专利名称：一种分布式控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及过程控制技术领域，具体涉及一种分布式控制系统。
背景技术：
在现代化工业生产过程中，通常工艺流程比较复杂，各工艺单元和控制回路之间存在相互影响的耦合关系。由于分布式控制系统(DCS)具有配置灵活，运行可靠和组态方便等特点，在工业生产中得到了广泛的应用。在DCS应用中，常规的控制方式，如PID控制虽然能解决大部分控制目标的自动控制问题，但是与生产能力、能耗、产品质量密切相关的关键控制回路，往往无法采用常规的控制技术实现自动控制或优化控制，仍需要进行操作人员根据经验手动控制。为了提高生产装置的控制品质，实现卡边操作，随着计算机和信息技术的发展，先进过程控制(APC)应运而生，并且逐步在炼油、石化等大型过程工业控制中得到普及。·目前，在工业生产中，DCS系统是与生产装置同步建设的，常见的DCS系统中也不包括APC功能。只有当生产装置运行正常后，再由专业的APC服务商实施APC项目。由于现有技术中DCS应用和APC应用是相互独立的，两者的操作界面也是相互独立的。对于实施了 APC应用的用户来说，当需要进行APC控制时，用户需要从DCS应用的界面切换到APC应用的界面，完成APC控制操作后，再切回到DCS应用的界面，整个过程操作比较繁琐。在DCS应用中，为了便于用户的操作，DCS应用的界面包括流程图界面。在流程图界面上显示有各工艺单元和控制回路，DCS用户可以直观的看到整个生产线的运行情况，并且可以通过点击打开流程图界面上的控制回路对应的PID的面板，进行设定点(SP)的调整。但是由于DCS应用和APC应用的操作界面相互独立，用户从DCS应用的界面切换到APC应用的界面后，无法查看到原流程图界面，也就无法了解控制系统的运行情况，尤其是当APC应用的操作变量较多时，用户无法直观的了解每个APC应用的操作变量的情况，只能在一个界面中对多个操作变量进行调整，或频繁进行操作界面的切换，容易产生误操作，影响了 APC操作的便捷度和准确性。
发明内容
本发明实施例提供了一种分布式控制系统，将APC应用集成到DCS上，当用户在DCS中进行APC控制操作时，能够简化用户APC控制操作的步骤，提高APC控制操作的效率。根据本发明的一个方面，提供一种分布式控制系统，包括显示模块，用于显示DCS操作界面，并通过所述DCS操作界面提供APC控制接口和APC测量接口 ；DCS控制模块，用于通过所述DCS操作界面接收用户的DCS操作指令，执行与所述DCS操作指令对应的DCS操作；APC控制模块，用于在所述用户选择所述APC控制接口时，通过APC控制界面显示APC操作变量的信息，通过所述APC控制界面接收操作变量控制指令，执行与所述操作变量控制指令对应的操作；以及APC测量模块，用于在所述用户选择所述APC测量接口时，通过APC测量界面显示APC被控变量的信息，通过所述APC测量界面接收被控变量控制指令，执行与所述被控变量控制指令对应的操作。较佳地，所述DCS操作界面包括DCS的流程图界面。较佳地，所述APC控制界面或者所述APC测量界面显示在所述DCS流程图界面之
上。 较佳地，所述APC控制界面中包括一个或多个APC操作变量的信息。较佳地，所述DCS操作界面包括对应DCS变量的DCS变量操作界面，所述APC控制界面中的APC操作变量与所述DCS变量相同。较佳地，所述对应DCS变量的DCS变量操作界面包括对应所述DCS变量的PID控制面板。较佳地，所述在DCS操作界面上提供APC控制接口包括在所述DCS测量界面上提供对应APC控制界面的按钮；所述用户选择所述APC控制接口包括所述用户点击所述对应APC控制界面的按钮。较佳地，所述在DCS操作界面上为用户提供APC测量接口包括在所述DCS操作界面上显示所述APC被控变量；所述用户选择所述APC测量接口包括所述用户点击所述显示的APC被控变量。较佳地，所述APC操作变量的信息包括所述APC操作变量取值的上限、下限、预测值或变量开关；所述APC被控变量的信息包括所述APC被控变量取值的上限、下限、预测值或变
量开关。本发明实施例提供的分布式控制系统具有如下优点。在本发明实施例中，DCS应用和APC应用有机的结合在一起，用户可以方便地在DCS应用的界面中进入APC控制界面或者APC测量界面，简化了 DCS应用的界面和APC应用的界面之间相互切换的步骤，使用户在DCS系统中进行APC控制更加便利。进一步地，由于用户可以在进行APC控制时参考DCS流程图界面，从而了解整个系统的情况，有利于用户直观，有效地进行APC控制，提高APC控制的效率。
