下载文档原格式
摘要：本文主要通过回顾霍尼韦尔公司DCS系统的30多年发展历程，重点介绍霍尼韦尔新一代Experion PKS系统的一些主要特征，以此分析工业自动化过程控制系统的发展趋势。
关键词：DCS,TDC200,TDC300,Experion PKS,控制网络,过程控制器,集散控制。
1 前言自从霍尼韦尔公司在1975年推出世界上第一套DCS系统TDC2000至今已经过去30多年的时间，过程自动化控制系统发生了巨大的变化。
回顾一下霍尼韦尔公司DCS系统的变迁过程，关注霍尼韦尔新一代Experion PKS系统，对我们了解当前DCS发展动态，把握将来的发展趋势具有非常积极意义。
2 霍尼韦尔公司DCS回顾2.1 TDC2000系统在1975年霍尼韦尔公司推出TDC2000系统以前，过程工业控制还处在过程仪表自动化控制时代，国外使用电动仪表，而国内还处于主要使用气动仪表，刚开始尝试使用电动仪表阶段。
生产过程对自动化控制要求相对较低，主要是保证生产稳定及相对安全运行。
无法或难以实现复杂控制，更谈不上先进或优化控制，生产效率相对较低，能耗大，产品成本高。
尽管这时已经出现了各种型号的计算机，并且很多人试图将计算机用于过程控制，但是由于没有很好地解决由于计算机故障而带来的生产损失和安全隐患问题，因而无法真正实现将计算机用于生产过程控制。
TDC2000的推出，其重要意义在于提出并实现了集散控制的概念。
集中操作和管理，实现各回路或设备之间更加协调运行，以提高生产运行稳定性和安全性；分散控制，实现危险分散和隔离，并且易于安装和维护。
30多年的实践证明，集散控制概念是计算机过程控制的一个基本原则。
这个概念不仅今天没有过时，而且在以后相当长的时期内都将是计算机过程工业控制的一个主导路线。
根据集散原则，整个TDC2000的基本功能分布特点是：控制网络采用单层冗余结构；操作站负责操作与处数据存储；不同的控制器实现不同的过程控制等等。
这种基本功能分布至今还被有些控制厂商的DCS所采用的。
实时数据库一.实时数据库概述实时数据库可用于工厂过程的自动采集、存储和监视，可在线存储每个工艺过程点的多年数据，可以提供清晰、精确的操作情况画面，用户既可浏览工厂当前的生产情况，也可回顾过去的生产情况，可以说，实时数据库对于流程工厂来说就如同飞机上的“黑匣子”。
实时数据库RTDB（Real-Time Data Base）是数据和事务都有定时特性或显示的定时限制的数据库。
系统的正确性不仅依赖于逻辑结果，而且还依赖于逻辑结果产生的时间。
RTDB的本质特征就是定时限制，定时限制可以归纳为两类：一类是与事务相联的定时限制，典型的就是“截止时间”；另一类为与数据相联的“时间一致性”。
时间一致性则是作为过去的限制的一个时间窗口，它是由于要求数据库中数据的状态与外部环境中对应实体的实际状态要随时一致，以及由事务存取的各数据状态在时间上要一致而引起的。
实时数据库是一个新的数据库研究领域，它在概念、方法和技术上都与传统的数据库有很大的不同，其核心问题是事物处理既要确保数据的一致性，又要保证事物的正确性，而它们都与定时限制相关联。
实时数据库系统中最为典型的问题是利用数据库技术的特点和优点解决实时系统中的数据管理问题，为数据库系统提供时间调度和资源分配的算法，以及实时数据处理的各种方法。
时间特性是实时数据库系统不同于其它关系数据库的特点之一。
数据、事件、活动都有与之相联系的时间限制。
设计实时数据库系统时一定要充分考虑时问特性，考虑外部环境所施加的时间限制、系统性能所决定的时间限制、数据的时间一致性所要求的时间限制以及其它的时间限制。
另外，由于时间限制的存在，实时数据库中的数据还存在除数据逻辑一致性和事务逻辑一致性外的两种一致性约束条件:数据时态一致性、事务时态一致性。
实时数据库系统可以看作是常规数据库管理系统与实时系统的结合体，像DBMS一样，它必须处理事务并保证ACID数据特性。
此外还必须在实时环境下满足事务提交的时间约束。
Honeywell SIS 解决方案火电厂厂级监控信息系统 霍尼韦尔HTSL - China前言 霍尼韦尔（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ）ＳＩＳ系统融合了霍尼韦尔多年来在过程控制、资产管理和行业知识等领域积累的经验， 为电厂用户提供从数据采集、 性能分析、操作指导、优化控制、在线试验、设备管理等全面的解决方案。
