SDCS自組態分布式控制-解決方案-北京廣大泰祥|防越級跳閘|遠程自動化控制|煤礦堅強智能電網|煤礦智能精細化管理|煤礦應急通訊指揮|煤礦應急廣播

從DCS到SDCS的進化

SDCS分布式監控系統（Smart Distributed Control System）是一種由DCS集散控制系統發展而來的工業過程控制系統。它具有過程控制系統DCS、FCS之外的，分布，自主的特點。

SDCS是基于現場設備、現場總線、現場控制、局域網的化監控系統。它以現場設備層為核心，實現由小及大，自下而上的監控系統，將現場設備與模塊相結合，現場控制與系統聯網控制相結合，以太網絡和現場總線相結合，實現現場設備傳感器的數字化，現場數據和控制的實時化，工業控制和管理的系統化，適用于工礦企業的重要生產設備的監控。

SDCS一條現場總線將現場傳感器、控制裝置、執行機構等設備連成系統，可隨時增減，具有現場控制單元，實現現場控制，接入局域網實現多臺設備或生產線的聯網系統控制。

SDCS具有現場控制的特點，所有的現場監控單元都具有數據采集處理功能的程序來實現，控制現場監控裝置�，F場設備的監控，不依賴于網絡的上位機。

SDCS具備自主分布的特點，用戶在設備上安裝組態模塊，使用總線式網絡串聯，就近接入傳感器和控制器，無需配置地址，配置控制點表，系統自動識別模塊，無需硬件配置設計，現場用戶和設備制造商技術人員即可設計配置監控設備和系統。

SDCS具備自主式的組態方式，根據用戶選擇的系統進線向導化的配置，使用模塊化的圖元積木式搭建系統，無需編程，方便了用戶自主設計自動化控制系統、組網和維護。

與DCS、FCS的綜合對比

實現方案	SDCS分布式控制系統	DCS集散控制系統	FCS現場總線式控制系統
可靠性	每個單元可單獨工作，不依賴于上位機邏輯或核心CPU邏輯，多種安裝方式，實現任意設備的分散控制	設備控制單元無法脫離上位機和網絡獨立工作，必須配置高度的冗余和后備系統，系統復雜，難以實現危險分散。	每個單元具備獨立工作的能力，但總體功能依賴于網絡，網絡通訊的速率和質量直接影響系統的運行。
開放性	可接入多個廠家的設備，包含輸入，輸出信號，各種協議，自定義協議等。	只能使用同一廠家的設備	總線搭建完成后，用戶可選擇兼容此網絡和協議的設備，但有一定局限性。
拓展性	可拓展控制單元，系統自動分配地址，無需開放授權和設置地址，無需編程。	在有授權的情況下可實現一定程度的拓展，但需要設置地址，二次編程。	在有授權的情況下可實現一定程度的拓展，但需要設置地址，二次編程。
兼容性	采用GD-BUS總線，兼容RS485和CAN總線，協議內容完全公開。	協議由廠家定制，不開放或有限度開放。	FF,CAN,Profibus,CC-Link,Ethernet等協議內容公開，但使用多級結構，網絡構建復雜，調試，維護工作量大。
投資成本	在設備就地安裝，總線式布線，無需配置控制柜，減少人力成本和時間成本。	成本高，需要完善的設計和復雜的調試過程	價格高，需建設網絡，耗費大量人力和時間。

SCZ組態控制站

SCZ組態控制站內置雙核工控主板和10寸工業液晶顯示器，它嵌入定制的管理軟件，用戶可以搭建需求的功能，如現場組態，運行監視，數據采集，數據趨勢曲線，故障事件記錄，報表打印。適合多臺設備構成的整體控制系統，也可對單臺設備進行控制。

SCF智能控制分站

SCF控制分站內置32位高性能ARM處理器，可對現場數據進行處理和分析。無需編程，可加載預制的數據處理算法和控制功能，如流量積算，純流量積算，智能PID控制，模糊控制等，適合于就地搭建局部控制系統。

