新型數據引擎技術為DCS增添新活力
發布時間:2016-11-22 責任編輯:susan
【導讀】在信息係統中,數據引擎通常是訪問數據庫的一種專用技術。2000年,PineControl分布式控製係統研究小組發現有可能利用數據庫技術來開發:DCS控kong製zhi站zhan的de支zhi撐cheng軟ruan件jian係xi統tong,這zhe樣yang可ke以yi更geng好hao地di支zhi持chi控kong製zhi係xi統tong的de在zai線xian組zu態tai技ji術shu的de實shi現xian。為wei此ci,該gai研yan究jiu小xiao組zu對dui基ji於yu工gong業ye過guo程cheng自zi動dong控kong製zhi平ping台tai的de實shi時shi數shu據ju庫ku技ji術shu和he相xiang應ying的de數shu據ju引yin擎qing技ji術shu進jin行xing了le深shen入ru的de研yan究jiu,推tui出chu了le具ju有you商shang業ye應ying用yong價jia值zhi的de新xin型xing數shu據ju引yin擎qing技ji術shu。

該gai技ji術shu的de主zhu要yao特te點dian是shi能neng夠gou根gen據ju輸shu入ru輸shu出chu的de數shu據ju產chan生sheng驅qu動dong控kong製zhi邏luo輯ji元yuan件jian的de狀zhuang態tai變bian化hua,達da到dao有you效xiao執zhi行xing控kong製zhi組zu態tai算suan法fa的de目mu的de。事shi實shi上shang,該gai數shu據ju引yin擎qing技ji術shu還hai引yin發fa了le一yi種zhong跨kua平ping台tai的de控kong製zhi組zu態tai標biao準zhun的de建jian立li,這zhe對dui於yu推tui動dongDCS技術的發展是非常有益的。
數據引擎技術的基本原理,揭示該技術在轉變傳統DCS控製站性能方麵的作用。通過剖析數據引擎技術在DCS控kong製zhi站zhan中zhong的de應ying用yong,說shuo明ming控kong製zhi組zu態tai的de技ji術shu標biao準zhun應ying如ru何he建jian立li,控kong製zhi組zu態tai邏luo輯ji的de在zai線xian編bian譯yi功gong能neng將jiang如ru何he實shi現xian。數shu據ju引yin擎qing技ji術shu已yi經jing在zai一yi部bu分fen發fa電dian廠chang中zhong得de到dao應ying用yong,並bing都dou獲huo得de相xiang當dang可ke喜xi的de成cheng功gong。
控製邏輯的組態軟件是DCS的核心技術。但是,目前DCS產品所配置的控製組態軟件還不同程度地存在一係列的技術問題。首先,幾乎所有的DCS組態軟件都是基於把控製邏輯流程圖轉化為特定控製指令序列的機理進行的,這就限製了控製邏輯在線修改、跨平台運行功能的實現。其次,DCS控kong製zhi組zu態tai的de自zi診zhen斷duan能neng力li,在zai線xian監jian控kong能neng力li和he計ji算suan過guo程cheng實shi時shi能neng力li也ye都dou存cun在zai不bu少shao問wen題ti。在zai控kong製zhi站zhan的de冗rong餘yu切qie換huan過guo程cheng中zhong,產chan生sheng非fei穩wen定ding狀zhuang態tai轉zhuan移yi的de現xian象xiang還hai十shi分fen突tu出chu。所suo有you這zhe些xie問wen題ti都dou集ji中zhong表biao現xian在zai控kong製zhi組zu態tai所suo對dui應ying的de指zhi令ling序xu列lie運yun行xing機ji理li上shang。
在研究開發PineControl分布式控製係統過程中,研究人員提出了一種新的DCS組態軟件環境:PineCAD。這種組態軟件從表麵上與傳統的DCS組態軟件沒有什麼差別,但是PineCAD的工作原理是把控製邏輯流程圖映射到特定的實時數據庫,而不形成針對某種特定DCS控製站的計算指令序列。更重要的問題是PineCAD設計理念是把控製邏輯的組態交由虛擬的DCS控製站來處理(也就是數據引擎),而不是傳統的 DCS控製站。這種設計思想是DCS技術發展的一項重大變化。如果數據引擎能夠被安裝在不同平台的DCS控製站或者PLC、PC等具有計算能力的裝置中,那麼PineCAD就能夠整合相應的係統形成一體化的DCS,就能夠形成DCS的組態標準,進而對DCS的部件升級、更新換代、係統移植等過程產生積極的影響,給DCS用戶帶來極大的應用價值。
