自动化技术|数据引擎技术在DCS中的应用

水暖之家讯：一、引言

在这里我们将介绍有关数据引擎技术的基本原理，揭示该技术在转变传统DCS控制站性能方面的作用。通过剖析数据引擎技术在DCS控制站中的应用，说明控制组态的技术标准应如何建立，控制组态逻辑的在线编辑（编译）功能将如何实现。数据引擎技术已经在一部分发电厂中得到应用，并都获得相当可喜的成功。

2000年，PineControl分布式控制系统研究小组发现有可能利用数据库技术来开发DCS控制站的支撑软件系统，这样可以更好地支持控制系统的在线组态技术的实现。为此，该研究小组对基于工业过程自动控制平台的实时数据库技术和相应的数据引擎技术进行了深入的研究，推出了具有商业应用价值的新型数据引擎技术。

该技术的主要特点是能够根据输入输出的数据产生驱动控制逻辑元件的状态变化，达到有效执行控制组态算法的目的。事实上，该数据引擎技术还引发了一种跨平台的控制组态标准的建立，这对于推动DCS技术的发展是非常有益的。数据引擎通常是访问数据库的一种专用技术。

二、控制系统的组态与算法实现技术

控制逻辑的组态软件是DCS的核心技术。但是，目前DCS产品所配置的控制组态软件还不同程度地存在一系列的技术问题。首先，几乎所有的DCS组态软件都是基于把控制逻辑流程图转化为特定控制指令序列的机理进行的，这就限制了控制逻辑在线修改、跨平台运行功能的实现。其次，DCS控制组态的自诊断能力，在线监控能力和计算过程实时能力也都存在不少问题。在控制站的冗余切换过程中，产生非稳定状态转移的现象还十分突出。所有这些问题都集中表现在控制组态所对应的指令序列运行机理上。

在研究开发PineControl分布式控制系统过程中，研究人员提出了一种新的DCS组态软件环境：PineCAD。这种组态软件从表面上与传统的DCS组态软件没有什么差别，但是PineCAD的工作原理是把控制逻辑流程图映射到特定的实时数据库，而不形成针对某种特定DCS控制站的计算指令序列。更重要的问题是PineCAD设计理念是把控制逻辑的组态交由虚拟的DCS控制站来处理（也就是数据引擎），而不是传统的DCS控制站。这种设计思想是DCS技术发展的一项重大变化。如果数据引擎能够被安装在不同平台的DCS控制站或者PLC、PC等具有计算能力的装置中，那么PineCAD就能够整合相应的系统形成一体化的DCS，就能够形成DCS的组态标准，进而对DCS的部件升级、更新换代、系统移植等过程产生积极的影响，给DCS用户带来极大的应用价值。

三、数据引擎技术原理

数据引擎是一种技术规范，它的工作机理就和汽车的发动机一样，不同汽车厂家有不同的发动机，但是这些发动机必须适应标准的汽油理化结构在燃烧过程中产生动力的技术要求。数据引擎是一系列软件的集合，它依附于特定的DCS控制站计算指令环境，并嵌入特定的实时数据库中，模拟DCS组态图形所形成的计算流程，驱动整个控制站的控制元件序列的计算过程。

在DCS控制站中，我们需要安装一种特殊的实时数据库，其中数据引擎的技术功能就设置在数据库的相关属性中。当PineCAD的组态数据形成并下载到实时数据库时，每个控制元件的状态就会在相应的数据引擎属性作用下发生特定的变化，从而实现控制的功能。我们注意到，这种控制元件的计算过程与对应控制站的计算指令系统是通过数据引擎来隔离的，因此PineCAD的组态数据能够在不同的DCS控制站中应用。

数据引擎已经取代了传统DCS控制站的计算过程与方法。其主要运行机理包括以下方面：控制元件拓扑计算流程管理、控制算法执行、控制元件的在线监视、控制元件内部参数的在线修正、在线组态处理、控制元件的计算冻结、控制元件计算周期的管理等。

DCS控制站控制逻辑的在线组态是一项非常复杂的技术，又是在工程实践中非常重要的需求。如何解决控制组态修改前后控制站中各个控制变量的连续性是问题的核心。传统DCS控制站的运行机理很难确保在这种修改过程中所有控制元件状态的连续性，因此容易产生发电机组的非正常停机问题。采用数据引擎技术的DCS控制站可以很好地解决这个问题。因为数据引擎技术很重要的特点是控制元件的计算流程建立在控制元件的拓扑空间结构基础上，与相关控制元件在数据库或者控制站内存中的位置无关，也与控制元件状态的其它特征（如状态名称等）无关。

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