霍尼韦尔 ＳＩＳ，整合了霍尼韦尔在电站领域的一系列成熟产品和世界领先的先进控制技术， 构造了一个统一的过程知识体系，可为电厂生产过程管理、 资产管理等不同层次的需求提供最先进、最切实的解决方案。
作为全球自动控制领域的先驱和世界上最大的过程控制系统制造商， 霍尼韦尔拥有全线的先进的电力应用产品，并在全世界范围得到了广泛应用。
霍尼韦尔ＳＩＳ，以先进性和实用化为宗旨，致力于帮助电力企业实现经济运行及提高企业整体效益。
主要技术优势及特点：g 开放和兼容的硬件、网络平台，与ＤＣＳ完美的结合 g 稳定可靠、功能完善的实时数据库平台 g 分布式的数据采集方案g 融入了世界领先的控制理论和技术 g 模块化的应用软件 g Ｃ／Ｓ和Ｂ／Ｓ结构 g ＨＭＩ专利用户界面g 全球化的技术支持，使用户可以轻松应对任何已知或未知的故障12软件结构 采用模块化的软件包以实时信息数据库为基础来完成整个ＳＩＳ的软件组态，使电厂一般的技术人员不需具备机器语言或编程的知识即可完成系统的组态及流程设计。
系统软件模块完全支持和兼容微软的体系结构，并具有良好的安全性、透明度和可开发性，不会对生产过程的具体对象进行操作、过分干预和干扰运行人员的监视和操作，同时在机组投入生产后，电厂人员能够根据生产过程实际情况对软件进行修改和开发。
各软件模块均可以根据需要灵活选用或添加，并支持市面上常见的大多数实时数据库产品。
34MIS & ERP生产过程监测管理实时性能计算经济性分析运行优化及操作指导设备状态监测及管理在线性能试验统一的信息读取数据采集的基础结构数据源（DCS,PLC,RTU,...）过程数据 事件数据 事务性数据 应用数据一体化信息平台实时／历史数据库（PHD ） 实时和历史数据库ＰＨＤ是霍尼韦尔自主知识产权的高技术产品。
Uniformance PHD R310
霍尼韦尔工厂过程历史数据库管理系统
将数据转化为知识
Uniformance PHD过程历史数据库管理系统采集、存储、重现历史及实时工厂数据，提高数据安全和利用率，提升业务绩效
PHD为企业的今天及未来，提供完整的历史数据解决方案
Uniformance PHD 采集、存储、重现历史及实时工厂数据，使得在生产车间、工厂乃至全公司范围内均能及时了解相关数据信息。
PHD强大的实时数据处理能力确保了企业员工更方便高效地协作、制定并执行生产计划，从而提升业务绩效。
Uniformance PHD支持跨越多个工厂和现场的多控制系统及多应用程序的大规模集成，提供无缝的数据集成接口、自动故障恢复的数据采集、自动历史数据恢复功能，保证大型长周期历史数据库的数据安全与可靠性，确保用户能随时访问数据以及与各类应用的有效集成。
除了采集和整合潜在的大量过程数据之外，PHD还具备强大的历史数据处理功能，可以将繁杂的数据转换成有用的信息。
如“虚拟位号”数学计算功能允许用户将工程和业务知识应用至当前和历史数据中，而内置的工程单位自动转换功能可以帮助用户以其熟悉的方式查看相关数据。
过程数据与业务数据的紧密整合使得用户可以全面了解整个企业的运营情况。
PHD的效益
Uniformance PHD为用户带来如下效益：
•可扩展性: PHD的分布式结构保证可以从不同的数据源采集数据并汇总到单一而一致的数据库系统中。
PHD
数据库的初建规模可以很小，但随着应用需要可以很方
便地扩展到处理成千上万个用户和数百万个位号的规模
(可以更多)
•安全性: PHD提供常用的防火墙配置支持，能够对历史数据进行保护，阻止未授权的访问
•可靠性: PHD具有数据采集和历史记录恢复的功能，即使数据采集出现中断，也能保证数据记录的完整性，从
PHD R300版本开始，PHD提供利用集群技术部署
PHD服务器的选项来满足用户全天候可用性的需求•开放性: PHD具有各类开放的产品化接口，可以与众多霍尼韦尔公司及第三方数据源进行连接。
每一个PHD
服务器均含有一个OPC服务器的许可证，提供与第三
方应用系统的开放式连接
分布化可扩展式结构
在PHD特有的映像结构中，对PHD服务器的整个网络只要进行一次配置，就可以实现分布式数据采集和整合。
PHD初建时可以是一台服务器，连接到一个DCS控制系统(或PLC/SCADA 等)，而随着应用的扩展，可以连接到多个数据源，并将采集的数据整合到一个中心数据库。
PHD数据源可以分布在一个或多个物理位置（可以相距很远）。
可以在近海平台、输油管道、运输终端以及工厂设备上安装PHD数据采集器。
