南昌西门子授权代理商DP电缆供应商

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一、项目名称：气管网的 SA 控制

（ TCS for SA Operation of Gas Pipelines ）


二、项目背景

1992 年三月， Transwestern 管道公司（ Enron 公司的联营公司，以下简称 TW ）开始一个项目，该项目旨在通过输油管道网的改造来提高输送气的能力，公司的输油管道从奥克拉荷马和得克萨斯一直延伸 1000 英里到加利福尼亚中部和南部的各个网点，气输送由十二个泵站负责，气流由带有三台五千马力的大型空压机的泵站驱动。 传统上，沿输送管线分布的每个泵站 24 小时都有人值守，以维护每个泵站的三台空压缩机。为使气的输送正常，每次都需要技术人员从休斯顿控制的电话告知何时开动空压机，何时调节输出量，何时关机。并根据公共网点用气需要量的变化，日夜不停地由人改变供气量。旧的空压机控制方式直到近期才改变。旧控制系统的设计带有延时继电器和单回路控制器，它们存在几个问题：不能与休斯顿控制组网工作，难以用梯形逻辑进行编程修改，报表能力有限和蹩脚的操作员界面。

在搜寻新的解决方案中， TW 与系统供应商 WAYSON 接触联系， WAYSON 是基于用户需求的集散系统 TCS 的 OEM 制造商，一个基于 PC 的 SA 系统被给了 TM ，这个系统结合了以下特点：一个带有 32 位 SNAP 控制器的 486 个人计算机，智能 I/O 模块，流程图形 FACTORY FLOOR 控制软件。经过多方比较评估，公司认为 TCS 系统具有以下特点：使用户好地介入工艺过程的界面，大的编程灵活性，组网能力和简单人机操作员界面；而所有这些特点都建立在一个具有吸引力的性能 / 价格比的基础上。系统具有模块化结构，它使以后系统能灵活随意地修改，因此公司选择新墨西哥站点的托罗作为新控制系统的一个实验现场，该系统终也将代替其他站点的控制设备。


三、新系统组成

好的控制特性

托罗站原被设计成共有 550 个 I/O 点的系统，三个发动机中，每台共使用了 144 个 OPTO22 的 I/O 点，其有 80 个开关量和 64 个模拟量点。新系统被设计成带有 4 个 SNAP 控制器的系统， SNAP 以点对点方式进行数据交换，其中一台 SNAP 控制器被设计成主控制器（每台发动机配 一台从控制器），所有控制器通过 ARCENT 网连接在一起，主控制器和其他三台发动机的从控制器都有各自的打印数据记录。使用新系统，公司的休斯顿操作现在通过卫星通讯能直接向主控制器发出空压机的启动、调节或停止的命令，而主控制器与每台从属控制器进行通讯。控制对每个发动机能监控过 50 多个 I/O 点，通过这些 I/O 点及其构成的 PID 回路对发动机的定时、温度、压力报警进行控制，并将结果返还给控制器。 发动机温度 PID 回路控制是用 SNAP 的智能模拟 I/O 模块在 I/O 级就完成，风冷型制冷机成年累月地对发动机提供 24 小时不停的冷却。

智能I/O

控制发动机温度和压力的 I/O 智能单元通过一根双绞线和控制器相连，可以构成很大的分布式系统。每个智能单元含有很多就地控制的带光隔离功能的 12 位 I/O 模块和一个智能控制单元。模拟量智能单元可以完成高低限报警、滤波、热电偶线性化、波形产生、累加、平均、斜坡函数和其他功能。对 TW 而言， SNAP 的智能 I/O 模块在工作量和成本方面占有重要优势。 因为系统要求具有故障纠错能力，所以旧系统将所有 I/O 点从发动机室用硬线连到主控制室中。而 SNAP 系统的分布式智能单元提供了在 I/O 一级的就地控制能力，所以只需将三个从属控制器用线和主控制器机房相连接。一个可与各从控制器通信的、设立在机房的智能单元能立完成紧急停车任务，从而省去了昂贵的并需花大量时间安装的硬线连接的继电器控制面板。

