1、贝加莱APROL(DCS)系统
1.1 APROL历史回顾
贝加莱APROL过程控制系统是一个基于LINUX系统平台,高集成、一体化、模块化, 具有现代理念的过程控制系统。
自1984年推出至今,APROL已经有着20年的应用历史,遍及石化、冶金、医药、食品、水处理等过程控制行业。
APROL发展历史:
1983 - APROL OS/9 PC
1984 - APROL MS-DOS, OS/2 PC
1988 - APROL S UNIX 工作站 SCADA
1992 - APROL E UNIX 工作站 SCADA
1995 - 被B&R收购
1995 - APROL i LINUX / UNIX PC DCS
1998 - APROL 2.0 
2002 - APROL 2.1 LINUX PC
2003 - APROL 2.2 LINUX PC
2004 - APROL 2.4 LINUX PC
2005 - APROL 2.9 LINUX PC
2006 - APROL 3.xx LINUX PC
1.2 APROL 3.xx新特性
随着生产工艺对控制系统的可靠性、运算能力、扩展能力、开放性、操作及监控水平等方面提出了愈来愈高的要求, 以及工业自动化过程控制理论和计算机技术的迅速发展,APROL在性能和功能上也做了很大改进,去年推出的APROL 3.XX版本,在原来版本管理、并行工程化,面向对象的超级宏等特性基础上,增加了不少新特性.
1.2.1输入有效性即时检查
通过即时弹出的提示,告诉组态工程师出错了。比如敲入IP地址:192.168.0.325,APROL会告诉你IP地址出错,请重新输入。如果你不知道如何输入,点击旁边的帮助按钮,查看输入规则和范例。
1.2.2详细的图标信息
APROL用固定的图标来区分不同类型的组件,你可以按图标类型来分类列出, 大量的图表有利于你管理项目组件, 打开项目目录时, 各类组件一目了然。
1.2.3离线组态功能
一些大的项目改动, 在办公室先仿真好, 然后再去现场调试, 就要用到离线组态功能. 如果是现场的现有控制策略改进, 先在现场导出并锁定, 然后在公司PC上导入, 改进并测试好, 再到现场导入替换.
1.2.4画面放大缩小功能
监控画面可以按照10*10显示屏大小来设计, 监控的时候象AUTOCAD那样缩放监视, 或者导航到局部某个显示画面, 或者按所需比例放大监视。
1.2.5组态修改日志
工程师修改了控制逻辑, 监控画面, 编译某个组件, 下载了某个控制器程序, 系统都会进行记录, 记录内容包括: 操作者是谁? 什么时间发生的? 什么地点(哪台计算机)? 做了什么? 这样一来,出现问题后可以很快查清楚。
1.2.6 32位和64位架构组合灵活
由于LINUX本身支持32位和64位系统,基于SUSE LINUX的APROL很容易就实现64位冗余系统架构,并可灵活组合各种架构PC。
64 Bit E + R / 64 Bit O + G
64 Bit E + R / 32 Bit O + G
32BitE+R/32BitO+G
说明:
E- 工程师站(Engineering)
R- 服务器站(Runtime)
O- 操作站(Operator)
G- 网关站(Gateway)
1.2.7新的帮助搜索引擎
通过新的帮助搜索引擎,更快捷地查看APROL产品与技术信息、使用指南、操作过程等详细技术细节。
1.2.8支持控制器操作系统更新
项目升级时,有可能需要升级控制器操作系统,通过操作系统管理窗口,工程师可导入新操作系统软件包,实现项目局部升级。
1.2.9功能块支持初始化和退出代码
任何一个功能块支持初始化和退出代码,在这部分代码里,工程师可以做局部的初始化,和退出处理。 局部的初始化便于面向对象的设计风格。
1.2.10画面编辑(DisplayEditor)功能增强
画面编辑增加渐变颜色,元件组合/拆分,对齐方式等 实用功能。使项目组态更丰富,画面更为整洁。
1.2.11输入/输出管脚数量可变功能
对于同一类功能块,如果其管脚数量不定, 管脚属性相同, 现在归为一个功能块,功能块的管脚数量可以采用鼠标拉大功能块来增加。典型的有:与、或等布尔量运算和加、减、乘、除算数运算功能块.
