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1 化学化工学院学生学年论文 题 目 浅谈国内外著名的自动化仪表和过 控系统的生产厂家及其主要技术 专 业 过程装备与控制工程 班 级 2013 级过控班 姓 名 万文慧 学 号 2013421136 指导教师 胡怀生 2 2014 年 7 月 5 日 目 录 摘要 关键 正文 一、西门子过程控制系统PCS7 V7.1.1 工程系统亮点 1.2 自动化系统亮点 1.3 工业以太网亮点 1.4 过程安全亮点 二、艾默生 DeltaV S 系列控制系统产品 2.1 产品简介 2.2 全方位的高性能 2.3 自主通讯高效性 2.4 应用广泛 三、北京三维力控科技有限公司 3 3.1 公司背景 3.2 最新产品：监控组态软件 ForceControl V7.0 浅谈国内外著名的自动化仪表和过控系统的生产厂家及其主要 技术 万文慧 (陇东学院 化学化工学院 甘肃 庆阳)摘 要：当今社会，国外先进的自动化仪器仪表及过程控制系统生产厂家主要包括西门子、德州仪器、罗克韦尔、三菱、博世、施耐德、艾默生、ABB 等。而国内比较有名的则有和利时、台达、浙大中控、北京三维力控、上海新华等。相对国外而言，国内的仪器及控制技术还不是很成熟，在精度、稳定性、抗干扰方面相都还有一定的差距。关键字：自动化技术，过程控制系统，仪器仪表，生产厂家 Introduction to the domestic and foreign famous manufacturer of automation instrument and control system and its main technology Wan Wen-hui (College of Chemistry and Chemical Engineering,Longdong University,Qingyang Peoples Republic of China)Abstract:in todays society,foreign advanced automation instrumentation and process control system manufacturer mainly including Siemens,Texas instruments,rockwell,mitsubishi,Bosch,schneider,Emerson,ABB,etc.And it has more famous domestic hollysys,Taiwan,zhejiang university,Beijing for intermediate sunway,Shanghai xinhua,etc.Relative to foreign and domestic instruments and control technique is not mature,also in terms of accuracy,stability and anti-jamming is a certain gap.Key words:automation,process control system,instrumentation,production manufacturers.4 一、西门子过程控制系统 PCS7 V7.1 1、工程系统亮点 （1）只使用一种工程系统以涵盖全部系统范围的集中方式，对硬件和软件进行统一组成可对现场设备及安全应用进行统一组态可用于所有 AS、OS 以及 SIMATIC BATCH 变更内容的编译和加载的中央对话框，优化所有步骤，并在具有顺序检查功能的对话框中进行汇总且编译和加载一次完成，时间极短。（2）有选择性地将组态变更内容在线加载到相应的系统组件中，具有多达 8 个层次的功能性层级结构，可根据工厂、单元以及技术设备进行归类 独立于硬件的工程设计：AS 分配和 I/O 模块可随后选择，针对区域进行 OS 编译，并且加载与服务器相关的数据，可根据行业具体要求，通过标准数据交换接口进行扩展，用于显示和处理各个方面测量点/过程对象的过程对象窗口，并含有测量点类型以及导入和导出功能的项目库，可用于测试和调试测量点和 CFC 功能图的在线模式。（3）可进行分工组态：使用拆分和合并功能（Branch&Merge）进行并行工程或者多项目工程通过自由组态最多 8 个汇总显示框的方式，进行用户特定的报警配置，可根据组态情况隐藏某些运行状态信息具有专用 SFC 功能，SFC 类型：可多次使用的标准化流程控制，将 SFC 实例用作 CFC 中的模块。其 SFC 功能图，适合于一次性使用的流程控制，也可含有功能图接口。