危险环境操作运行

SNAP 产品具有一类危险环境工作资格证书。它使 TW 能够将三个机房用的控制器放在标准的 NEMA 机箱内，而没有该证书的控制器放在昂贵的防爆箱内才能工作。
TW 采用 FACTORY FLOOR 软件对 SNAP 控制器进行编程， FACTORY FLOOR 通过流程图画面提供了一个控制逻辑的清晰的可见的表达方式。通过用带有一个或多个命令的动作块来绘制一个“ TO DO ”（需要做）的表格，例如“打开阀门 1 ”，然后将这些动作块与条件模块用线相连以确定条件是否满足，即会问“阀门 1 开了吗？”动作块间的连线显示执行的顺序。通过以上方法就编制好了一个应用程序。

TW 的发动机内部的温度和压力是用 PID 环路来调节的，这些 PID 环路非常复杂，进行浮点运算， FACTORY FLOOR 支持 IEEE 标准的浮点算法，这种浮点算法通过在控制器一级的 SNAP 的数学协处理器实施运算。另一个对 SNAP 的长处是在每个从控制器和主控制器上均可进行数据记录。

人机界面软件

TW 用新的 MMI 软件对操作员界面进行编程。由于新的软件的显示数据库和控制数据库是同一个，所以省去了数据库对应工作，使精度高，并减少了编程时间。新的软件可以对 I/O 、控制变量、报警状态、数据记录进行访问，其复杂而精致的目标生成的图形软件环境包括一系列的 3-D 图库和 ISA 符号库，这些特点使得操作员界面的开发变得非常容易。

TW 的操作员在每个系统的现场均使用 MMI 软件，当发现问题时，操作员很容易就能确定原因，从而能派出合适的机械或仪表技术员。

软件的简易性使得操作员不必成为培训过的程序员就可以进行大多数简单的维护，次使用的操作员也有可能对 MMI 进行升级。


四、结语

随着托罗基地安装工程的完工， TW 开始用 SNAP 对位于另一处 ---- 亚利桑那州的泵站也进行了升级和新，这个泵站有望在几个月后投产，接着，源源不断随后而来要求改造的泵站的换可能要花去 WAYSON 该工程组的工程师们几年的时间。

1 引言

本着技术、配置合理、操作维护简单、节约投资的原则，基础自动化采用电仪一体化的可编程序控制器（PLC）进行控制，铸机本体设置操作站和操作台。三电（电气、仪表和计算机）自动化控制系统设计拟采用网络控制技术，其基础自动化级设计方案，是集自动化技术、计算机技术和通讯技术为一体的控制方案。


2、 方案的研究和确定

基础自动化级采用以 PLC 控制装置为（电控和仪控），根据控制功能区域划分为分散式的控制单元，采用典型的远程I/O，这样可以大量节省控制电缆和施工费用。每流仪表柜、阀柜、控制操作台（主操作台、拉矫切割操作台、出坯操作台）分别设置远程I/O站，实现分散远程控制，系统简单。仪表检测和控制亦采用 PLC 控制装置，完成过程参数设定、采集、监视及回路调节。通过软件组态编程实现过程控制所必要的全部监控功能。从而满足工艺模型自动控制、工况监测、生产、介质消耗计量等要求。从而满足工艺模型自动控制、工况监测、生产、介质消耗计量等要求。

整体自动化信息系统由四级构成：4级，公司生产信息管理系统；3级，生产控制计算机系统；2级，过程控制计算机系统；1级，基础自动化系统。L4包括生产管理、物流管理、质量管理、技术管理、成本管理、销售管理和发货管理等功能。L3负责对各生产机组的生产组织和协调，是信息系统的枢纽。它接受L4的生产计划，下达生产指令。L2的功能包括铸机的物料跟踪、模型计算、参数设定、质量跟踪和班报表/日报表等。L1（基础自动化系统）由电气和仪表等控制系统组成，控制上主要包括逻辑/顺序控制、传动控制、回路控制，人机接口和数据通信等。过程控制计算机（L2）和HMI人机接口（含L1级）过程控制计算机系统，上连生产控制计算机系统，下接基础自动化系统。主要完成生产计划的接受、跟踪，生产节奏控制，生产实绩上传，模型计算，生产报表等功能。设置过程控制计算机的主要目的是实现快速有效的模型控制和信息管理。本着、适用、经济、易操作管理和可扩充的原则对二级计算机进行配置。HMI计算机监视操作站和PLC在开放的网络上进行数据采集和过程监控。操作站采用台式计算机，配置：。L2级和L1级操作站只是在功能上进行划分，而在物理连接上没有分别。


3、 技术方案的特点

1. 运转模式

运转模式分为：送引锭准备模式，送引锭模式 ，浇铸准备模式，浇铸模式，尾坯模式,检测模式.