SCM自組態采集控制器

SCM自組態采集控制器可接入常見的開關量和模擬量，內嵌多種傳感器驅動程序，即插即用，如電壓，電流，熱電阻，頻率等，實現單獨控制量的運算，工藝流程的自定義，適合接入多路不同信號類型的傳感器、執行器。

SCZ組態控制站

SCZ組態控制站是現場集控系統的核心，內置工控機，可對設備或多臺設備進行監控，它通過總線和其它SCF分站、SCM自組態采集控制器進行通信，通過內置的10寸顯示屏，顯示設備的運行情況。

主要參數

監控主板	采用工控主板，配置定值的I/O接口板，實現數據采集，數據處理等功能。
顯示屏	采用10寸65K色顯示屏，分辨率達到1024*768可實現豐富的色彩顯示。
8位可編程多功能按鍵	8位可編程多功能按鍵，F1-F8，可完成翻頁、輸入、切換等多種自動控制功能。
6位自定義快捷操作按鈕	6個自定義快捷操作按鈕，K1-K6,可對設備進行啟動，停止操作或自動、手動、檢修、試驗模式等的切換操作。
4*5防水操作鍵盤	配合預裝輸入法，可進行漢字、英語的輸入。

功能特點

簡單易用	內置工控主板，嵌入SC-Viewer運行版組態軟件，運行在Windows系統平臺上，視窗化操作，直觀易用。
操作便捷	通過可編程的按鍵和快捷操作按鈕，使操作人員對設備的操作更加便捷，對設備的監控信息掌握更加快捷。
接口豐富	內部含2路以太網接口，4路RS485接口和2路CAN接口。
IP6X級防水防塵設計	適應工業現場的惡劣環境，密封達到P65級。
插接設計	對下通信總線和供電總線采用插接設計，提高監控系統的實施效率。
內置電源轉換	標配220V輸入，內置電源轉換模塊，本安型需搭配本安電源使用。

SCF控制分站

SCF控制分站是在現場進行顯示在控制的設備，它可串聯在總線中，將下層SCM自組態采集控制器的數據集中處理并顯示，向上接入SCZ組態控制站中。適合在設備就近處配置局部的控制系統，或在多臺設備的聯合控制系統中，作為局部控制分站。

主要參數

核心CPU	內置32位高性能ARM處理器。
顯示屏	選用3.5寸、320*240分辨率的彩色液晶顯示器。
通訊接口	紅外接口：遙控器操作。 GDBUS接口：用于數據的上傳和下發，兼容RS485和CAN總線。選配對上以太網接口：在無SCZ控制站的總線中，實現現場的監控數據收發，完成監控功能。
數據處理精度	處理模擬量、頻率量精度≤5‰

功能特點

采集功能	內置32位高性能ARM處理器，保證了算法的執行和大容量數據的處理能力。
控制算法	內置控制算法和多種常見的自動控制流程，如皮帶，水泵控制流程，水位PID控制，溫度PID控制等算法
兼容協議	包含常見工業控制協議，如Modbus-RTU，Modbus-ASCCII，CAN2.0，CANOpen301等。
殼體設計	一體化機身設計，達到P65級密封殼體，適應惡劣的工業現場環境。
操控功能	操作界面由6位紅外遙控器完成。

SCM自組態采集控制器

SCM自組態采集控制器可單獨1路使用，也可多個組態單元模塊組合成多路使用，各個組態單元模塊之間為鏈式插接，接入GDBUS通訊總線中，可按照現場設備的監控點類型和數量進行組態。

