ZHBUS.DCS智能控制系統(tǒng)

一、定義

1、智能控制系統(tǒng)包括：過程控制系統(tǒng)（DCS、PLC）、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（機(jī)器人控制）、緊急停車系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、云管理系統(tǒng)。系統(tǒng)可以完成企業(yè)產(chǎn)品全過程的控制和管理。

2、DCS：分布式控制系統(tǒng)(Distributed Control System)特稱之為集散控制系統(tǒng)（管理分散控制），控制功能分布在各個(gè)工藝點(diǎn)，中控室僅僅是管理功能，不參與實(shí)時(shí)控制。

3、ZHBUS：將國內(nèi)常用的總線（HART、MODBUS、TCP/IP、4~20mA）透?jìng)鞯揭惑w的，實(shí)用的、工業(yè)級(jí)的總線結(jié)構(gòu)。

4、面向任務(wù)控制器：每個(gè)模塊均具有32位ARM-MPU、64KRAM和512KFLASH內(nèi)存、24位A/D轉(zhuǎn)換，每個(gè)控制器都具備IO（4AI、2DI、2AO、5DO）、CPU、微型數(shù)據(jù)庫、冗余通訊、冗余電源，均可獨(dú)立完成一個(gè)完整的工藝任務(wù)。

二、特點(diǎn)

1、現(xiàn)場(chǎng)層采用HART協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)：兩線制（電源、4~20mA、數(shù)字通訊）、強(qiáng)抗干擾（2KV脈沖群）

2、控制層采用MODBUS和TCP/IP：高速度（38400b/s）、兼容性好。

3、全系統(tǒng)采用浮地技術(shù)并實(shí)現(xiàn)點(diǎn)點(diǎn)隔離，每一個(gè)環(huán)節(jié)遭到毀滅性的破壞，對(duì)其他的環(huán)節(jié)沒有任何影響。

4、支持全數(shù)字化通訊及控制，避免了模擬量的校準(zhǔn)和維護(hù)量，同時(shí)使系統(tǒng)精度和測(cè)量范圍成倍提高。

5、系統(tǒng)控制由面向任務(wù)控制器組成，可以控制層即可處理復(fù)雜數(shù)學(xué)模型，同時(shí)避免了控制層的編程。

三、系統(tǒng)構(gòu)成

1、云實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫

1.1、服務(wù)器位于聯(lián)通河北機(jī)房，從供電、抗震、環(huán)境、安全等各方面達(dá)到了銀行、公安系統(tǒng)的安全級(jí)別。

1.2、數(shù)據(jù)庫采用分布式工業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，理論上為無限點(diǎn)，雙向處理周期為20ms，兼容了良好的視頻、聲頻、自由報(bào)表等實(shí)用功能。

1.3、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫具有長時(shí)間存儲(chǔ)、復(fù)雜運(yùn)算、報(bào)表自動(dòng)生成，加密發(fā)布等功能。

1.4、數(shù)據(jù)格式兼容了國內(nèi)外廠家的智能設(shè)備，并可為用戶定制加密的通訊協(xié)議。

1.5、通訊方式支持3G、4G、互聯(lián)網(wǎng)。

1.6、應(yīng)用范圍：遠(yuǎn)程工業(yè)智能制造、城市管網(wǎng)監(jiān)控、企業(yè)能源計(jì)量等遠(yuǎn)程測(cè)量和控制。

2、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫

2.1、組成

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是由：傳統(tǒng)工業(yè)組態(tài)軟件+實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫+視頻監(jiān)控+工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)組成。

2.2、功能

用于針對(duì)于一個(gè)車間、一個(gè)工藝的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫管理，安裝在工藝現(xiàn)場(chǎng)，可完成多模塊間的優(yōu)化協(xié)調(diào)、歷史存儲(chǔ)、報(bào)表、人機(jī)界面等功能。

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)無風(fēng)扇、無接插件，電子硬盤，可承受-20℃~70℃的環(huán)境。

3、面向任務(wù)控制器

3.1、多回路控制器

用于過程控制和計(jì)量，每個(gè)控制器都具備IO（4AI、2DI、2AO、5DO）

3.2多軸運(yùn)動(dòng)控制器ZHM-4A

十六點(diǎn)高速邏輯控制器：八入八出，實(shí)現(xiàn)與或非可延時(shí)邏輯運(yùn)算,實(shí)現(xiàn)多軸控制運(yùn)算，運(yùn)算周期1ms。

