一种嵌入式仪表DCS系统的技术原理及应用.docx

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1、一种嵌入式仪表DCS系统的技术原理及应用fenghy导语：本文介绍了一种新型的仪表DCS系统，该系统是基于嵌入式平台采有自有知识产权的软件和硬件技术搭建的，和传统的工控机方案相比拟摘要本文介绍了一种新型的仪表DCS系统，该系统是基于嵌入式平台采有自有知识产权的软件和硬件技术搭建的，和传统的工控机方案相比拟，该系统具有应用灵敏，运行可靠、性能稳定，本钱低廉等上风，文章最后介绍该系统的一个成功案例，这个案例丰富了客户公司的产品线，为该公司的客户提供了一种造价低廉、组态灵敏、现场调试方便的新型仪表DCS系统。关键词：自动化仪表DCS人机界面嵌入式平台组态数据记录一、自动化仪表的应用现状自动化仪表技术

2、在国内已经是应用比拟成熟的技术，而其产品也种类繁多，种别也比拟齐全。诸如温度控制表、PID表、流量积算仪、电工仪表等各种自仪表产品在化工、窑炉、试验箱、水处理等各个行业都有广泛应用。仪表厂家考虑到仪表产品向中央控制系统系统集中的必要性，一般都会给仪表配上485通讯接口，这样，只要客户有需要，就可以通过485总线将位于现场的自动化仪表与中央控制计算机联通起来，这样，中央控制计算机就可以通过组态软件将485总线上的所有仪表都串起来，对他们进展实时组态。这种形式如下列图所示：这种基于中央控制计算机的仪表DCS系统有以下特点：1、组网灵敏；2、可以兼容不同厂家、不同种别的二次仪表；3、需要针对每个系统

3、制作详细的组态工程；4、由于3的原因，需要现场调试，调试步骤繁琐；5、他可靠程度取决于工控机、组态软件、操纵系统三者可靠性的叠加；6、该方案的费用组成：中央控制计算机的购置费用+组态软件受权费用+操纵系统受权费用+组态工程开发费用+现场调试费用。二、嵌入式仪表DCS系统的构成对于基于中央控制计算机的仪表DCS系统，他缺点是方案费用高，现场调试繁琐。而本文所介绍的仪表DCS系统是一种全新的技术架构，这种仪表DCS系统不但具备了前者所有的优点，而且还弥补了它的缺点，该系统在使用时根本上不需要制作组态工程，在现场按照规定接线即可使用，大大省去了制作组态和现场调试的时间，此外，与前面的方案比拟，费用要

4、低廉很多。2、1硬件构成采用ARM系列32位高性能嵌入式CPU内存32M，FLASH32M集成以太网、串口、CF卡插槽、打印口等外围接口TFT真彩色液晶显示屏四线电阻式高性能触摸屏这种以嵌入式CPU为平台的仪表DCS系统，其技术特点是：1、可靠性高，嵌入式系统由于省去了很多工控机不必要的外设与接口，使得其可靠性大大进步；2、能耗低，这种系统得能耗在8W左右，具有极低的能耗；3、本钱低廉，相对工控机而言，嵌入式系统有其他系统无法比较的本钱上风。2、2软件系统构成采用具有自主知识产权的工业级多任务嵌入式操纵系统集成TCP/IP协议栈、串口打印口驱动、文件系统自主知识产权的嵌入式组态技术自主知识产权

5、的组态开发环境集成国内外主要自动化仪表厂商仪表的协议从上图可以看出，这个软件系统是相当轻量级的，与工控机的OS相比，该系统具备以下特点：1、OS构造简单、层次较少且明晰清楚；2、OS的运行效率高；3、不需要客户另外为OS付受权费用。三、嵌入式仪表DCS系统的组态运行系统嵌入式仪表DCS系统组态运行系统采用了典型的多任务系统的形式，使得DCS和仪表进展串口通讯的情况下，具有更高的通讯效率。该系统的组态是内置的，不需要客户另外付费使用，为客户节省了本钱。组态运行环境的技术框架如下列图所示：组态运行环境的主要技术特点：内置专门用于自动化仪表的标准组态工程可以将仪表的设定值和测量值记录于CF卡中智能识

6、别485总线上的仪表型号根据识别结果调用相应的仪表参数设置界面进展参数设置可以根据设定条件查询记录数据内置报警机制，完成报警数据的记录这个组态运行环境包括了以下模块：数据记录模块：数据记录模块用来记录485总线上各个仪表的实时测量值，并将数据保存在CF卡中；仪表参数设置模块：动态识别485总线上每个站号的仪表型号，并根据识别结果调用相应的仪表参数设置界面，用户可以对仪表的参数进展设置。历史曲线模块：根据记录在CF卡中的数据，描绘成曲线图的形式显示出来。实时曲线模块：以曲线形式动态显示485总线上的各仪表的测量值与设定值。报表生成模块：根据记录在CF卡中数据和用户设定的查询范围，生成记录报表显示

7、出来。打印模块：可以根据用户需要打印出相应的报表或者曲线。流程图模块：以图形方式显示仪表DCS系统各个环节的工作状态与在系统中的位置。数据上传模块：可以将记录数据以CSV的格式上传至PC机，PC机可以将数据导入数据库，或通过EXCEL进展综合处理等。此外，为了快速地为仪表厂家定制基于他们产品的嵌入式仪表DCS系统，维控公司还提供了仪表DCS组态的二次开发环境LEVIStudio，利用LEVIStudio可以为各自仪表厂家快速定制合适于他们产品的仪表DCS系统。综合上述各种因素，嵌入式仪表DCS系统与工控机的方案比拟如下表：四、应用案例：基于Y公司仪表产品的仪表DCS系统Y公司是国内著名的仪表厂

8、商之一，其仪表及相关产品远销国内外，其消费的仪表由于性能稳定，效劳快捷周全而深受客户欢送。LEVIStudio是为Y公司进展仪表DCS系统定制的主要工具，由于其“所见即所得的开发特性，很快就完成了相关的定制工作。Y公司仪表DCS系统的主要功能如下：图6实时数据画面智能检测仪表是否在线，“无定义表示仪表不在线显示仪表的PV值点击进入各个通道的仪表画面假设有报警，将以红色显示图7实时曲线画面智能识别仪表的型号显示该仪表的PV、SV、MV等关键数据绘制PV的实时曲线图图8数据棒图棒图显示PV值假如报警将以红色显示图9实时多条曲线将各个通道的PV曲线显示于一个画面之中；可以动态改变曲线的比例隐藏或显示

9、某条曲线图10现场控制流程图以流程图的方式显示各个仪表的运行状态简化对工艺流程，让其更轻易理解图11仪表参数的设置自动识别HMI挂接的仪表对已识别的仪表调用相应得仪表参数设置画面同步修改仪表的任何运行参数图12数据报表画面以报表形式查询HMI中CF卡的数据支持滚动条拖动显示数据可以改变查询时间可以将查询结果上传至上位机图13总体界面布局Windows风格的开场菜单一键到位的功能导航翻页功能密码保护确保数据修改的权限与平安五、综述由于该嵌入式仪表DCS系统功能齐全，性能可靠，运行稳定，所以给Y公司带来丰厚的经济效益与社会效益：1、丰富Y公司的产品线，使得Y公司的仪表产品用户多了一个更加廉价且更加可靠的方案选择；2、极大减少了产品的现场调试时间，进步了公司销售人员和售后支持人员的效率；3、由于该仪表DCS系统，使得客户节省了更多的本钱与时间，不需要再去维护现场的工控机。