組態單元模塊介紹

無源開入量	無源開入量輸入模塊采集開入量接點信號，判斷設備的狀態，如開關的分、合，到位等，適合無源開出傳感器，執行設備的信號接入。
有源開入量	有源開入量輸入模塊采集有源的開關量接點信號，判斷設備的狀態，如設備的分、合、斷線等，適合有源開出信號量的傳感器接入，可判斷傳感器信號的分、合、斷線三種信號。
電流輸入量	電流型采集模塊采集的電力信號范圍為0-20mA,可適配常見的4-20mA電流，0-10mA電流信號。
頻率輸入量	模塊采集0-2000HZ的傳感器輸出信號。
電壓輸入量	電壓型模擬量采集模塊采集0-10V的傳感器輸出信號，可接入常見的0-5VDC，0-10VDC，1-5VDC信號，內置工程量變換斷線報警、上下限報警等功能。
無源開出量	無源開出量模塊通過繼電器提供無源的常開和常閉空節點，用于控制設備或開關的動作，作為現場執行設備的信號驅動。
熱電阻輸入量	熱電阻采集模塊可采集常見的工業熱電阻信號，如PT100，K型，J型，E型等常見溫度傳感器，可實現斷線報警，上下限報警等功能。

功能特點

數據處理功能	每個組態單元，均具備獨立MCU芯片，可完成相關數據的采集處理。常用的數據處理如：簡單數學運算、時間段平均、極值、峰值濾波、積分、微分運算、工程量變換、流量積算等。
控制程序	每個組態單元都可以編程，進線相關的控制，如對模擬量數據的上下限報警，故障輸出。
自動適應地址	采集單元組成SCM采集控制器后，無需人工分配節點地址，系統自動識別設備標號，完成地址適配。

數據采集修正功能

自動修正	內部有環境溫度檢測模塊，識別環境溫度，進行軟件補償。
手動修正	運行10%差值范圍內采集值與預校準值得校準功能。
內部采集單元熱插拔	采集單元可進線熱插拔，可在不影響設備運行的情況下進線故障模塊的調換。
低功耗的運行	開關量模塊功耗≤2.5W，模擬量模塊功耗≤5W。

安裝方式

安裝方式	導軌式安裝、獨立箱體、嵌入式安裝
防爆形式	地面一般型、井下本安型、地面防爆型
獨立箱體	將SCM自組態采集控制器分為1路，2路，4路或多路定制的組合，安裝在定制的殼體內。
導軌式組合	適合受控設備或傳感器在就地的控制箱內，通過控制箱內導軌進行安裝。
嵌入式安裝	針對傳感器進行改造，在傳感器內部安裝嵌入式組態單元模塊，實現采集和數據通信輸出。

SDCS的三層網絡結構

SDCS的三層網絡結構	SDCS系統由決策管理層，現場管理層，現場設備層三層網絡構成
決策管理層	由數據服務器，管理服務器，管理終端等構成，依托服務器和管理終端實現對現場設備的數據進行遠程采集、分析、儲存、管理和操作控制、工序控制等。
現場管理層	由組態控制站構成，通過現場總線連接控制分站、采集控制器，實現設備的現場人機交互、組態設置、集控操作和管理，可作為現場設備的控制核心，或多臺現場設備的集控中心。
現場設備層	由控制分站、采集控制器和現場傳感器，執行結構等構成，實現現場設備的監測、控制和管理。

單臺水泵控制系統

SCF組態分站可作為單臺水泵的智能控制核心，通過SC-Maker開發版配置軟件，可以載入內置的幾套水泵控制程序，通過對水泵的閥門控制，傳感器數據采集和啟動，停止設備的控制，實現排水泵運行。單臺水泵的控制包含以下幾個部分：排水閥門控制、射流總成控制、低壓啟動器控制、電機及水泵狀態傳感器采集。