(1) 送引锭准备模式

送引锭准备模式，亦称准备模式。

用于线上设备的维修与调整，以达到浇铸前各设备处于待运转状态。此模式只能从尾坯模式后选择。


(2) 送引锭模式

送引锭模式铸机中有关操作的模式。此模式可以从送引锭准备模式后选择。


(3) 浇铸准备模式

浇铸准备模式，亦称保持模式。是引锭头进入结晶器后等待铸造的模式。从送引锭模式完成开始到开浇为止。此模式开始后，为了防止引锭下滑，1#~4#扇形段内弧驱动辊处于制动状态。


(4) 浇铸模式

用于正常浇铸。此模式只能从浇铸准备模式后选择。


(5) 尾坯模式

拉尾坯模式，用于浇铸末期对结晶器中钢液面进行封处理后进行的操作。只能从浇铸模式后开始。此模式包括重拉坯，即各种原因致使正常浇铸操作中断时的拉坯。


(6) 检测模式

有三种功能:a.辊缝测量 b.辊子旋转测量 c.外弧对弧测量

硬件采用AB公司产品，主要包括PLC模块、控制单元、通讯接口、HMI。每台操作站具体配置如下：

(1)工控机P4，主频2.8 GHZ，内存512MB，硬盘80GB,采用19"液晶显示器

(2)软件系统组成：编程软件RSLOGIX5000、过程画面编辑软件RSView32。

(3)系统网络结构


整个基础自动化采用可编程序控制器（PLC）进行控制，连铸机设置三套PLC和三套HMI操作站。PLC公用系统一台，铸流系统一台，仪控系统一台。PLC计算机之间将通过光纤收发器转换为100Mbps工业Ethernet网相连。PLC的主机与远程站之间连接采用ControlNet网络连接，变频器传动装置之间采用DeviceNet网络连接。

4、软件特点

1756-L55 ControlLogix5555 Controller，具有以下特点：①无缝连接，易于和现有的PLC系统集成；现有网络的用户可以与其它网络上的程序控制器透明的收发信息；②快速性，它是通过背板提供了高速，而且它提供了一个高速的控制平台，提供了一个模块化的控制方法；③可升级，可根据需要，增加或减少控制器和通讯模块的个数，可在一个机架内使用多个控制器；④工业化，它提供了一个硬件平台，可耐受振动、高温和各种工业环境的电气干扰；⑤集成化，它建立了一个集成了多种技术的系统平台，包括顺序控制、运动控制、传动控制和过程应用；⑥结构紧凑，它适用于控制高度分散并且配电盘空间有限的应用场合。无论在控制速度上还是控制精度、抗干扰性、灵活性各方面都处于PLC产品的地位。

工业自动化控制系统所使用的软件平台，保证性能稳定，功能强大，bbbbbbs2000 professional 操作系统稳定，它成为工业自动化控制系统软件平台的。编程软件RSLOGIX5000能完成庞大的逻辑控制，采用结构和数组的符号化编程，以及于顺序控制、运动控制、过程控制和传动控制场合的指令集，可以随心所欲的实现各种控制要求。Controller tags中可以输入中文方便的进行程序注释。上位软件Rsview32，不但可以画出逼真的图形，它还将数据显示、模拟操作，数据库，实时趋势，历史趋势，报警，打印等功能紧密结合，的实现了生产的自动化操作控制；它能将数据库的数据按时间存放在数据文件里供历史趋势文件调用显示，这样就能把几个小时、几天，甚至几个月前的数据用数据曲线和具体数据的形式展示给工程师们，以便分析事故和改进工艺。因此，bbbbbbs2000 professional, RSLOGIX5000, Rsview32成为本次自动化控制系统的开发工具。

