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）、運動控制系統(tǒng)（機器人控制）、緊急停車系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)實時數(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工藝點，中控室僅僅是管理功能，不參與實時控制。

3、ZHBUS：將國內(nèi)常用的總線（HART、MODBUS、TCP/IP、4~20mA）透傳到一體的，實用的、工業(yè)級的總線結(jié)構(gòu)。

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

二、特點

1、現(xiàn)場層采用HART協(xié)議的優(yōu)點：兩線制（電源、4~20mA、數(shù)字通訊）、強抗干擾（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)并實現(xiàn)點點隔離，每一個環(huán)節(jié)遭到毀滅性的破壞，對其他的環(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)和維護量，同時使系統(tǒng)精度和測量范圍成倍提高。

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，同時避免了控制層的編程。

三、系統(tǒng)構(gòu)成

1、云實時數(shù)據(jù)庫

1.1、服務(wù)器位于聯(lián)通河北機房，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)的安全級別。

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

1.3、實時數(shù)據(jù)庫具有長時間存儲、復(fù)雜運算、報表自動生成，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)能源計量等遠(yuǎn)程測量和控制。

2、工業(yè)現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)庫

2.1、組成

工業(yè)現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)庫是由：傳統(tǒng)工業(yè)組態(tài)軟件+實時數(shù)據(jù)庫+視頻監(jiān)控+工業(yè)現(xiàn)場工控機組成。

2.2、功能

用于針對于一個車間、一個工藝的現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)庫管理，安裝在工藝現(xiàn)場，可完成多模塊間的優(yōu)化協(xié)調(diào)、歷史存儲、報表、人機界面等功能。

工業(yè)現(xiàn)場工控機無風(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

用于過程控制和計量，每個控制器都具備IO（4AI、2DI、2AO、5DO）

3.2多軸運動控制器ZHM-4A

十六點高速邏輯控制器：八入八出，實現(xiàn)與或非可延時邏輯運算,實現(xiàn)多軸控制運算，運算周期1ms。

3.3透傳控制器ZHM-3A

HART/MDBUS(RTU)轉(zhuǎn)換模塊，實現(xiàn)了4~20mA、HART、MDBUS間的透傳；實現(xiàn)了變送器之間和控制器之間的點點隔離；實現(xiàn)了HART通訊的獨立輪詢；提高了網(wǎng)絡(luò)速度。

3.4云通訊模塊ZHM-5A

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

3.5稱重計量模塊ZHM-6A

直接連接現(xiàn)場稱重傳感器，進行多傳感器的數(shù)字運算，實現(xiàn)了高精度、高速度的計量。

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：輸入，各種熱電偶、熱電阻、電壓、電流、電阻信號

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

報警輸出：觸點容量220VAC/2A ；

通訊輸出：RS485 通訊接口，ZHBUS-RTU 通訊協(xié)議

精度等級：測量精度，±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)時間：<1s

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

絕緣強度：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；輸出信號為線性流量4~20mA/HART。

2、數(shù)字化傳輸

工業(yè)級連接(ZHBUS結(jié)構(gòu))：現(xiàn)場變送器采用獨立的兩線制4~20mA/HART信號傳輸，意義有以下幾點：

（1）獨立配電、獨立傳輸、點點隔離，具備“集中管理、分散控制”的工控原則，已有強的可靠性和抗干擾能力。

（2）4~20mA/HART信號還可利用。

（3）實現(xiàn)了高速度，透傳模塊解決了HART協(xié)議的“呼叫等待”等不足。

缺點：一個透傳模塊只能接四臺變送器。

傳統(tǒng)HART連接：透傳模塊通過兩芯電纜每一路可連接15臺變送器，四路可連接60臺變送器。

缺點：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輸入端使用透傳控制器，其作用：

◆ 為變送器隔離配電

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

◆ 實現(xiàn)了數(shù)字化傳輸：能源計量端計算機可得到變送器的全部信息，包括介質(zhì)溫度、壓力、差壓、瞬時流量、累積流量、傳感器溫度等。能源計量端計算機可對任意一臺變送器進行操作，如調(diào)零。

◆ PLC端得到的4~20mA信號為溫壓補償后的線性信號。