1.2.12控制器负载在线评估功能
APROL提供一个工具来实时评估控制器的负载,负载的评估是实时在线的,也可以用离线工具来分析。
1.2.13所有组件都支持UNICODE
APROL支持UNICODE, 不管运行环境,还是组态环境,组态,报警,报表,监控等操作界面可实现任意语言切换。甚至OPC接口也可提供UNICODE,便于接入不同的SIS系统。
1.2.14支持VM_WARE软件狗
如果用户通过VM_WARE来运行APROL, APROL提供支持VM_WARE的软件狗驱动。软件狗分并行口方式和USB方式,便于客户灵活选择。
1.2.15冗余
在原来服务器各软硬件部分冗余、过程总线冗余的基础上, 增加了控制器电源冗余、控制器CPU冗余和支持SIL3的安全系统。
2. APROL在山东单县生物电厂的
应用
APROL在石化、冶金、医药、食品、水处理等过程控制行业都得到了应用,石化行业有欧洲的OMV公司长期使用,冶金行业有欧洲的奥钢联在连铸连扎在线改造,医药行业有德国默克集团与APROL十几年的合作,食品行业有乌克兰70余家糖厂的实际应用
APROL在中国做过青藏线沿线环境监控,岳阳电厂2*30万千瓦机组托硫,单县生物电厂主辅控集成一体化DCS系统等项目,下面简单介绍一下单县生物电厂主辅控集成一体化DCS系统。
2.1工程简介
国能单县生物发电厂是我国第一个生物发电示范项目,通过引进丹麦生物发电技术,实施秸秆燃烧的发电项目。工程建设规模为1×30MW单级抽凝式汽轮发电机组,配一台130t/h生物质专用炉排高温高压锅炉,年消耗农林废弃物15~20万吨;每年可发出1.6亿度宝贵的绿色电,在绿色发电的同时,每年还可以减排二氧化碳10万吨,每年可为农民创收4000多万元,创造1000多个就业机会。具有良好的经济、社会和生态效益。
2.2 APROL控制范围
国能单县生物发电厂DCS系统控制范围包括锅炉、汽机主控和化水、燃料输送、燃油输送、电气以及暖通等辅控系统。APROL提供一个主,辅控一体化方案。整个系统共7个操作站,1个工程师站,5对DPU, I/O 规模>3000。
2.3系统结构图
2.4 实现工艺流程
2.5主控制室
2.6 主控制画面
2.6.1锅炉
2.6.2汽机
2.6.3输料
2.7 SOE报表
2.8 运行状况
工程于2004年11月奠基,2005年10月份主体工程开工建设,2006年11月18日实现机组满负荷运转。2006年12月1日正式投产运行。
3.DCS系统未来的发展趋势
随着用户对企业效益和效率要求的进一步提高,人与装置和控制系统之间的关系的变化,工业自动化过程控制理论和IT技术(计算机,网络和软件)的迅速发展,DCS系统从一个装置和生产流程的自动化,转换成整个工厂甚至整个企业集团的自动化。
DCS这些发展趋势主要体现在以下这些方面。
3.1 现场层
现场仪表层把各种物理信号(温度, 压力, 流量及位置等)转变成模拟信号或数字信号, 并进行一些必要地处理(滤波,诊断等);或者把控制输出信号转变成物理量(阀门开度, 位移等)。
目前中国市场上这部分信号主要还是以4~20mA和电平信号为主,APROL在欧洲的应用涉及到这一层时,大量地用到了现场总线,比如PROFIBUS DP/PA。我认为DCS现场层的发展方向是现场总线。
现场总线是一种应用于生产现场,在现场设备之间、现场设备和控制装置之间实行双向、串形、多结点的数字通信技术。现场总线具有高度的开放性和分散性。
3.2控制层
DCS控制层DPU冗余应用越来越普遍,不仅仅电源冗余,CPU冗余,I/O总线冗余,有些还为特定场合提供I/O冗余。电厂主控和90%的辅控都需要实现"双机双网"。"双机双网"是指DPU冗余(含电源),DPU到操作站的过程总线冗余。
3.3监控层
得益于操作环境的改善,监控层不再需要坚固高昂的专用计算机,而是朝通用化方向发展,逐渐采用基于通用技术的工业计算机或商用计算机,操作站数据处理速度更快,储存容量更大,甚至可使用64位机。
3.4总线系统
I/O总线朝现场总线方向发展,通过现场总线,现场控制设备具有通信功能,便于构成工厂底层控制网络。另外,现场总线通信标准的公开、一致,使系统具备开放性,设备间具有互可操作性;现场总线功能 块与结构的规范化使相同功能的设备间具有互换性。通过现场总线,可以把控制功能下放到现场,使控制系统结构具备高度的分散性。
对于控制器与计算机之间的过程总线,越来越多的DCS朝标准以太网方向发展,摒弃了传统的专用总线(比如横河不再使用VNET,而采用标准以太网技术)。
3.5软件
监控软件也逐渐朝通用软件发展,DCS厂家用通用化的监控软件开发出专业化的软件包。监控软件与控制层的数据交换不再全依赖于设备驱动,更多地采用OPC方式,DCS厂家把更多的精力投入行业方案研究。
另外,通过WEB方式发布报警,历史记录,报表和信息查询也越来越流行。因为WEB可以实现跨平台存取想要的信息。比如APROL采用WEB+SSL查询报表,报警,趋势等历史数据。
3.6管理层
许多DCS厂家在自己的DCS中加入了MES,ERP,和CRM内容,或提供开放的数据库接口, 来支持DCS与第三方的管理层软件集成。由于管理层软件和行业密切相关,DCS厂家针对行业性的管理层软件探索仍未完成。
3.7模块化
DCS也逐渐倾向于模块化. 硬件上,分背板总线, 电源, CPU, I/O卡件, 远程扩展CPU, 扩