Experion PKS PMD DCS系統是美國霍尼韋爾公司的產品。在Experion平臺下的PKS過程知識系統，可將所有過程控制與安全管理（包括非霍尼韋爾系統） 納入一個獨立，統一的結構中, 形成統一標準的過程系統結構。Experion PKS PMD DCS的組成基于霍尼韋爾過程知識系統PKS(Process Knowledge System)技術，其中PMD（Process, Machinery and Drives ） DCS意為整合DCS，PLC,DRIVE 等系統知識于一體的DCS控制系統。

本文基于廣州造紙廠一臺年生產能力16萬噸的新聞紙造紙機和配套的廢紙脫墨生產線。該紙機以100%的廢紙脫墨漿生產45g/m2優質新聞紙，設計車速1500 m/min。該紙機和脫墨生產線均采用霍尼韋爾公司 的Experion PKS PMD DCS 系統進行過程控制。本文結合實際應用對該DCS系統的網絡構成，主要硬件和軟件，系統結構等方面的主要特性進行描述。

Experion PKS PMD DCS系統網絡結構

對于DCS的系統網絡來說，它必須滿足實時性的要求，即在確定的時限內完成信息的傳送。同時系統網絡還必須非常可靠，無論在任何情況下，網絡通信都不能中斷。

容錯以太網

在DCS系統中，通訊問題關系整個系統工作的可靠性, 網絡的瞬間中斷都可能導致數據丟失而造成一些不可預見的問題。Experion PKS PMD DCS整個系統網絡的關鍵結構是容錯網絡，容錯網絡是基于以太網、容錯技術的TCP/IP網絡，又稱為容錯以太網。 霍尼韋爾 PKS網絡上所有節點均為容錯以太網節點, 容錯以太網的最大特征是兩條通訊線路一起工作, 同時另外兩路備份, 如果其中一路出錯會給出報警，但整個網絡不會出現中斷的情況。 原理設計是保證不出錯, 預防在先。而一般的網絡冗余設計是指兩條通訊線路一條工作另一條備份, 如果出錯則另一條切入, 原理設計是出錯后再補救, 補救在后。

網絡結構

PMD DCS的基本系統結構包括：容錯以太網FTE,現場控制器（FC），DM工程師站，PMD服務器，人機接口HMIWeb（操作員站），且節點都直接掛靠在容錯以太網FTE上，保證了各單元之間開放和可靠的數據傳送，當某一節點出現故障時，不會影響其他節點的正常工作。在此系統網絡中，現場控制器(FC)是中央控制器，進行過程控制決策和管理。在容錯以太網上，系統還可以通過OPC與其他系統通訊。

在現場控制器（FC）和各I/O柜之間采用PROFIBUS通訊。本廠系統采用PROFIBUS-DP。PROFIBUS-DP用于設備級的高速數據傳送，專為自動控制系統和設備級分散I/O之間的通訊設計。在傳輸方面，現場控制器（FC）通過光纖或PROFIBUS電纜和相關I/O設備進行通信。中央控制器（FC）周期性地讀取I/O設備的輸入信息并周期性地發送輸出信息，同時還提供強有力的診斷和配置功能。

DCS系統的應用

本廠所用的DCS網絡結構是基于以太網容錯TCP/IP網絡，采用TCP/IP協議進行通訊，通訊速率 100 Mbit/s。系統結構如上頁圖所示：第一層網絡是容錯以太網，機柜室之間采用光纖連接。在容錯以太網上掛載的設備有:五臺PMD現場控制器（FC）；冗余數據服務器；工程師站和操作員站；打印機。各PMD控制器通過PROFIBUS連接到11個機柜室上的各個I/O單元上，FC01控制脫墨碎漿和脫墨MCC馬達中心，FC02控制脫墨線，FC03/04控制紙機干部、紙機MCC馬達中心和化學品部；FC05控制紙機濕部。第二層是Profibus-DP網絡，位于PMD控制器和各機柜室I/O柜之間。PMD現場控制器FC和各I/O柜之間采用冗余光纖傳輸技術，柜內采用PRIFIBUS屏蔽電纜。