排水閥門接入

排水電控閥門的接入一般由4個開入量，3個開出量和一個模擬量實現，通過自組態采集控制器，接入對應的信號量，配合SCF內置閥門控制程序，完成排水閥門的控制。

射流總成接入

射流總成由2個電控球閥與2個壓力表組成，每個電控球閥保護2個開入量，2個開出量和1個模擬量，需要配置2臺5路的采集控制器（2DI,2DO,1AI）和1臺2路的采集控制器（2AI）,通過SCF內置的射流總成控制程序，實現水泵啟動過程的監控。

電機水泵狀態

電機狀態采集包含電機的定子溫度、軸承溫度數據監測；水泵的狀態采集包含水泵的軸承溫度、轉速平衡盤位移監測等。通過在電機副井和水泵附近的自組態瓷肌控制器，實現水泵及電機的狀態監測。

SDCS系統在煤礦企業中的應用

針對煤礦設備的特點，SDCS系統提供相應的系統框架，用戶根據現場的傳感器、執行機構、配置相應的采集控制設備，配置就地集控系統或遠程管理系統，實現無人值守，到安全監控的目標。

綜采工作面安全監測與控制系統

通過SCM采集控制器，將工作面的支架控制系統、轉載系統、環境安全監測系統、綜采機控制系統等接入。

排水泵房無人值守系統

根據井下排水泵房的設備特點，開發出適合井下電動閥門，井下船安全的分布式采集控制器，實現了井下排水泵房的無人值守運行。

輸送機監控系統

SDCS系統采用總線式的連接結構，通過一條總線連接分布在輸送機沿線的所有采集控制器，利用向導式的配置軟件，組建監控系統。

主通風機監控系統

SDCS系統在主扇通風機中的應用避免了PLC監控技術將所有數據線纜，控制線纜集中的問題，有利于主通風機的故障隱患的排查，實現主扇通風機的不停風倒臺。

膠帶輸送機監控系統

針對膠帶輸送機的監控特點，通過分布在輸送機沿線的采集控制器和中心控制站，實現膠帶輸送機的集控運行、故障保護、運行管理等功能。

監控系統構建方式

膠帶輸送機沿線部署一條總線，總線可對采集、控制裝置進行供電和通訊。
在膠帶輸送機沿線的傳感器可就近接入SCM采集控制器，如卸載機頭部分的堆煤傳感器，裝載處的撕裂傳感器等。
SCF組態分站或SCZ組態主站上，選擇膠帶機控制程序，完成系統構建。

技術特點

總線式的拓撲結構，適合膠帶輸送機的設備特性，采用一根總線對沿線采集，控制裝置供電和網絡通訊。
在設備副井設置監控采集節點，節點數量完全匹配設備所需。
使用熱插拔技術，可在不停機的情況下完成維修工作。

配置方式

設備名稱	SCZ	SCF	SCM	SCM	SCM
數量	1臺	1臺	每電機1臺	若干	若干
備注	總控制臺	張緊控制系統	沿線拉線跑偏	撕裂堆煤	電機數據采集

排水泵房監控系統

系統特點

總線式的拓撲結構，每臺泵設置一臺控制分站，互相獨立運行互不干擾，泵房設置一臺主站，負責總管路監控和各臺水泵的開停。
使用SCM采集控制器接入閥門和傳感器，系統結構簡潔、易于維護。
內置水泵設備類型和啟動方式，適合泵房設備的接入和控制。
系統可跟隨設備遷移，即裝即用，無需二次調試。
分站、采集控制器熱插拔設計，無需二次編程。

技術特點

總線式的拓撲結構，適合膠帶輸送機的設備特性，采用一根總線對沿線采集，控制裝置供電和網絡通訊。
在設備附近設置監控采集節點，節點數量完全匹配設備所需。
使用熱插拔技術，可在不停機的情況下完成維修工作。

配置方式

設備名稱	SCZ	SCF	SCM	SCM	SCM
數量	1臺	每泵1臺	每閥門1臺	每泵1臺	1臺
備注	泵房總控制站	單臺水泵控制	排水閥、射流閥	負壓正壓、電機溫度	總管路壓力流量