一、应用背景
目前大部分加油公司都管辖很多加油站，公司的加油站分布较分散，很长时间以来，各站之间的交流相对较少，而且没有固定的销售区域划分和统一的销售策略，因此在开展经营活动中基本处于各自为战的状态，不但难以产生较大的规模效应，而且很容易出现自己人打自己人的情况；同时公司一直存在信息渠道不畅，滞后，客户管理能力低下等问题。在油品零售市场竞争逐趋激烈的今天，这些问题对于油品经营公司来说都会是致命的。
二、系统概述
威控科技加油站信息化管理系统是针对国内油品零售企业的业务管理和市场营销特点设计，以加油站客户关系管理和营销管理为导向的行业ERP系统。既涵盖传统业务管理内容，以兼容“公交一卡通”的非接触式IC卡为载体，为加油站提供了“一对一”的个性化营销服务和客户管理的技术平台。同时与加油站设备规范集成，在加油站前台实现了记名式的多种支付应用，并可与油库系统集成实现油品主动配送。采用加油站信息化系统。该系统以射频IC卡应用为特色，一卡多用，可在加油站油岛前台支持储值、信用、积分、折扣等多种应用模式，实现可控制的个性化营销管理。在加油站网络层面上强化企业的客户关系管理水平，提升网络的营运效率。
系统采用威控科技的加油站控制器RTU2600作为系统硬件，采用Microsoft SQL Server 2005数据库和, 开发的基于Web Enable的信息系统，从而实现加油站的信息化和web发布的功能。系统实现了加油站基础管理、加油站设备监控、加油站班组管理模块、加油站进销存业务管理和系统管理、业务报表汇计、客户管理、客户卡管理等。
三、系统优势
1、有效降低运营成本，杜绝管理漏洞。总部管理人员可通过系统了解到下属加油站实时的油罐液位信息及每一笔详实准确的加油记录和相关统计数据，从而方便管理人员对油站销售过程的实时监控及安排油品资源的及时配送。
2、大大提升对部分边缘区域加油站的管理务能力。信息传送一直是一大难题，通过电话、传真等方式又无法保信息传送的准确性和详实性，应用系统后，很好地解决了此问题。管理人员可随时了解油站的业务发展状况，而油站也可快速获得由总部提供的如油品配送、油品变价、促销政策等一系列服务内容。
3、总部控管，整体营销，大大提升了加油用户对应用信息化系统公司石油的认同度。随着联网发行储值卡、记账卡、积分卡工作的不断开展，公司下属加油站的客户量正在日渐增加；客户量的上升，不仅带动了销售，也从另一个侧面反映出：在加油站管理信息系统的协助下，公司正在以其的服务精神、严谨的管理风格逐步赢得客户的信赖，从而在市场竞争中确立战略优势。

1 引言

近年来在城市污水处理的工艺中，投资少、运行灵活的SBR处理工艺得到广泛的应用。SBR(Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process)序批式活性污泥工艺早在1904年就被开发，并了较好的效果,只是由于当时的自动化水平和设备制造工艺的限制，所以没有得到推广应用。而近年来随着自动化技术及在线监测技术的飞速发展，为SBR工艺的发展和应用提供了前提条件，因为对污水处理工艺进行自动化监测和实时控制是提高污水处理效率、降低处理能耗的关键，所以SBR工艺也是各种污水处理工艺中对自动化系统要求较高的一种工艺。SBR反应过程主要是在生物反应池内进行的，该工艺主要由进水、曝气、沉淀、排水和闲置等五个阶段组成。SBR工艺的处理效果主要取决于其运行参数，其中主要参数包括各反应段时间以及曝气强度。一般采用以PLC为的工艺过程自动监控系统，实时控制鼓风机、水泵、电动阀等设备及各反应段时间，使水质达到国家规定的排放标准。

由此可见，SBR污水处理工艺是一个多参量(如液位、流量、压力、生物指标等)、多任务(如污水输送、风量控制、水泵的启停等)、多设备(如格栅机、水泵、鼓风机、阀门等) 且具有随机性 、时变性和耦合性的复杂系统。因此，应由稳定的数据信息交换网络与综合管理系统来进行自动化的管理，使之地运行。


2 工业以太网PROFINET技术应用

所谓工业以太网，一般来讲是指技术上与商用以太网（即IEEE802.3标准）兼容，但在产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、性、抗干扰性和本质等方面能满足工业现场的需要。

PROFINET是Process Field Net的缩写，它是PROFIBUS客户、生产商与系统集成联盟协会推出的在PROFIBUS与以太网间全开放的通信协议。PROFINET是一种基于实时工业以太网的自动化解决方案，它以一整套完整并可升级的方式，可以为PROFIBUS及其他各种现场总线网络提供以太网移植服务;PROFINET标准的开放性保证了其长远的兼容性与扩展性，从而可以保护用户的投资与利益。 PROFINET可以使工程与组态、试运行、操作和维护为便捷，并且能够与PROFIBUS以及其它现场总线网络实现无缝集成与连接。