图I是本发明实施例中分布式控制系统的结构的示意图。图2是现有技术中APC应用的界面的示意图。图3是本发明实施例中PID控制面板的示意图。图4是本发明实施例中APC控制界面的示意图。图5是本发明实施例中APC测量界面的示意图。
具体实施例方式为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举例对本发明实施例进一步详细说明。本发明实施例提供分布式控制系统包括显示模块、DCS控制模块、APC控制模块和APC测量模块。其中，显示模块用于显示DCS操作界面，并通过该DCS操作界面提供APC控制接口和APC测量接口 ；DCS控制模块用于通过该DCS操作界面接收用户的DCS操作指令，执行与该DCS操作指令对应的DCS操作；APC控制模块用于在用户选择了 APC控制接口时，通过APC控制界面显示APC操作变量的信息，通过所述APC控制界面接收该用户的操作变量控制指令，执行与该操作变量控制指令对应的操作；APC测量模块用于在用户选择该APC测量接口时，通过APC测量界面显示APC被控变量的信息，通过所述APC测量界面接收被控变量控制指令，执行与所述被控变量控制指令对应的操作。 下面通过附图对本发明实施例进行详细说明。图I示出了本发明实施例中分布式控制系统的结构的示意图。如图I所示，该分 布式控制系统包括显示模块11、DCS控制模块12、APC控制模块13和APC测量模块14。显示模块11用于显示DCS操作界面，并通过该DCS操作界面提供APC控制接口和APC测量接口。在本发明实施例中，在原有DCS操作界面上增加了 APC控制接口和APC测量接口，从而将APC控制集成在DCS应用中。DCS控制模块12用于通过该DCS操作界面接收用户的DCS操作指令，执行与所述DCS操作指令对应的DCS操作。在本发明实施例中，显示模块11和DCS控制模块12只是对DCS应用中功能的划分。在实际应用中，DCS中的执行单元，如PID单元等可以同时包括显示模块11和DCS控制模块12的功能。APC控制模块13用于在用户选择该APC控制接口时，通过该APC控制界面显示APC操作变量的信息，通过所述APC控制界面接收操作变量控制指令，执行与该操作变量控制指令对应的操作。在本发明实施例中，APC控制模块13通过DCS操作界面上的APC控制接口与DCS应用结合，完成APC应用中对操作变量的操作。在DCS应用中，用户可以对控制回路中的操作变量进行控制。操作变量图标和信息显示在流程图界面上，用户可以直接查看或者点击对应某个操作变量的图标，在弹出的对应该操作变量的操作界面中进行控制操作。在现有技术中，当用户希望对某个操作变量进行APC控制时，需要从流程图界面切换到APC界面，在全部操作变量中找到该操作变量，之后才能对其进行操作。根据本发明实施例，在流程图界面上直接提供了 APC控制接口，较佳的，可以为每个操作变量提供对应的APC控制接口，在用户选择了某个APC控制接口后，与该APC控制接口对应的APC操作变量的信息显示在弹出的APC控制界面上。用户可以直接在该APC控制界面上对该操作变量进行操作。由于显示APC控制界面时，DCS的流程图界面并未关闭，也就是APC控制界面直接显示在流程图界面之上，用户可以在参考整个系统运行情况的同时，对该操作变量进行操作，从而使APC控制更加直观和准确。在完成对该操作变量的操作后，用户关闭该弹出的APC控制界面就可以返回到DCS的流程界面，与现有技术中先关闭DCS流程图界面，再打开APC应用的界面的过程相比，应用本发明实施例也可以减少实现控制操作的步骤，提高控制操作的效率和便捷性。
另外，由于控制回路中的操作变量可以同时在DCS应用和APC应用中进行控制，在本发明实施例中，也可以将APC控制接口设置在与该操作变量对应的DCS变量操作界面中。用户在流程图界面中点击该操作变量的图标，首先弹出对应该操作变量的DCS变量操作界面，如果用户还想对该操作变量进行APC控制，则可以在DCS变量操作界面中选择APC控制接口，从而进入对应该操作变量的APC控制界面，并对该操作变量进行APC控制。此时用户还可以查看流程图界面，也可以对该操作变量进行DCS控制，很好的改善了在DCS平台中进行APC控制的可操作性，也有助于提高控制效率。本发明实施例分布式控制系统中的APC测量模块14用于在用户选择该APC测量接口时，通过APC测量界面显示APC被控变量的信息，接收所述用户的被控变量控制指令，执行与所述被控变量控制指令对应的操作。在本发明实施例中，APC控制模块14可以实现现有APC应用中对被控变量的操作。在DCS应用中，被控变量的信息，如数值，单位等都直接显示在流程图界面上，仅供用户查看。