Experion PKS PMD DCS系統硬件

硬件是系統的載體。主要系統硬件包括：PMD 數據服務器；工程師和操作員站；PMD 現場控制器；電源；各種I/O卡及網絡硬件。

PMD 數據服務器

PMD 數據服務器為冗余配置, 雙硬盤, 雙電源,操作系統采用Windows 2000 Server。PMD 數據服務器用于保存和傳輸系統數據，存儲歷史數據, 處理事件和報警信息,不對過程和現場設備進行控制。當該服務器故障時，不會影響生產過程的控制，但會影響數據，事件和信息的處理及操作顯示。

工程師站和操作員站

工程師站和操作員站處理器速度分別是2.8 GHz和2.4 GHz，都采用奔騰4處理器, Win2000操作系統。DM工程師站供工程技術人員進行應用程序和畫面的組態，以及系統結構定義，當工程完成后，可用來對系統應用程序的維護。操作員站基于HMIWEB技術，供操作人員使用，顯示過程控制信息和數據，是操作員用來對生產過程設備進行控制的工具。

PMD 現場控制器

PMD 現場控制器（FC)的內核為奔騰III處理器，速度大于500 MHz，FTE 通訊速率 100 Mbit/s，最大總線接出長度為 1200 米，每個控制器可處理2000個輸入輸出點。此控制器專為造紙行業設計，可用于過程控制，紙機本體控制和傳動控制。對于整個系統來說，現場控制器是中央處理器。

系統I/O站

I/O站

一個系統I/O站由網絡接口單元(NIU)和I/O模件組成如上圖所示，I/O站需24VDC電源供電，分布在各個機柜室的儀表控制柜中。24V電源采用額定電流20A，具有短路和過載保護的獨立電源。I/O模件為模擬輸入/輸出和數字輸入/輸出模件，所有I/O模件均可熱插拔，包括4 通道12位模擬量輸出卡(AO)；8 通道12位模擬量輸入卡(AI);16 通道24V開關量輸出卡(DO);16 通道24V開關量輸入卡(DI)。網絡接口單元(NIU)作為網絡和I/O模件之間的通訊接口，采用PROFIBUS通訊，通訊速率9.6KB12MB。

Experion PKS PMD DCS系統軟件

在Experion PKS PMD DCS系統中，軟件起著驅動和保證DCS各項功能正常運作的關鍵作用。主要系統軟件包括服務器軟件，工程應用軟件。

PMD服務器軟件

PMD服務器軟件執行系統數據的貯存、數據加載、數據傳送、收集歷史數據和趨勢、報警和事件的管理、OPC的通訊、冗余PMD服務器的管理等任務。當系統啟動時，系統定義和應用組態等數據通過DM工程師站加載到PMD服務器上,PMD服務器采用MS SQL Server 2000數據庫處理數據。PMD服務器軟件主要包括：PMD 服務器軟件包；PMD OPC Data Server軟件；冗余PMD管理軟件。

主要工程應用軟件

（1）System Builder：系統結構組態與定義，I/O定義；

（2）Fieldnet Builder:總線組態編輯，總線下載與監視；

（3）Block Builder：用于應用程序的組態，測試和下載。應用程序具有的主要功能：過程顯示控制、數字手自動輸出、變量的函數計算、計數、系統標準功能塊和組起動、順序處理等功能。

（4）HMIWeb Display Builder：是用于繪制用戶流程圖、連接顯示數據、組態數據及圖形參數，生成和編輯系統畫面及系統報表的功能。系統操作人機界面以網絡瀏覽設計為基礎,可使用標準的操作站界面,也可使用微軟的網絡瀏覽器，遠程支持和診斷可應用在任何一臺操作站上。生產控制流程圖按照制漿造紙的工藝流程及操作習慣進行設計。

結語

在本廠的應用中，該Experion PKS PMD DCS系統配置合理，自投運以來運行良好，但要注意的是，安裝和環境同樣對系統的運行產生很大的影響。該套系統投運后，脫墨生產線因環境的腐蝕曾致使現場控制器的損壞，造紙生產線因PROFIBUS DP接頭接觸不好導致過網絡通訊故障。經優化后，系統運行穩定，投運率很高。(e