环”；

Ÿ 传输数率为5M/Sec，串行传输；

Ÿ 最多可挂64个节点/LCN；

Ÿ 最长达300M/LCN；

Ÿ 最多可扩展到7段，最长为4.9KM；

Ÿ 75欧姆终端同轴电缆，冗余网络，LCNA、LCNB；

Ÿ 每分钟自动切换一次。

直接挂在LCN网络上的设备称为LCN节点；主要有以下几种类型：

1． 通用操作站（Universal Station简称US）：是TDC3000的人机界口，它可以针对不同的工作而设定为操作员操作站（Operator）、工程师操作站（Engineer）和万能操作站（操作员站+工程师站）。作为操作员操作站，它可以实现以下功能：监视和操作连续与非连续的过程；报警并处理报警；显示并打印趋势、报告和报表；监视和控制系统状态和诊断程序。作为工程师操作站，可以实现的功能：网络组态；建立过程数据库；建立用户图形；设计报表；编写控制语言程序（CL语言）等等。

2． 通用工作站（Universal Work Station简称UWS）：也叫远程工作站，是一种可选的人机界面，功能与US完全一致，唯一不同之处是UWS是用于办公室环境。

3． UXS操作站：也是一种可选的人机界面，它有两套操作系统除了具有US的全部功能以外，还有一套UNIX系统，具有窗口画面的管理功能。一台UXS操作站最多可打开4个LCN窗口和若干个WINDOWS窗口并可对任意一个窗口进行缩放。UNIX系统主要是用于和上位机通讯如：ALPHA机，实现在PC机上最多可同时观看到4幅流程图画面。

4． 历史模件（History Module简称HM）：提供了大量存储在硬盘上的数据，在HM中可存储和访问的数据类型有：历史报警；操作站信息；系统状态变化；系统错误信息；系统维护指南；提供报表与趋势所需的连续过程的历史数据；所有类型的系统文件等等。

5． 应用模件（Application Module简称AM）：具有综合的控制算法功能，包含了一整套标准的改进型控制算法，并且可运用CL语言进行进一步改进算法和策略。

6． 增强型PLC接口模件（Extend PLC Gateway Module简称EPLCG）：主要提供LCN网络与PLC之间的通讯；转换LCN与PLC之间的数据；扫描程序，处理PLC的数据并提供报警信息；可支持Modicon PLC、AB PLC和Honeywell PLC；并可进行冗余和非冗余配置。\

7． 工厂网络模件（Plant Network Module简称PLNM）：LCN网络与上位机网络的接口模件，主要提供LCN与上位机之间的通讯和数据交换。

8． 网络接口模件（Network Gateway Module简称NG）：连接多条LCN网络，进行相互访问。

9． 网络接口模件（Network Interface Module简称NIM）：是LCN网络与万能控制网络（简称UCN）的接口，主要完成两种网络间的通讯和数据转换的功能。

（二）、Universal Control Network万能控制网络

万能控制网络简称UCN，主要是传输过程数据，完成对生产过程的控制。其性能有：

Ÿ 与过程设备相连；

Ÿ 传输数率为5M/Sec；

Ÿ 最多可挂32个冗余节点/UCN；

Ÿ 最长可达800M/UCN；

Ÿ 每条网络终端都有75欧姆终端电阻；

Ÿ 冗余网络：UCNA，UCNB。

挂在UCN网络上的节点有

1． 增强型过程管理器（Advanced Process Manager简称APM）：提供了极强的数据采集和控制能力，可处理数字量DI与DO点，模拟量AI与AO点，脉冲量输入PI，低信号模拟量输入LLAI、LLMUX等等；多达160条的调节控制回路，可进行流量补偿等运算、PID控制、马达控制等等各种运算或逻辑控制，使用CL语言还可改进控制策略，并可与UCN上其它设备进行点对点通讯。

2． 逻辑控制器（Logic Manager简称LM）：是一种以开关量为主的控制器，提供高速逻辑控制，与PLC（即可编程序控制器）相似，可执行数字和模拟量逻辑控制，并可与UCN上的APM或其它LM实现点对点通讯。

二、冶铜工艺中的TDC3000系统

（一）、系统配置

金隆铜业使用的这套DCS系统是HONEYWELL公司的R400版本，于上世纪九十年代后期正式安装投用。下面是该系统在金隆铜业的详细配置图。

图二、金隆铜业TDC3000系统配置图

金隆铜业TDC3000系统是以闪速炉为中心，包括硫酸车间、制氧站和电控中心几个部分，一条冗余的LCN网络通过光缆扩展将这几个区域相连而成；LCNE是光缆的接口卡，LCN网络通过LCNE和光缆相连。系统主体设备如：历史模件HM、应用模件AM、工厂网络模件PLNM、增强型PLC接口模件EPLCG都配置在闪速炉中心。三条冗余的UCN网络UCN1、UCN2、UCN3分别对应于闪速炉、硫酸车间和制氧站。闪速炉区域因参数量较多而配置了两台APM和一台LM，并配置一台UXS、三台US，便于工艺人员同时操作；硫酸车间配置了一台UXS、一台US和一台APM；制氧站则配置了两台US和一台APM。

各个区域通过光缆相互进行通讯和交换数据，各区域之间可相互监视，必要时还可以跨区域操作，任何一台US操作站都可对各区域进行组态、修改程序和监控工艺流程等等。两台UXS通过90FS模件与上位机（即ALPHA机）相连，办公室管理人员可通过PC机同时能打开8幅流程图画面，便以各个部门管理和监视；在电控中心（即电仪楼）还配置一台UWS，以便于维护人员进行远程修改组态和监视。各区域还可以通过EPLCG、PLNM分别和PLC、上位机进行通讯和数据交换。上位机通过PLNM，可实现对闪速炉的数模控制。通过EPLCG可实现闪速炉、硫酸、制氧的DCS和转炉、阳极炉PLC之间的数据交换。

有点美中不足的是该系统只支持台湾的繁体汉字系统，但所有流程图、点的描述、报表等等，均可以用中文进行描述。

（二）、软件组态

TDC3000系统的软件组态主要包括NCF、建点、制作流程图、报表、按钮、历史数据库和区域数据库等方面的组态工作，具体说明如下：

1．NCF组态

NCF（Network Configuration File）组态包含了LCN上所有节点的信息。在系统组态时必须先对NCF进行组态，即对系统如何进行配置，包括：区域划分，单元划分，节点分配，硬盘分配等等。

Ÿ 区域（AREA）划分

全厂TDC3000系统共设置为三个区域
AREA 01 闪速炉区域
AREA 02 硫酸车间域

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