2、自动化系统亮点（1）可采用不同的可用性和安全等级，具有高灵活性；标准系统（S 系统），高可用性系统（H 系统），安全系统（F 系统），安全及容错系统（FH 系统）。可单独进行配置的自动化系统，能够采用不同性能等级的 CPU，选型范围极广，可选择单站、冗余站。交货时，产品组合已全部预装和测试完毕，可在运行中更改组态。（2）全面冗余架构的自动化系统：可在两个 CPU 中同时（同步）处理相同的应用程序平稳转换，也可安装在两个子机架上，以隔开冗余子系统。（3）所选 SIMATIC S7-400 组件均组合应用在 SIMATIC PCS 7 过程控制系统的自动化系统中。SIMATIC S7-400 具备下列特性，十分适合作为 SIMATIC PCS 7 自动化系统使用：可根据不同的任务，对供货类型进行灵活调整，达到适当的性价比。所有自动化系统中均已默认集成有 PROFIBUS DP 现场总线接口。如有需要，还可插入其它 PROFIBUS 通讯模块。可通过 Flash EPROM Memory Card（8MB），或通过工厂总线从中央工程系统对 AS 5 固件进行更新。3、工业以太网亮点（1）具有通用性：可用于所有行业及办公环境以及严酷的工业环境，可通过带有 RJ45 技术和屏蔽电缆系统的 Fast Connect 连接技术进行快速装配，确保现场安装工作。还可通过光学传输媒介，具备抗电磁干扰能力。简单高效的信号装置不断地监视网络元件，有涵盖全厂范围的时钟同步功能，可在全厂范围内准确分配事件。（2）高可用性。采用冗余网络拓扑结构，能快速转换到冗余的备用线路，确保网络故障的安全性，对现有工厂进行扩展，没有任何反作用，灵活性极高，且面向未来的现代化网络元件，例如工业以太网交换机 SCALANCE X 进行兼容性开发，保障了投资安全。4、过程安全亮点（1）应用过程灵活。过程自动化安全集成-产品与服务丰富多采，适用于过程工业领域的安全、容错和高可用性应用，当情况有变时能够进行灵活匹配（2）能够可靠消除危险和风险。安全技术均集成在 SIMATIC PCS 7 过程控制系统中，一个控制器中对基本过程控制功能和安全功能进行处理：安全等级为 SIL3，AK6可以仅有一个 CPU。（3）可将安全应用嵌入到 SIMATIC PCS 7 操作员站上的过程可视化管理系统之中。安全功能组态是利用 PCS 7 工程系统进行集成系统组态的一部分。利用 CFC 工程工具对基本过程控制功能和安全功能进行配置。可自动兼顾过程可视化系统中与安全相关的故障信息。（4）可降低整个生命周期成本。采用统一的系统/工具环境，可减少型号与零件数量。可降低硬件、装配、布线、安装、工程以及调试成本，同时可提升集成水平。二、艾默生 DeltaV S 系列控制系统产品 1、产品简介 Emerson Process Management 推出采用I/O on Demand 和电子布线技术的新型 S 系列产品。新版本 DeltaV 在系统 I/O 处理、操作显示、资产管理、批量功能以及系统安全性等方面实现了全方位的重大改进。这些综合功能有助于降低客户项目的复杂性、削减不必要的工作量，以及加快系统的开车进度。新平台采用了电子布线（Electronic Marshalling）技术，这项突破技术大幅精简了至今已沿用 35 年的工程规范。2、全方位的高性能 6 新版本 DeltaV 在系统 I/O 处理、操作显示、资产管理、批量功能以及系统安全性等 方面实现了全方位的重大改进。这些综合功能有助于降低客户项目的复杂性、削减不必要的工作量，以及加快系统的开车进度。它们将艾默生的 PlantWeb 数字架构的项目与运营性能提高到了新的水平。独特的项目与运营优势源自S 系列的 I/O on Demand灵活性，用户能够自由地选择传统的I/O、无线、总线传输以及电子布线等各种技术。3、自主通讯高效性 借助 I/O on Demand 技术，用户可自主决定需要哪一种类型的 I/O-无线,FF,HART,AI,AO,DI,DO,DP,T/C 还是 RTD。他们可以决定何时需要使用 I/O：无论是后期项目变更、开车期间、运营过程中还是临时安装；也可以自由选择在哪里使用I/O：机柜设备间、远程场所、危险区域、安全系统或是恶劣环境。DeltaV S 系列成就了这种自由的 I/O选择和轻松的部署性能。此外，电子布线技术也为我们带来了更多优势，这项强大的全新技术为用户显著精简了设计和安装工作。这种独特的配线方案可将常规配线柜的布线与连接数量减少三分之二。这都归功于 S 系列开发的一项全新技术：特性模块 CHARacterization ModuleS(CHARMS)。CHARMS 通过以太网主干将 I/O 信息转发给任何 DeltaV 控制器。