但是在APC应用中还包括对这些被控变量的控制操作。在现有技术中，当用户希望对某个被控变量进行APC操作时，需要从流程图界面切换到APC界面，在全部被控变量中找到该被控变量，之后才能对其进行操作。根据本发明实施例，在流程图界面上直接提供了 APC测量接口，可以为每个被控变量提供对应的APC测量接口，在用户选择了某个APC测量接口后，与该APC测量接口对应的APC被控变量的信息显示在弹出的APC测量界面上。用户可以直接在该APC测量界面上对该被控变量进行操作。从而使APC控制更加直观和准确，并且提高了控制操作的效率和便捷性。下面以应用了 DCS的加热炉系统为例，对本发明实施例中该分布式控制系统进行详细描述。在加热炉系统中，部分关键的控制回路和测量信号被纳入APC控制的范围。例如，控制回路中的操作变量可以包括多个进料流量，烟道挡板开度等，测量信号可以包括出口温度，炉膛负压，烟气过剩氧含量等。通过对操作变量的控制，可以调节被控目标的值，并通过测量信号表现出来。下面以加热炉的一个进料流量作为APC操作变量，将对应的炉出口温度作为APC被控变量为例，对应用了 DCS的加热炉系统中的APC控制进行说明。在现有技术中，独立于DCS流程图界面存在的APC应用的界面如图2所示。可以看出，在该界面中显示了所有APC操作变量和APC被控变量的参数，用户在进行控制时，无法参考加热炉系统的整体情况，并且需要从密集的数据中找到需要控制的操作变量或者被控变量，影响了 APC控制的效率和准确性。在实施例中，在与该进料流量对应的DCS变量操作界面中设置APC控制接口，如图3所示，显示模块11通过PID控制面板提供APC控制接口，图3示出了本实施例里中增加了APC按钮的PID控制面板。在本实施例中，将APC按钮作为APC控制接口只是本发明的较佳示例，并不用于限制本发明。在应用本发明实施例时，APC控制接口也可以采用单选框等其他形式。在DCS应用中，PID控制是一种常用的控制方式，通常DCS应用都会提供对应操作变量的PID控制面板，当用户在流程图界面中点击与操作变量对应的图标时，会弹出PID控制面板，从而使用户可以进行PID控制。
在本实施例中，用户在DCS的流程图界面中点击对应该进料流量的图标，弹出如图3所示的PID控制面板。当用户需要进行APC操作时，用户可以点击PID控制面板上的APC按钮，从而进入APC控制界面，如图4所示。用户可以在图4所示的APC控制界面中调整进料流量的上限或者下限，启动或停止APC控制等，APC控制模块13根据用户的相关指令，执行对应的操作，从而对进料流量进行APC控制。在本发明实施例中，可以根据实际情况的需要对APC控制界面进行调整，在此不再赘述。 在本实施中，利用了 DCS应用中已有的对应操作变量的PID控制面板，在该PID控制面板中增加了 APC控制接口，即从PID控制面板切换到APC控制界面的按钮，从而方便了用户在进行PID控制的同时对同一操作变量进行APC控制。并且，由于PID控制面板和APC控制界面的尺寸都比较小，即使显示在DCS流程图界面上，也不会对用户查看DCS流程图界面造成很大的影响，因此，极大地方便了用户的APC控制操作。在本实施例中，PID控制面板只是本发明的较佳示例，并不用于限定本发明的保护范围，其他DCS变量控制界面也可以用于本发明实施例。
在应用本发明实施例时，也可以在DCS的流程图界面中针对多个相关操作变量设置一个APC控制接口。当多个操作变量对应一个APC控制接口时，与该APC控制接口对应的APC控制界面中包括该多个操作变量的信息，用户可以对该多个操作变量进行APC控制。在本实施例中，在DCS流程图界面中设置了对应炉出口温度的APC测量接口。具体地，在DCS流程图界面中与炉出口温度对应的位置接收用户的点击。当用户需要对炉出口温度这个测量变量进行控制时，用户可以直接点击该位置，弹出与炉出口温度对应的APC测量界面。在本实施例中的APC测量接口只是本发明的较佳示例，并不用于限制本发明。在应用本发明实施例时，APC控制接口也可以采用按钮等其他形式。在本实施例中，用户在DCS流程图界面上点击与炉出口温度对应的位置，弹出如图5所示的APC测量界面。用户可以在图5所示的APC测量界面中调节对应炉出口温度的上限或下限，启动或停止APC控制等。APC测量模块14根据用户的相关指令，执行对应的操作，从而对炉出口温度进行APC控制。在本发明实施例中，可以根据实际情况的需要对APC测量界面进行调整，在此不再赘述。由于在现有技术中，测量变量的信息，如数值，单位等之间显示在流程图界面中，用户只能查看其信息。