3.3透?jìng)骺刂破?/span>ZHM-3A

HART/MDBUS(RTU)轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)現(xiàn)了4~20mA、HART、MDBUS間的透?jìng)?；?shí)現(xiàn)了變送器之間和控制器之間的點(diǎn)點(diǎn)隔離；實(shí)現(xiàn)了HART通訊的獨(dú)立輪詢；提高了網(wǎng)絡(luò)速度。

3.4云通訊模塊ZHM-5A

將本系統(tǒng)485信號(hào)通過GPRS通訊方式連接到云實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，采用全透明通訊協(xié)議，兼容市場(chǎng)上通用的GPRS通訊模塊。

3.5稱重計(jì)量模塊ZHM-6A

直接連接現(xiàn)場(chǎng)稱重傳感器，進(jìn)行多傳感器的數(shù)字運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)了高精度、高速度的計(jì)量。

四、依據(jù)

GB/T 19582-2008

GB/T 29910.1~6-2013

五、技術(shù)參數(shù)

輸入信號(hào)：輸入，各種熱電偶、熱電阻、電壓、電流、電阻信號(hào)

變送輸出：4~20mA（變送輸出的范圍和輸出的大小可預(yù)先設(shè)定），負(fù)載電阻≤250Ω

報(bào)警輸出：觸點(diǎn)容量220VAC/2A ；

通訊輸出：RS485 通訊接口，ZHBUS-RTU 通訊協(xié)議

精度等級(jí)：測(cè)量精度，±0.1%FS；變送精度，±0.2%FS

工作電源：24V DC±20% ；配電輸出：24VDC/30mA

溫度系數(shù)：<100ppm/℃；響應(yīng)時(shí)間：<1s

使用環(huán)境：環(huán)境溫度，0~40℃；環(huán)境濕度，<95%RH

絕緣強(qiáng)度：輸入、輸出和電源之間，AC1500V/min

絕緣電阻：輸入、輸出和電源之間，100MΩ（DC500V）

六、數(shù)字化儀表的現(xiàn)場(chǎng)連接形式

1、直接更換原有的差壓變送器（模擬應(yīng)用）

過程接口與傳統(tǒng)的差壓變送器一樣；標(biāo)準(zhǔn)的4~20mA/HART輸出，與原有電路完全兼容；可直接更換原有的差壓變送器；輸出信號(hào)為線性流量4~20mA/HART。

2、數(shù)字化傳輸

工業(yè)級(jí)連接(ZHBUS結(jié)構(gòu))：現(xiàn)場(chǎng)變送器采用獨(dú)立的兩線制4~20mA/HART信號(hào)傳輸，意義有以下幾點(diǎn)：

（1）獨(dú)立配電、獨(dú)立傳輸、點(diǎn)點(diǎn)隔離，具備“集中管理、分散控制”的工控原則，已有強(qiáng)的可靠性和抗干擾能力。

（2）4~20mA/HART信號(hào)還可利用。

（3）實(shí)現(xiàn)了高速度，透?jìng)髂K解決了HART協(xié)議的“呼叫等待”等不足。

缺點(diǎn)：一個(gè)透?jìng)髂K只能接四臺(tái)變送器。

傳統(tǒng)HART連接：透?jìng)髂K通過兩芯電纜每一路可連接15臺(tái)變送器，四路可連接60臺(tái)變送器。

缺點(diǎn)：不符合集散原則、速度慢。

3、與現(xiàn)有DCS、PLC的連接（利用原有電纜）

對(duì)于舊系統(tǒng)的改造，可利用原有電纜。在控制室的DCS輸入端使用透?jìng)骺刂破?，其作用?/span>

◆ 為變送器隔離配電

◆ 將HART/4~20mA信號(hào)分解為4~20mA和MODBUS/RS485，分別提供給PLC和能源管理網(wǎng)絡(luò)。

◆ 實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化傳輸：能源計(jì)量端計(jì)算機(jī)可得到變送器的全部信息，包括介質(zhì)溫度、壓力、差壓、瞬時(shí)流量、累積流量、傳感器溫度等。能源計(jì)量端計(jì)算機(jī)可對(duì)任意一臺(tái)變送器進(jìn)行操作，如調(diào)零。

◆ PLC端得到的4~20mA信號(hào)為溫壓補(bǔ)償后的線性信號(hào)。