shujuyinqingshiyizhongjishuguifan,tadegongzuojilijiuheqichedefadongjiyiyang,butongqichechangjiayoubutongdefadongji,danshizhexiefadongjibixushiyingbiaozhundeqiyoulihuajiegouzairanshaoguochengzhongchanshengdonglidejishuyaoqiu。shujuyinqingshiyixilieruanjiandejihe,tayifuyutedingdeDCS控製站計算指令環境,並嵌入特定的實時數據庫中,模擬DCS組態圖形所形成的計算流程,驅動整個控製站的控製元件序列的計算過程。
在DCS控製站中,我們需要安裝一種特殊的實時數據庫,其中數據引擎的技術功能就設置在數據庫的相關屬性中。當PineCADdezutaishujuxingchengbingxiazaidaoshishishujukushi,meigekongzhiyuanjiandezhuangtaijiuhuizaixiangyingdeshujuyinqingshuxingzuoyongxiafashengtedingdebianhua,congershixiankongzhidegongneng。womenzhuyidao,zhezhongkongzhiyuanjiandejisuanguochengyuduiyingkongzhizhandejisuanzhilingxitongshitongguoshujuyinqinglaigelide,yinci PineCAD的組態數據能夠在不同的DCS控製站中應用。
數據引擎已經取代了傳統DCS控製站的計算過程與方法。其主要運行機理包括以下方麵:控製元件拓撲計算流程管理、控製算法執行、控製元件的在線監視、控製元件內部參數的在線修正、在線組態處理、控製元件的計算凍結、控製元件計算周期的管理等。
DCS控(kong)製(zhi)站(zhan)控(kong)製(zhi)邏(luo)輯(ji)的(de)在(zai)線(xian)組(zu)態(tai)是(shi)一(yi)項(xiang)非(fei)常(chang)複(fu)雜(za)的(de)技(ji)術(shu),又(you)是(shi)在(zai)工(gong)程(cheng)實(shi)踐(jian)中(zhong)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)需(xu)求(qiu)。如(ru)何(he)解(jie)決(jue)控(kong)製(zhi)組(zu)態(tai)修(xiu)改(gai)前(qian)後(hou)控(kong)製(zhi)站(zhan)中(zhong)各(ge)個(ge)控(kong)製(zhi)變(bian)量(liang)的(de)連(lian)續(xu)性(xing)是(shi)問(wen)題(ti)的(de)核(he)心(xin)。傳(chuan)統(tong)DCS控(kong)製(zhi)站(zhan)的(de)運(yun)行(xing)機(ji)理(li)很(hen)難(nan)確(que)保(bao)在(zai)這(zhe)種(zhong)修(xiu)改(gai)過(guo)程(cheng)中(zhong)所(suo)有(you)控(kong)製(zhi)元(yuan)件(jian)狀(zhuang)態(tai)的(de)連(lian)續(xu)性(xing),因(yin)此(ci)容(rong)易(yi)產(chan)生(sheng)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)的(de)非(fei)正(zheng)常(chang)停(ting)機(ji)問(wen)題(ti)。采(cai)用(yong)數(shu)據(ju)引(yin)擎(qing)技(ji)術(shu)的(de) DCSkongzhizhankeyihenhaodijiejuezhegewenti。yinweishujuyinqingjishuhenzhongyaodetedianshikongzhiyuanjiandejisuanliuchengjianlizaikongzhiyuanjiandetuopukongjianjiegoujichushang,yuxiangguankongzhiyuanjianzaishujukuhuozhekongzhizhanneicunzhongdeweizhiwuguan,yeyukongzhiyuanjianzhuangtaideqitatezheng(如狀態名稱等)無關。
由於曆史和商業方麵的原因,不同廠家之間的DCS及PLC之間組態數據無法直接兼容,這無疑給工業控製係統的投資帶來許多負麵的影響。為此,1993年國際電工委員會(IEC)製定了IECll31PLC的標準。其中IECll31-3標準規定有5種形式的編程語言。1998年以後,該標準改為IEC61131。盡管如此,我們看到這也隻是解決了一部分PLC組態的兼容性問題,而且PLC組態的兼容性僅停留在界麵形態的相似層麵上,DCS則根本沒有統一標準的組態形式。
