[摘要]本文介紹了一種新型的儀表DCS系統(tǒng)，該系統(tǒng)是基于嵌入式平臺(tái)采有自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件和硬件技術(shù)搭建的，和傳統(tǒng)的工控機(jī)方案相比較，該系統(tǒng)具有應(yīng)用靈活，運(yùn)行可靠、性能穩(wěn)定，成本低廉等優(yōu)勢(shì)，文章最后介紹該系統(tǒng)的一個(gè)成功案例，這個(gè)案例豐富了客戶公司的產(chǎn)品線，為該公司的客戶提供了一種造價(jià)低廉、組態(tài)靈活、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試方便的新型儀表DCS系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：自動(dòng)化儀表 DCS 人機(jī)界面 嵌入式平臺(tái) 組態(tài) 數(shù)據(jù)記錄 一、 自動(dòng)化儀表的應(yīng)用現(xiàn)狀 自動(dòng)化儀表技術(shù)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)是應(yīng)用比較成熟的技術(shù)，而其產(chǎn)品也種類(lèi)繁多， 類(lèi)別也比較齊全。諸如溫度控制表、PID表、流量積算儀、電工儀表等各種自儀表產(chǎn)品在化工、窯爐、試驗(yàn)箱、水處理等各個(gè)行業(yè)都有廣泛應(yīng)用。 儀表廠家考慮到儀表產(chǎn)品向中央控制系統(tǒng)系統(tǒng)集中的必要性，一般都會(huì)給儀表配上485通訊接口，這樣，只要客戶有需要，就可以通過(guò)485總線將位于現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化儀表與中央控制計(jì)算機(jī)聯(lián)通起來(lái)，這樣，中央控制計(jì)算機(jī)就可以通過(guò)組態(tài)軟件將485總線上的所有儀表都串起來(lái)，對(duì)他們進(jìn)行實(shí)時(shí)組態(tài)。這種模式如下圖所示： 這種基于中央控制計(jì)算機(jī)的儀表DCS系統(tǒng)有下列特點(diǎn)： 1、 組網(wǎng)靈活； 2、 可以兼容不同廠家、不同類(lèi)別的二次儀表； 3、 需要針對(duì)每個(gè)系統(tǒng)制作具體的組態(tài)工程； 4、 由于3的原因，需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，調(diào)試步驟繁瑣； 5、 他可靠程度取決于工控機(jī)、組態(tài)軟件、操作系統(tǒng)三者可靠性的疊加； 6、 該方案的費(fèi)用組成：中央控制計(jì)算機(jī)的購(gòu)置費(fèi)用+組態(tài)軟件授權(quán)費(fèi)用+操作系統(tǒng)授權(quán)費(fèi)用+組態(tài)工程開(kāi)發(fā)費(fèi)用+現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試費(fèi)用。 二、 嵌入式儀表DCS系統(tǒng)的構(gòu)成 對(duì)于基于中央控制計(jì)算機(jī)的儀表DCS系統(tǒng)，他缺點(diǎn)是方案費(fèi)用高，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試繁瑣。 而本文所介紹的儀表DCS系統(tǒng)是一種全新的技術(shù)架構(gòu)，這種儀表DCS系統(tǒng)不但具備了前者所有的優(yōu)點(diǎn)，而且還彌補(bǔ)了它的缺點(diǎn)，該系統(tǒng)在使用時(shí)基本上不需要制作組態(tài)工程，在現(xiàn)場(chǎng)按照規(guī)定接線即可使用，大大省去了制作組態(tài)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的時(shí)間，此外，與前面的方案比較，費(fèi)用要低廉許多。 