如果想要对炉出口温度进行APC控制的话，需要先从流程图界面切换到图2所示APC界面，在APC界面中找到炉出口温度，并进行APC控制，之后在切换回流程图界面。不但操作繁琐，由于无法参考流程图界面，用户的操作也很不方便。根据本实施例，用户可以直接在流程图界面中点击炉出口温度对应的位置，在弹出的APC测量界面中进行APC控制，之后直接关闭APC测量界面，如点击APC测量界面右上角的关闭图标，即可重新回到流程图界面。可见，在本发明实施例中，DCS应用和APC应用有机的结合在一起，用户可以方便地在DCS应用的界面中进入APC控制界面或者APC测量界面，简化了 DCS应用的界面和APC应用的界面之间相互切换的步骤，使用户在DCS系统中进行APC控制更加便利。进一步地，由于用户可以在进行APC控制时参考DCS流程图界面，从而了解整个系统的情况，有利于用户直观，有效地进行APC控制，提高APC控制的效率。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。在具体的实施过程中可对根据本发明的优选实施例进行适当的改进，以适应具体情况的具体需 要。因此可以理解，本文所述的本发明的具体实施方式
只是起示范作用，并不用以限制本发明的保护范围。
权利要求
1.一种分布式控制系统，其特征在于，所述分布式控制系统包括 显示模块(I I)，用于显示DCS操作界面，并通过所述DCS操作界面提供APC控制接口和APC测量接口 ； DCS控制模块(12)，用于通过所述DCS操作界面接收用户的DCS操作指令，执行与所述DCS操作指令对应的DCS操作； APC控制模块(13)，用于在所述用户选择所述APC控制接口时，通过APC控制界面显示APC操作变量的信息，通过所述APC控制界面接收操作变量控制指令，执行与所述操作变量控制指令对应的操作；以及 APC测量模块(14)，用于在所述用户选择所述APC测量接口时，通过APC测量界面显示APC被控变量的信息，通过所述APC测量界面接收被控变量控制指令，执行与所述被控变量控制指令对应的操作。
2.根据权利要求I所述的分布式控制系统，其特征在于，其中，所述DCS操作界面包括DCS的流程图界面。
3.根据权利要求2所述的分布式控制系统，其特征在于，其中，所述APC控制界面或者所述APC测量界面显示在所述DCS流程图界面之上。
4.根据权利要求2所述的分布式控制系统，其特征在于，其中，所述APC控制界面中包括一个或多个APC操作变量的信息。
5.根据权利要求I所述的分布式控制系统，其特征在于，其中，所述DCS操作界面包括对应DCS变量的DCS变量操作界面，所述APC控制界面中的APC操作变量与所述DCS变量相同。
6.根据权利要求5所述的分布式控制系统，其特征在于，其中，所述对应DCS变量的DCS变量操作界面包括对应所述DCS变量的PID控制面板。
7.根据权利要求I至6任一项所述的分布式控制系统，其特征在于，其中， 所述在DCS操作界面上提供APC控制接口包括在所述DCS测量界面上提供对应APC控制界面的按钮； 所述用户选择所述APC控制接口包括所述用户点击所述对应APC控制界面的按钮。
8.根据权利要求I至6任一项所述的分布式控制系统，其特征在于，其中，所述在DCS操作界面上为用户提供APC测量接口包括在所述DCS操作界面上显示所述APC被控变量； 所述用户选择所述APC测量接口包括所述用户点击所述显示的APC被控变量。
9.根据权利要求I所述的分布式控制系统，其特征在于，其中， 所述APC操作变量的信息包括所述APC操作变量取值的上限、下限、预测值或变量开关; 所述APC被控变量的信息包括所述APC被控变量取值的上限、下限、预测值或变量开关。
全文摘要
本发明公开了一种分布式控制系统，包括显示模块，用于显示DCS操作界面，并通过DCS操作界面提供APC控制接口和APC测量接口；DCS控制模块，用于通过DCS操作界面接收用户的DCS操作指令，执行与DCS操作指令对应的DCS操作；APC控制模块，用于在用户选择APC控制接口时，通过APC控制界面显示APC操作变量的信息，通过APC控制界面接收操作变量控制指令，执行与操作变量控制指令对应的操作；以及APC测量模块，用于在用户选择APC测量接口时，通过APC测量界面显示APC被控变量的信息，通过APC测量界面接收被控变量控制指令，执行与被控变量控制指令对应的操作。应用本发明实施例可以简化用户进行APC控制操作的步骤，提高APC控制操作的效率。
文档编号G05B19/418GK102915002SQ201210066850
公开日2013年2月6日 申请日期2012年3月14日 优先权日2012年3月14日
发明者常刚 申请人:上海西门子工业自动化有限公司