與PLC一樣,DCS也需要有相應的組態標準。這種標準將可以極大地保護DCS用戶的投資,使得在今天控製站平台技術版本日新月異以及DCS升級換代過程中,組態資源能夠得到充分的利用;不同DCS係統之間也可以有效地共享組態資源;在一體化的DCS係統中,能夠采用統一的組態環境,提高DCS的可靠性與可維護性。因此,在信息技術高速發展的今天,DCS組態的標準化需求是相當重要,也是相當急迫的。
DCS組態標準的技術困難相對PLC來說要大很多。今天,人們已經習慣了數字與模擬控製信號的混合處理。除了實現跨平台的組態要求外,DCS組態的標準不能像PLC那樣使用五種不同風格的語言環境。那麼,通過什麼技術方法可以促進DCS組態標準的建立呢?我們認為,數據引擎技術是最合適的建立DCS組態標準的技術方法。數據引擎技術機理能夠在PineCAD圖形組態環境與不同DCS控製站計算指令集之問建立一種直接的數據處理的映射關係,這使得無論是DCS控製站的製造商,還是組態軟件的製造商乃至DCS的用戶,在推進 DCS組態標準化的進程中都不必付出很大的技術投入。
數據引擎技術除了具備DCS組態標準的技術基礎外,還能夠消除長期以來DCS控製站與PLC是否存在功能差別的爭議,促使PLC真正成為DCS控製站的一種選擇。這在DCS技術和商業兩個方麵都具有很高的價值。
數(shu)據(ju)引(yin)擎(qing)技(ji)術(shu)的(de)研(yan)究(jiu)與(yu)應(ying)用(yong)工(gong)作(zuo)在(zai)最(zui)近(jin)兩(liang)年(nian)內(nei)已(yi)經(jing)取(qu)得(de)很(hen)大(da)進(jin)展(zhan)。北(bei)京(jing)華(hua)能(neng)新(xin)銳(rui)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)有(you)限(xian)公(gong)司(si)的(de)研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)數(shu)據(ju)引(yin)擎(qing)的(de)技(ji)術(shu)優(you)勢(shi),先(xian)後(hou)研(yan)究(jiu)開(kai)發(fa)了(le) PineControl和HNA5000兩款新型DCS係統。其中PineControl在2002年通過了國家電力公司的技術鑒定。這兩種DCS分別以不同的PLC作為控製站,充分體現了數據引擎跨平台運行和構建一體化DCS的能力。在這樣的DCS中(zhong),所(suo)有(you)控(kong)製(zhi)站(zhan)的(de)內(nei)核(he)都(dou)是(shi)一(yi)致(zhi)的(de),不(bu)因(yin)控(kong)製(zhi)對(dui)象(xiang)的(de)不(bu)同(tong)而(er)有(you)所(suo)改(gai)變(bian)。控(kong)製(zhi)站(zhan)的(de)部(bu)件(jian)種(zhong)類(lei)是(shi)同(tong)類(lei)型(xing)產(chan)品(pin)中(zhong)最(zui)少(shao)的(de),其(qi)硬(ying)件(jian)的(de)組(zu)合(he)非(fei)常(chang)容(rong)易(yi)。這(zhe)種(zhong)安(an)裝(zhuang)了(le)數(shu)據(ju)引(yin)擎(qing)的(de)PLC,其計算、管理與安全實時性能均能夠達到目前國際上 DCS產品及技術的先進水平,而作為PLC平台,該DCS控製站的環境適應能力與可靠性能均超過傳統的DCS。
到目前為止,PineControl分布式控製係統已經在四台燃煤發電機組和兩套電站輔助係統中運行,HNA5000也將在發電機組中應用。這些DCS應用工程包括350Mw進口發電機組的DCS係統改造[3]、新建引進型國產循環硫化床鍋爐供熱發電機組的DCS項目、大型發電機組鍋爐除灰渣控製係統的改造以及發電機組電氣控製係統DCS改造等。經過3nianduodeyunxingshijian,shujuyinqingjishudeshejisixiangheshixianyuanlijundedaolezhexiefadianjizugezhongyunxinggongkuangdekaoyan,dadaokongzhipinzhiyiliuheanquankekaowuguzhangdelianghaoyingyongxiaoguo,dedaoDCS用戶的高度評價。
總之,數據引擎是DCS的一項新技術,它給DCS未來的技術發展注入了新的活力,促進了DCS體係的標準化,真正實現了DCS控製站的在線組態功能,徹底消除了DCS控製站與PLC的差別。今後,隨著信息技術的快速發展,數據引擎技術將會發揮越來越重要的作用。
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