2、1 硬件構(gòu)成  采用ARM系列32位高性能嵌入式CPU  內(nèi)存32M，F(xiàn)LASH 32M  集成以太網(wǎng)、串口、CF卡插槽、打印口等外圍接口  TFT真彩色液晶顯示屏  四線電阻式高性能觸摸屏 這種以嵌入式CPU為平臺(tái)的儀表DCS系統(tǒng)，其技術(shù)特點(diǎn)是： 1、 可靠性高，嵌入式系統(tǒng)由于省去了很多工控機(jī)不必要的外設(shè)與接口，使得其可靠性大大提高； 2、 能耗低，這種系統(tǒng)得能耗在8W左右，具有極低的能耗； 3、 成本低廉，相對(duì)工控機(jī)而言，嵌入式系統(tǒng)有其他系統(tǒng)無(wú)法比擬的成本優(yōu)勢(shì)。 2、2 軟件系統(tǒng)構(gòu)成  采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工業(yè)級(jí)多任務(wù)嵌入式操作系統(tǒng)  集成TCP/IP協(xié)議棧、串口打印口驅(qū)動(dòng)、文件系統(tǒng)  自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的嵌入式組態(tài)技術(shù)  自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的組態(tài)開(kāi)發(fā)環(huán)境  集成國(guó)內(nèi)外主要自動(dòng)化儀表廠商儀表的協(xié)議 從上圖可以看出，這個(gè)軟件系統(tǒng)是相當(dāng)輕量級(jí)的，與工控機(jī)的OS相比，該系統(tǒng)具備下列特點(diǎn)： 1、 OS結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、層次較少且清晰分明； 2、 OS的運(yùn)行效率高； 3、 不需要客戶另外為OS付授權(quán)費(fèi)用。 三、 嵌入式儀表DCS系統(tǒng)的組態(tài)運(yùn)行系統(tǒng) 嵌入式儀表DCS系統(tǒng)組態(tài)運(yùn)行系統(tǒng)采用了典型的多任務(wù)系統(tǒng)的模式，使得DCS和儀表進(jìn)行串口通信的情況下，具有更高的通信效率。 該系統(tǒng)的組態(tài)是內(nèi)置的，不需要客戶另外付費(fèi)使用，為客戶節(jié)省了成本。 組態(tài)運(yùn)行環(huán)境的技術(shù)框架如下圖所示： 組態(tài)運(yùn)行環(huán)境的主要技術(shù)特點(diǎn)：  內(nèi)置專(zhuān)門(mén)用于自動(dòng)化儀表的標(biāo)準(zhǔn)組態(tài)工程  可以將儀表的設(shè)定值和測(cè)量值記錄于CF卡中  智能識(shí)別485總線上的儀表型號(hào)  根據(jù)識(shí)別結(jié)果調(diào)用相應(yīng)的儀表參數(shù)設(shè)置界面進(jìn)行參數(shù)設(shè)置  可以根據(jù)設(shè)定條件查詢記錄數(shù)據(jù)  內(nèi)置報(bào)警機(jī)制，完成報(bào)警數(shù)據(jù)的記錄 這個(gè)組態(tài)運(yùn)行環(huán)境包括了下列模塊： 數(shù)據(jù)記錄模塊：數(shù)據(jù)記錄模塊用來(lái)記錄485總線上各個(gè)儀表的實(shí)時(shí)測(cè)量值，并將數(shù)據(jù)保存在CF卡中； 儀表參數(shù)設(shè)置模塊：動(dòng)態(tài)識(shí)別485總線上每個(gè)站號(hào)的儀表型號(hào)，并根據(jù)識(shí)別結(jié)果調(diào)用相應(yīng)的儀表參數(shù)設(shè)置界面，用戶可以對(duì)儀表的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。 歷史曲線模塊：根據(jù)記錄在CF卡中的數(shù)據(jù)，描繪成曲線圖的形式顯示出來(lái)。 實(shí)時(shí)曲線模塊：以曲線形式動(dòng)態(tài)顯示485總線上的各儀表的測(cè)量值與設(shè)定值。 