这种跨越供应商的开放式标准建立在工业以太网基础之上，覆盖了工厂自动化的所有领域。依赖于现行的IT标准，并且无条件地支持TCP/IP协议，从而确保了公司范围内从办公区域到现场级的集成通讯。 它主要包含3方面的技术： ① 基于通用对象模型(COM)的分布式自动化系统； ② 规定了PROFIBUS和标准以太网之间的开放、透明通信； ③ 提供了一个包括设备层和系统层、立于制造商的系统模型。

PROFINET采用标准以太网作为连接介质，采用TCP/IP协议加上应用层的RPC／DCOM来完成节点之间的通信和网络寻址。它可以同时挂接传统PROFIBUS系统和新型的智能现场设备。现有的PROFIBUS网段可以通过一个代理设备(proxy)连接到PROFINET网络当中，使整套PROFIBUS设备和协议能够原封不动地在PROFINET中使用。传统的PROFIBUS设备可通过代理proxy与PROFINET上面的COM对象进行通信，并通过OLE自动化接口实现COM对象之间的调用。

与其他现场总线相比，工业以太网应用主要有以下特点：

1) 实时通信 采用以太网交换技术、全双工通信、流量控制等技术，以及确定性数据通信调度控制策略、简化通信栈软件层次、现场设备层网络微网段化等针对工业过程控制的通信实时性措施，提高了以太网通信的实时性。

2) 总线供电 采用直流电源耦合、电源冗余管理等技术，设计了能实现网络供电或总线供电的以太网集线器，解决了以太网总线的供电问题。

3) 远距离传输 采用网络分层、控制区域微网段化、网络小时滞中继以及光纤等技术实现了以太网的远距离传输。

4) 网络 采用控制区域微网段化，各控制区域通过具有网络隔离和过滤的现场控制器与系统主干相连，实现各控制区域与其他区域之间的逻辑上的网络隔离。

5) 性 采用分散结构化设计、EMC设计、冗余、自诊断等性设计技术等，提高基于以太网技术的现场设备性。

6) 一网到底 即它可以一直延伸到企业现场设备控制层，所以被人们普遍认为是未来控制网络的解决方案，工业以太网已成为现场总线中的主流技术。

工程实践证明，在组建企业工控网络时采用PROFINET通讯技术可以节省近15%的硬件投资。


3 控制系统组成及功能设计 现代化的污水处理系统需要实现管理与控制一体化，实现办公自动化。

控制系统不仅与下层控制设备有良好的接口，而且具有与上层管理系统集成的接口，同时具有可扩展性。所以本系统采用的工业以太网PRIFINET或现场总线PROFIBUS等技术，适应了当前的这种需求。为了加强系统的性，使整个系统能够长时间无故障地运行，上位监控系统还采用容错（冗余）技术。

3.1系统组成及特点 根据全集成自动化（Totally Integrated Automation）的思想，将污水厂 控制系统分为管理级、控制级、现场级。系统简图如下页图：

（1）管理级 管理级是系统的部分，完成对污水处理过程各部分的管理和控制 ，并实现厂级的办公自动化。管理级提供人机接口，是整个控制系统与外部信息交换的界面 。管理级的工业计算机具有相互通讯的功能，实现数据交换或共享。考虑到管理层功能结构的层次性和可分割性，采用客户/服务器（Client／Server）的体系结构。服务器选用大型的网络关系数据库，满足开放、分布式数据库管理方式的要求。服务器具有远程控制操作功能、状态显示功能、数据处理功能、报警功能、报表功能、通讯功能和冗余功能等。厂控制室中设备包括：两台安装Siemens公司WinCC监控组态软件的冗余服务器作为上位机 ，安装有WinCC组态软件的版以及冗余软件包，两台服务器互为备用，实现冗余，提高系统的性。装有WinCC运行版的PC机作为监控工程师操作站。这种配置的主要的优点是保证数据的完整性和监控操作的连续性。如果一个WinCC服务器出现故障，该服务器的客户机（工作站）自动从发生故障的服务器切换到备用的服务器上，使所有的客户机始终可以监控生产过程，修复后的服务器回到系统后，自动实现归档数据的匹配,管理级与控制级的数据交换均采用了工业以太网,真正体现了公司范围内从办公区域到现场级的集成通讯。