有了这种独一无二的电子通讯方法，用户就不需要将 I/O 连接到特定的控制器 I/O 卡件。这一改变可极大地提高用户的效率，因为它可直接在通道（而非 I/O 卡件）级别实现单通道的完整性和灵活性。这些优点延长了工厂设备的正常运行时间，而且有助于简化项目的设计与实施。除了简化标准项目任务之外，电子布线技术的另一个突出优点体现在变更方面。在传统的项目工程中，随着过程设计在项目执行与构建期间的不断改进，机柜设备间 I/O布线与端接的改动需要耗费大量时间和费用，而采用电子布线技术的 DeltaV S 系列硬件让变更工作无比轻松，甚至不需要重新布线。用户只需铺设现场线路，以后就能随时根据需要在 CHARM 中执行电子布线操作。由于能够轻松适应变更，电子布线技术可帮助过程制造商缩短项目周期、项目后期变更将更加容易并大幅简化 I/O 分配与错线设计的过程。这种在后期融入过程变更的方法实现了无与伦比的适应性，有助于避免出现高成本的临时变更要求。4、应用广泛 据ARC Advisory Group的研发主管Larry OBrien介绍：传统的布线方式费用惊人，这也会限制系统设计中能够实现的变更。借助艾默生DeltaV S系列的全新I/O on Demand功能，用户可在项目设计变更时即时添加或者改变 I/O 类型，而且完全不必考虑 I/O 的 7 位置。除了降低项目成本之外，更重要的是这种方案还能缩短启动所需时间。DeltaV S 系列同时在WirelessHART 网络方面作出了重大改进。在现有的原始无线集成基础上，新型DeltaV S 系列现已支持完全冗余通讯，再加上网格结构无线网络，它能够带来最长久的正常运行时间。基于这些功能，用户就能将无线技术应用到更广泛的监控应用领域。FOUNDATION 现场总线凭借其持续诊断、现场控制以及布线的经济性特点，依然是过程制造商的首选总线。S 系列通过配置包括集成电源的新型基金会现场总线，进一步发扬了这些优势。艾默生这一独一无二的全新方案彻底消除了大功率电源及现场总线调节模块的单独采购、设计、安装和维护费用。S 系列硬件与I/O on Demand 只是新型DeltaV 系统的排头兵，该版本系统还有其他众多出色的功能正等待您去发现。这些新功能包括视觉效果极佳的全新操作显示画面，它们通过清晰、快捷的报警识别提高操作员的绩效，帮助操作员快速访问理解报警所需的相关信息并及时采取措施。目前每一套DeltaV 系统都安装了AMS Suite 预测维护软件，它能实现集成资产管理功能的平稳运行。用户可首先使用AMS Device Configurator，以后可随时轻松启动AMS Intelligent Device Manager。该版本中的新功能还涉及批量、可靠性、可用性和安全性等诸多方面的改进。具备I/O on Demand 技术的DeltaV S 系列，结合v11 软件的其他组件，为过程自动化用户提供了一个适用范围极广的新型解决方案，同时向后兼容现有的DeltaV 设施。无论是新项目、扩建项目、新建工厂还是现代化项目，都能从这些新功能中获益。三、北京三维力控科技有限公司 1、公司背景 北京三维力控科技有限公司是专业从事自主知识产权的企业信息化与自动化监控平台研发与服务的高新技术软件企业，是中国知名的工业IT 软件厂商，力控科技的系列自动化软件可以为企业生产信息化提供“管控一体化”的整体解决方案，为企业MES系统提供核心实时和历史数据“引擎”平台，力控科技很早就深刻地认识到：软件是自动化系统的核心与灵魂，并在自动化系统核心软件领域耕耘10 余年，不断的研发新技术、推出新产品，力控科技以成为工业自动化领域中中国的西门子、中国的ABB 为使命。力控科技以企业级实时历史数据库及管理系统和HMI/SCADA 监控组态软件为主导的产品线覆盖了企业的控制层、监控层和管理层等多方面，且全部产品具有很强的市场竞争力和广泛的市场影响。诞生于中国社会大变革时期的力控科技，面临着难得的发展机遇，已经成为中国工业自动化技术装备市场上的主角。力控科技的系列产品受到国 8 内外众多企业和用户的好评，被美誉为“值得信赖的合作伙伴”，目前以力控监控组态软件为代表的系列工业自动化软件产品已经成为中国自动化软件的行业标杆，甚至正在成为某些行业上的工业标准，公司在国内的自动化软件市场占有率一直在同行业名列前茅。2、最新产品：监控组态软件ForceControl V7.0（1）丰富的图形处理能力 通过ForceControl V7.0 提供的组态开发环境，系统集成工程师可以直接使用其提供的大量可导入设置和等值化工具，实现包括变量、数据库、IO 设备、对象数据、图库等的高度复用，从而极大的提高了工程的组态效率。