報(bào)表生成模塊：根據(jù)記錄在CF卡中數(shù)據(jù)和用戶設(shè)定的查詢范圍，生成記錄報(bào)表顯示出來(lái)。 打印模塊：可以根據(jù)用戶需要打印出相應(yīng)的報(bào)表或曲線。 流程圖模塊：以圖形方式顯示儀表DCS系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的工作狀態(tài)與在系統(tǒng)中的位置。 數(shù)據(jù)上傳模塊：可以將記錄數(shù)據(jù)以CSV的格式上傳至PC機(jī)，PC機(jī)可以將數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)，或者通過(guò)EXCEL進(jìn)行綜合處理等。 此外，為了快速地為儀表廠家定制基于他們產(chǎn)品的嵌入式儀表DCS系統(tǒng)，維控公司還提供了儀表DCS組態(tài)的二次開(kāi)發(fā)環(huán)境LEVIStudio，利用LEVIStudio可以為各自儀表廠家快速定制適合于他們產(chǎn)品的儀表DCS系統(tǒng)。 綜合上述各種因素，嵌入式儀表DCS系統(tǒng)與工控機(jī)的方案比較如下表： 四、 應(yīng)用案例：基于Y公司儀表產(chǎn)品的儀表DCS系統(tǒng) Y公司是國(guó)內(nèi)著名的儀表廠商之一，其儀表及相關(guān)產(chǎn)品遠(yuǎn)銷(xiāo)海內(nèi)外，其生產(chǎn)的儀表由于性能穩(wěn)定，服務(wù)快捷周全而深受客戶歡迎。 LEVIStudio是為Y公司進(jìn)行儀表DCS系統(tǒng)定制的主要工具，由于其“所見(jiàn)即所得”的開(kāi)發(fā)特性，很快就完成了相關(guān)的定制工作。 Y公司儀表DCS系統(tǒng)的主要功能如下： 智能檢測(cè)儀表是否在線，“無(wú)定義”表示儀表不在線 顯示儀表的PV值 點(diǎn)擊進(jìn)入各個(gè)通道的儀表畫(huà)面 若有報(bào)警，將以紅色顯示 智能識(shí)別儀表的型號(hào) 顯示該儀表的PV、SV、MV等關(guān)鍵數(shù)據(jù) 繪制PV的實(shí)時(shí)曲線圖 棒圖顯示PV值 如果報(bào)警將以紅色顯示 將各個(gè)通道的PV曲線顯示于一個(gè)畫(huà)面之中； 可以動(dòng)態(tài)改變曲線的比例 隱藏或者顯示某條曲線 以流程圖的方式顯示各個(gè)儀表的運(yùn)行狀態(tài) 簡(jiǎn)化對(duì)工藝流程，讓其更容易理解 自動(dòng)識(shí)別HMI掛接的儀表 對(duì)已識(shí)別的儀表調(diào)用相應(yīng)得儀表參數(shù)設(shè)置畫(huà)面 同步修改儀表的任何運(yùn)行參數(shù) 以報(bào)表形式查詢HMI中CF卡的數(shù)據(jù) 支持滾動(dòng)條拖動(dòng)顯示數(shù)據(jù) 可以改變查詢時(shí)間 可以將查詢結(jié)果上傳至上位機(jī) Windows風(fēng)格的開(kāi)始菜單 一鍵到位的功能導(dǎo)航 翻頁(yè)功能 密碼保護(hù)確保數(shù)據(jù)修改的權(quán)限與安全 五、 綜述 由于該嵌入式儀表DCS系統(tǒng)功能齊全，性能可靠，運(yùn)行穩(wěn)定，所以給Y公司帶來(lái)豐厚的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益： 1、 豐富Y公司的產(chǎn)品線，使得Y公司的儀表產(chǎn)品用戶多了一個(gè)更加廉價(jià)且更加可靠的方案選擇； 2、 極大減少了產(chǎn)品的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間，提高了公司銷(xiāo)售人員和售后支持人員的效率； 3、 由于該儀表DCS系統(tǒng)，使得客戶節(jié)省了更多的成本與時(shí)間，不需要再去維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)的工控機(jī)。