张新薇女士,北京晶优宸旭科技有限公司副总经理、教授;陈旭东先生,总经理。
关键词:DCS 操作站 软件标准
目前计算机控制系统已经基本上实现开放,主要归功于DCS的操作站和控制器都采用以PC机为基础的硬件结构。操作站的操作系统采用Windows NT/2000,用户希望能制订一套像IEC 61131那样的编程标准。因为控制器的编程环境如具备IEC 61131标准,能给用户在控制器组态方面提供很大方便。
对于DCS来说,除操作系统以外,在系统中所用软件可分为3大部分:(1)标签数据库:包括读取系统的输入和输出、控制回路,数据库功能的扩展,OPC数据的通信;(2)显示:包括显示动态流程图、趋势、报警;(3)控制器组态平台:这部分被称为工程师站软件,目前已经有IEC 61131标准。
标签数据库和显示软件安装在人机界面中。现在各家软件公司对标签的定义是自己规定的,显示的部件和标签数据库及属性的描述也是各家自己定义的,所以给用户造成极大不便,用户要花费很多时间来掌握这些组态技巧,学习繁琐的工具手段,而不是把时间用在该用的地方,去进行优化控制。
在用户系统升级时,操作站的各项工作都要重来,如作图、文本,没有继承性可言,每次都要重作。如在更换系统时,也是重新作图,即使只更换操作站,其工作量也很大。其实,控制系统更换了,现场的被控对象并没有变化,阀门还是阀门,变送器还是变送器,管道还是管道。总的来说,被控对象是不变的,只不过各个系统的监控软件对它们的描述改变了。即便是新建的项目,用的变送器、阀门也是一样的,只要对它们的描述规定了,老的基建项目有部分图形在新项目中还是可以用的。即使是部分继承,也能节省许多人力。另外,浪费更大的还是在新老人员交接的时侯,新人都要重新学习一遍,经过几年以后才能走向正规。如果老技术人员是在一个标准的环境下工作,他们的工作很容易传给新一代的技术人员,而不必在低水平上重复。
需要制订标准的另外一个原因是,由于DCS、PLC要与企业局域网相联,如果现在有几十种监控软件,相互之间需要转换,编写转换软件需要有上百个。因为现在的软件是“所见即所得”的,它带来了很大麻烦。这种软件对于转换来说,它不是表意的。如果我们采用XML(Extensible Markup Language)方法,它使得开发人员能够创建以逻辑内容而不是以格式为基础的标记结构。这将使人和计算机能够更容易地在文档内搜索具体的基于内容的信息,而不是仅仅搜索一个页面的文本。采用XML方法,可以作到部分表意。因此,就不需要编写那么多软件。
如图1、2所示,假如现在有6种监控软件,需要相互转换,采用“所见即所得”的编程方法,需编写60个软件。如果有一个中间环节,我们暂时称它为XML,只需编写12个软件。所有监控软件都转换到XML上,使用时再把XML嵌入到各个监控软件上。如果有一个国际标准,在软件上都带一个转换关系,相互就可以转换,如操作系统的打印机驱动软件,又如现在的OPC软件一样,这会给用户带来很大方便。转换的关系如图1和图2所示。如果有更多的监控软件,转换时不采用XML,要编的软件就更多了。
XML在网络中的Web应用已经比较普遍,它强调内容信息的重要性。但它没有在工业控制领域中得到应用。由于控制市场较小,所以标准化工作较难。
现在,制订标准的时机已经成熟,如Emerson公司DeltaV系统的操作站,它采用iFIX软件的显示部分,标签数据库是Emerson公司的,且该公司将数据库的功能扩大,加进了神经网络算法。还有如加拿大某公司就专门从事各个监控软件的转换工作,他们编了许多转换软件。
美国Bailey公司Network-90和INFI 90系统的工程师站,它有两个软件,一个是给控制器组态的,称为CAD;另外一个是给操作站画图的软件,称为SLDG软件。SLDG软件很好,它与硬件的关系不大。Network-90和INFI 90系统的OIS25作图,又能给OIS1X、OIS4X操作站作图。这几种操作站的硬件都不同,如OIS25是专用硬件,OIS1X是PC机,OIS4X是DEC的vax或Alpha机,且操作系统也不一样。它们分别是专用操作系统、QNX和VMS,都能用SLDG软件作图。
1996年由于DEC公司被Compaq公司兼并,2000年Compaq公司又被HP兼并。Network-90和INFI 90系统买不到合适的机器作为操作站主机,Bailey公司采用PC机作为操作站主机,它就是ConductorNT操作站,但它没有继承这个优点,而是另起炉灶,作图必须一笔一笔地画。有一个电厂,要将INFI 90系统的原OIS25操作站更换为ConductorNT操作站,一共有40幅流程图,200条趋势曲线,140幅文本画面,完成该任务需要18个人*月。如能把老操作站的图形用软件转换,只要几十秒钟,转换完成以后,可能还会有一些不太符合要求的地方,在这个基础上进行修改,时间就会节省很多,大约需要一个人*月。由此可见,采用这种标准化的方式操作,工作量减少是巨大的。
需要制订标准的另外一个原因是操作站软件呈多元化趋势,有像iFIX、InTouch、组态王这种类型的,还有SL-GSM这样的软件,它已经用上XML的编程方法。还有,现在数据库的功能在进一步扩大,如神经元网络的算法已经包括在数据库中;还有OPC之间的数据交换等,都要求有一个编程标准。编程标准靠一个公司是无法制订完成的,需要国际社会共同努力完成。