每个PHD数据采集器都是一台完整的PHD历史数据服务器，因此操作人员和工艺人员可以访问本地数据采集器，无需跨越网络边界。
所采集到的数据可以合并到单独的历史记录数据库中（即，映像服务器）。
建立映像服务器以后，需要采集更多数据源的数据，可以添加采集器。
PHD把位号（数据点）的配置信息保存在一个单独的配置数据库中，所有服务器均可共享该配置信息。
因此即使多个服务器要采集某个位号，用户也只要对这个位号配置一次。
与Experion PKS集成的独特优势
PHD可与各类霍尼韦尔公司及其它第三方系统集成。
当与霍尼韦尔Experion®过程知识系统(PKS) 集成时，相比于其它工厂历史数据库系统，PHD拥有明显的优势，系统管理更容易，集成度更高、更安全、系统维护量更小：
•采用霍尼韦尔专用内部接口，对PKS负荷影响最小
•可对已有的PKS的流程图进行直接的访问，而不需要重新作图
•PHD自动地从Experion服务器中获得位号信息并建立数据库，从而避免了成本高、耗时长且易出错的手工组
态过程。
一个全新PHD系统的安装、数据位号库的建
立及数据采集的实施可以在同一天内完成。
•在PKS操作站上可直接访问Uniformance PHD系统的长历史信息
•位号自动同步。
一旦Experion系统中的数据点被修改或添加时，PHD侧的位号数据库将同时自动更新，大
大地减少维护工作量，及时保证了数据的完整性。
当
PHD系统扩展到企业级规模时，位号同步功能可用于
维护地区级过程历史数据与企业级过程历史数据间的一
致性。
安全
PHD采用映像结构，可以利用防火墙对过程控制网络进行保护。
每台PHD服务器都是具有完整功能的系统，因此企业第3级应用可以通过PHD采集器获取所需数据，而一般的工厂用户可以从第4级映像服务器获取数据。
用户不需要通过防火墙连接。
另外，PHD服务器之间的通信是通过用户可配置端口进行的，可配置端口允许客户锁定防火墙中不安全的端口。
PHD可以提供安全措施，保护历史数据安全，防止未经授权用户读取、写入或者编辑数据。
安全设置可以针对所有位号、位号组或单独的位号。
PHD的数据审核功能可以记录历史数据和位号组态信息的变化。
无与伦比的可靠性
PHD映像结构的核心功能之一是可以从下一层的历史库中恢复上一层的历史数据。
如果第4级映像服务器关机，当其重新启动后，该服务器可以从第3级采集器服务器中自动装载缺失时间段的数据。
此外，如果原始数据源带有可访问的历史数据库，PHD采集器可以从该历史数据库中自动补充缺失时间段的数据。
如果历史数据的采集非常重要，则可以安装二台PHD采集服务器，这样即使一台计算发生故障，另一台也可以保证不会发生数据丢失。
PHD RDC (可靠数据采集机制) 采用双重数据采集器，保证出现一个采集器出现故障时马上自动切换到另一个数据采集器。
PHD R310版本支持集群技术，用户可以将PHD映像服务器(Shadow Server) 安装于群集服务器，以获得更高可靠性。
采用开放标准，极大方便系统的长生命周期应用与维护
PHD系统对服务器和客户端提供标准接口，支持OPC历史数据存取(HDA) 和OPC数据存取(DA) ，允许PHD与所有现代控制系统或和应用进行连接。
PHD是OPC标准化应用的先导者。
PHD是第一个提供OPC
数据访问(DA) 服务器的数据库，也是第一个提供OPC历史数据访问(HDA) 客户端的数据库。
除了可以提供OPC接口外，PHD还支持微软OLEDB技术，各类桌面应用程序都可利用表格形式的SQL命令，调用PHD中的数据。
自PHD R210版本开始，PHD即可以利用.NET开发界面创建应用程序，充分利用PHD的历史数据。
用户友好的桌面工具
Uniformance Process Studio 是PHD的新一代桌面工具，用于数据检索、数据展示、数据分析和数据报表等方面。
用户可以通过趋势图、流程图、表格、报表等进行信息分析以提升生产力。
PHD提供基于Microsoft Office Excel的插件，用户可以通过Excel对PHD数据进行灵活的数据访问、数据分析及或视化。
与著名的办公组件的集成可确保即使是PHD初级用户也可以很快利用PHD将数据变成生产力。
Uniformance PHD R310技术规格
*超大规模数据库系统需要霍尼韦尔公司服务来确保硬件及系统配置的最优化。
更高的系统性能可能需要64位Windows服务器技术。