对于动态画面可以全面支持GDI+图形画刷，同时支持2D、3D 图形模拟技术。给用户提供了多种选择。负载均衡技术深入到分布式组件的设计，远程数据传输支持断线重连与恢复机制，不同图形与图像资源的“隔离”的封装设计在保证绚丽的监控效果的同时，同时又保证了系统的稳定性。用户通过力控脚本系统可以轻而易举地控制图形对象的动态效果。使整个生产画面更加形象。（2）卓越的交互式容器 ForceControl V7.0 提供多个数据接口及强大的交互式容器，可以很好的和第三方软件结合。数据库开放了C、C+、COM、OPC、ODBC、OLEDB 等主流数据交互接口，使用户可以进行相应的系统扩展来满足不同的需求。力控ForceControl V7.0 自身就是一个标准ActiveX 控件的容器，可以在ForceControl V7.0 中使用一个或多个ActiveX 控件。力控ForceControl V7.0 与.NET 技术可无缝集成，用户可以用WinForm 窗体技术或WPF 技术，方便设计出炫丽的应用组件，添加到ForceControl V7.0 中。对于逻辑简单而界面效果要求较高的程序，.NET 在开发上更简单高效，演示效果更加炫丽。（3）优化的组建通讯机制 ForceControl V7.0 新增多个后台组件，如报警中心、历史数据中心专门用来处理系统中的报警和历史数据。以前组件需要直接向实时数据库请求报警数据和历史数据，增加了实时库的通讯压力，现在通过复合组件与后台的绑定，后台统一处理这些请求，明显降低了实时库的负荷，增强了处理实时数据的性能。并且，通过这种机制的优化，增加了软件开发的灵活性，针对行业客户某些定制化的需求，提供了一条新的解决路径。（4）支持多种设备通讯记录 ForceControl V7.0 支 持3000 个 以 上 的IO 通 讯 驱 动 程 序，支 持 通 过RS232RS422RS485、电台、电话轮巡拨号、以太网、移动GPRS、CDMA、GSM、Zigbee 9 网络等方式与远程现场设备进行通讯，支持与国内外主流的PLC、SCADA 软硬件、DCS、PAC、IPC 等设备通信与联网。ForceControl V7.0 在 6.1 版本基础上对IO 通讯驱动库进一步进行了丰富，新增了诸多工业市场上当前流行的设备，比如：西门子S7-1200 系列以太网驱动、菲尼克斯ILC300RFC400 系列PLC 通讯驱动、贝加莱X20 系列PLC 通讯驱动、GE PACSystems RX7i 和 RX3i 系列以太网通讯驱动、BACNet/IP 驱动。以及针对使用MODBUS 协议的PLC 开 发 的 专 有 驱 动，包 括：ABB 的AC500、施 耐 德Modicon 系 列 支 持M218M238M258、和利时LKLM 系列等。（5）面向服务模式的可视化系统 目前的地理信息系统、视频监控系统、虚拟现实技术、三维图像技术、GDI+技术纷纷集成在SCADA 系统中，ForceControl V7.0 可以与各类第三方软件系统进行无缝交互，支持组件的协同工作，系统除了提供多种快速的分析曲线、报表、报警的模板外，还提供以下多种系统扩展开发工具：画面导航：导航器基于全局和画面分别设计，可以自由摆放，可自由设计菜单、工具条、导航树等，自动绑定脚本和系统动作。多媒体：与不同厂家视频、音频等多媒体技术完美结合，支持容器播放与Web 集成。地理信息系统：支持MapInfo 与ArcGIS 的地图文件格式，支持组件方式集成GIS-GPS 的功能方便充分融合。视频：与视频监控系统进行良好的集成，支持SCADA 画面如何与视频画面进行联动，可以与数字视频技术基于服务器端与客户端方式的开放融合。报表曲线工具：兼容Excel 工作表文件，提供类Excel 的绝大部分功能，提供丰富的报表操作函数集、支持复杂脚本控制，包括脚本调用和事件脚本。ForceControl V7.0提供多种曲线组件，赋予用户丰富的选择，包括趋势曲线、XY 曲线、饼图、棒图，通过客户简单的鼠标点选和拖动即可展现其强大的数据表现能力。利用颜色风格管理箱和多种线型的选择工具可以制作出不同风格的曲线来配合客户的特定工程。报警系统：对报警和事件进行了更深的精炼和升华，引入了报警组和报警标签概念，增强了对报警信息的分类、过滤、管理能力。相信这套系统可以满足用户更高的需求，获得使用者的认可。参考文献 俞金寿，孙自强.过程控制系统.第一版.机械工业出版社，2009 10 黄山，李孟.西门子过程控制系统T-XP 和 PCS7 简介.中国仪器仪表.2002 年第S1 期 Alan Tyler.艾默生过程控制公司.化工文摘.2002 年 10 期 江明辉.三维力控-组态软件之峰.机电一体化.2008 年第02 期