Honeywell_Experion_PKS_现场控制网络_FCS_设计与实现.Tex.header.docx

PAGE1

PAGE1

Honeywell_Experion_PKS_现场控制网络_FCS_设计与实现

1HoneywellExperionPKS简介

1.1PKS系统架构

HoneywellExperionPKS(ProcessKnowledgeSystem)是一个高度集成的自动化平台，旨在提供从现场设备到企业级应用的无缝连接。PKS的架构设计基于模块化和标准化原则，确保了系统的灵活性和可扩展性。其核心组件包括：

ControlNetwork(CN):控制网络是PKS的中枢，负责处理所有控制和数据采集任务。它由多个FCS(FieldControlStation)和I/O模块组成，这些模块通过冗余的高速以太网连接，确保了数据的快速传输和系统的高可靠性。

SystemConsole(SC):系统控制台是PKS的操作界面，提供了对整个系统的监控和控制功能。SC通过CN与现场设备通信，实现数据的实时显示和控制指令的下发。

Station(ST):ST是PKS的工程工作站，用于系统的设计、配置和维护。工程师可以使用ST来创建控制策略，配置I/O，以及进行系统诊断和故障排除。

UniversalControlNetwork(UCN):UCN是Honeywell的专有网络，用于连接高级控制器和现场设备。虽然在最新的PKS版本中，UCN逐渐被CN取代，但在一些遗留系统中，UCN仍然扮演着重要角色。

1.1.1FCS在PKS中的角色

FCS(FieldControlStation)是PKS架构中的关键组件，它位于控制网络的最底层，直接与现场设备交互。FCS的主要职责包括：

执行控制策略:FCS根据在ST上配置的控制逻辑，执行实时的控制任务，确保生产过程的稳定和高效。

数据采集:FCS收集现场设备的状态信息和过程数据，通过CN传输到SC，供操作员监控和分析。

故障隔离:由于FCS的分布式设计，单个FCS的故障不会影响整个系统的运行，从而提高了系统的整体可靠性。

冗余设计:FCS通常采用冗余配置，包括冗余电源、冗余处理器和冗余通信链路，以确保在任何情况下都能提供不间断的服务。

1.2FCS设计与实现

设计和实现一个FCS，需要考虑以下几个关键步骤：

需求分析:确定FCS需要执行的控制任务，包括控制回路的数量、类型以及与现场设备的接口要求。

硬件选择:根据需求分析的结果，选择合适的FCS硬件，包括处理器模块、I/O模块和通信模块。

软件配置:使用Honeywell提供的工程工具，如ControlBuilder和Station，配置FCS的软件环境，包括创建控制策略、定义I/O信号和设置通信参数。

系统集成:将FCS与现场设备以及PKS的其他组件（如SC和CN）进行集成，确保数据的正确传输和控制指令的执行。

测试与验证:在系统集成完成后，进行详细的测试和验证，确保FCS能够满足预定的控制要求，并且在各种运行条件下都能稳定工作。

1.2.1示例：配置一个简单的PID控制回路

假设我们正在设计一个用于控制温度的FCS，需要实现一个PID控制回路。以下是在ControlBuilder中配置PID控制策略的步骤：

创建控制策略:在ControlBuilder中，选择“NewStrategy”来创建一个新的控制策略。

添加PID功能块:在策略编辑器中，从功能块库中选择PID功能块，并将其添加到策略中。

配置PID参数:设置PID功能块的参数，包括比例增益(Kp)、积分时间(Ti)和微分时间(Td)。例如，假设Kp=1.0，Ti=100秒，Td=10秒。

定义输入和输出:将温度传感器的信号定义为PID功能块的输入，将加热器的控制信号定义为输出。

连接现场设备:在Station中，将温度传感器和加热器与FCS的I/O模块进行连接，确保数据的正确采集和控制信号的下发。

//ControlBuilder策略配置示例

//创建PID控制策略

StrategyPID_Temperature_Control{

//添加PID功能块

PIDpid_controller{

//设置PID参数

Kp=1.0;

Ti=100;

Td=10;

}

//定义输入和输出

inputtemperature_sensor;

outputheater_control;

//连接输入和输出到PID功能块

pid_controller.input=temperature_sensor;

pid